Giải pháp trạm biến áp container - xu hướng đầu tư trong tương lai

Hiện nay, với yêu cầu ngày càng cao về nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện cũng như sự phát triển các phụ tải tập trung, việc đưa sâu các trạm biến áp 110kV (TBA) vào trung tâm phụ tải sẽ giải quyết được các vấn đề về nguồn điện 6kV, 22kV cho các phụ tải lớn trong các thành phố, thị xã hoặc như các nhà máy xi măng, cơ sở khai khoáng... Ngoài ra, việc xây dựng các TBA 110kV sâu trong các trung tâm thành phố lớn sẽ giải quyết được vấn đề quá tải cục bộ và linh hoạt cấp điện trong trường hợp mất nguồn do sự cố. Tuy nhiên, với việc giải được bài toán cấp điện trong khi đó chúng ta phải trả giá bằng chi phí đầu tư rất cao để thu hồi một khối lượng lớn diện tích đất đai có giá trị quá lớn ở các trung tâm thành phố như hiện nay.

Hình 1. Trạm biến áp dạng container

Liên quan đến vấn đề xây dựng các TBA 110kV để cấp điện cho các nhà máy xi măng hoặc cơ sở khai khoáng, với đặc điểm của các loại hình phụ tải này, việc sản xuất sử dụng điện phụ thuộc rất nhiều vào thị trường tiêu thụ cũng như biến động của kinh tế thế giới, do đó có những lúc các doanh nghiệp này không thể tiếp tục sản xuất hoặc tiến độ vào hoạt động không như cam kết sẽ dẫn đến các tài sản TBA 110kV sẽ bị "găm" ở đó mà không có phụ tải để vận hành làm gia tăng chi phí vận hành và tổn thất không tải, trong khi chúng ta phải tiếp tục vay vốn để xây dựng các TBA 110kV tại các khu vực khác có phụ tải tăng cao. Vấn đề đặt ra trong quan điểm của một chủ đầu tư ở giai đoạn hiện nay đó là phải làm sao để giảm được tối đa diện tích chiếm đất trong xây dựng một TBA 110kV ở trung tâm các thành phố, thị xã; TBA đó phải có tính linh hoạt trong điều chuyển mà không làm gia tăng chi phí quá lớn khi xảy ra vấn đề không còn phụ tải. Để giải quyết đồng thời hai vấn đề trên, loại hình TBA kiểu container được xem là có tính khả thi cao.

Công năng của container được chế tạo sẵn với kích thước tiêu chuẩn cho mục đích vận chuyển hàng hoá, tuy nhiên với việc gia công thêm các chức năng thông gió, chống nóng và lắp thêm các thiết bị điều hoà nhiệt độ, hệ thống cấp nguồn chiếu sáng và hệ thống cửa thì một container đã đủ điều kiện để lắp đặt hệ thống tủ điều khiển bảo vệ, tủ phân phối trung áp thay thế cho hệ thống nhà bê tông cốt thép kiên cố như hiện nay.

Ở các nước trên thế giới vấn đề tích hợp hệ thống tủ điều khiển bảo vệ hoặc tủ phân phối trung áp vào trong các container đã đươc thực hiện trong nhiều các dự án, trong khi ở Việt Nam hiện nay chỉ mới áp dụng tại một số TBA 220 hoặc 500kV như TBA 500kV Đăk Nông, TBA 220kV Vân Trì - Hà Nội để lắp đặt tủ điều khiển bảo vệ, riêng dùng cho lắp đặt hệ thống tủ phân phối trung áp mới chỉ được sử dụng tại các dàn khoan khai thác dầu ở ngoài khơi hoặc mỏ khai thác ở Núi Pháo - Thái Nguyên.

Giải pháp sử dụng container thay thế nhà điều khiển trong các TBA 110kV có ưu điểm giảm đáng kể diện tích chiếm đất để xây dựng trạm. Với một TBA 110kV thông thường có sơ đồ hoàn chỉnh gồm 04 ngăn 110kV và 01 ngăn phân đoạn, có số xuất tuyến trung áp khoảng 5-7 xuất tuyến thì diện tích chiếm đất khoảng 3.250m2 (50m x 65m), nếu sử dụng kiểu containner thì diện tích chiếm đất khoảng 2.700m2, giảm 17% trong khi tổng chi phí đầu tư không đổi, thậm chí giảm khoảng 6% so với suất đầu tư một TBA 110kV, tuỳ theo phương án sử dụng chủng loại và kết cấu container. Khi cần thiết phải di chuyển thiết bị đi xây dựng tại vị trí khác, việc vận chuyển sẽ hết sức dễ dàng, có thể sử dụng cần cẩu đưa nguyên khối lên các phương tiện vận tải tiêu chuẩn để đưa đến nơi lắp đặt mới. Với kết cấu bố trí thiết bị trong container sẽ rất phù hợp với kiểu trạm biến áp điều khiển bằng máy tính và không có người trực, phù hợp với lộ trình phát triển lưới điện thông minh của ngành điện.

