Thiết bị đóng cắt là các khí cụ điện có chức năng đóng ngắt dòng điện khi xảy ra các sự cố ngắn mạch, quá tải nhằm bảo vệ động cơ của các thiết bị điện được an toàn trước các sự cố. Thiết bị sẽ bảo vệ con người tránh được những nguy cơ xảy ra chập cháy điện nguy hiểm đến tính mạng.
Khái niệm thiết bị đóng cắt là gì?
Thiết bị đóng cắt là một thiết bị điện được sử dụng nhằm đảm nhận vai trò chuyển đổi và điều khiển cũng như bảo vệ mạch điện cùng các thiết bị điện được an toàn khỏi các sự cố điện xảy ra. Đây là thuật ngữ chung để chủ các thiết bi chuyển mạch. Ví dụ: cầu chì HRC, bộ cầu chì chuyển mạch, bộ chuyển mạch, bộ ngắt mạch CB, MCB , ELCB , MCCB, khởi động từ, bộ cách ly không tải,… Kết nối với nhau để truyền tải, phân phối và chuyển đổi điện năng hiệu quả trong hệ thống mạch điện. Thực hiện việc mở và đóng mạch điện. Thiết bị điện trong mạch sẽ có 1 thiết bị đóng cắt chuyển mạch đảm nhận vai