Trên thị trường hiện nay container chủ yếu gồm 02 loại, loại 20feet với hai kích thước: (6,060x2,440 x 2,590) và (6,060 x 2,440x2,895); loại 40 feet với kích thước: (12,190 x 4,440 x 2,895). Việc bố trí thiết bị trong container có thể thực hiện bằng một số giải pháp nhưng vẫn đảm bảo khoảng cách không gian theo quy phạm.

* Sử dụng container 40feet bố trí chung tủ điều khiển bảo vệ và tủ phân phối trung áp:

Hình 2

Với phương án này sử dụng 02 container 40feet ghép lại, có thể bố trí toàn bộ hệ thống tủ điều khiển bảo vệ cho 05 ngăn lộ 110kV, tủ master; tủ AC, DC và hệ thống tủ phân phối trung áp hoàn chỉnh cho một phân đoạn với tối đa 8 xuất tuyến trung áp. Hệ thống acqui cấp nguồn một chiều được thiết kế một ngăn riêng theo quy phạm. Trong tương lai khi phát triển thêm MBA thứ 2, phân đoạn 2 trung áp sẽ được bố trí vào 02 container 40feet ghép lại.

1) Sử dụng 1,5 container 40feet ghép lại để bố trí hệ thống tủ phân phối trung áp, 02 container 20feet bố trí tủ điều khiển bảo vệ và hệ thống acqui.

 Hình 3

 Hình 4

 Hình 5

Hình 6

Khi phát triển thêm MBA thứ 2, phân đoạn 2 trung áp sẽ được bố trí vào 1,5 container 40feet ghép lại.

2) Sử dụng 1,5 container 40feet ghép lại (Hình 3) để bố trí hệ thống tủ phân phối trung áp, 02 container 20feet ghép lại bố trí tủ điều khiển bảo vệ và hệ thống acqui (Hình 7).

Hình 7

Bài viết này chỉ sơ lược một số giải pháp cơ bản dựa trên các nguyên mẫu container có sẵn trên thị trường, việc lựa chọn giải pháp như thế nào sẽ được các đơn vị tư vấn thiết kế đề xuất trên cơ sở đặc điểm của từng trạm, trong đó có bao gồm cả biệc bố trí các container tại vị trí nào trong mặt bằng trạm để tiết kiệm diện tích và thuận tiện trong vận hành. Ngoài ra, để việc bố trí thiết bị trong container đảm bảo sử dụng tối đa không gian, nên có một số điều chính trong việc mua sắm thiết bị như:

- Nhà cung cấp thiết bị tích hợp sẵn thiết bị phụ trợ như điều hoà nhiệt độ, thông gió, chiếu sáng .. vào container và giao hàng tại móng công trình.

- Không sử dụng tủ nguồn 48VDC, dùng bộ chuyển đổi từ nguồn tự dùng 220VDC sang 48VDC để cấp cho thiết bị thông tin quang.

- Tích hợp tủ điều khiển từ xa MBA lực RTCC (Remote Tap Control Cubicle) vào tủ điều khiển bảo vệ, không mua riêng RTCC cho từng MBA.

- Bố trí thiết bị thông tin quang vào tủ Master.

Với việc đầu tư trạm biến áp điều khiển bằng máy tính thay vì điều khiển kiểu cổ điển như trước đây và dần dần chuyển sang trạm biến áp không người trực theo lộ trình lưới điện thông minh, nếu áp dụng giải pháp trạm biến áp kiểu container sẽ đưa lại nhiều lợi ích cho chủ đầu tư và tạo một cảnh quan thẩm mỹ cho các TBA thay cho các kết cấu bê tông cốt thép khô cứng là một lựa chọn không thể bỏ qua trong thơi gian tới. Để làm được điều này, từ người thiết kế đến các cấp thẩm định phê duyệt cần có một sự đánh giá và thử nghiệm để có một định hướng cụ thể trong đầu tư lưới điện trong tương lai.

(Bài viết có tham khảo tài liệu của Công ty CAS)

NGUYỄN VIỆT HÙNG (EVNCPC)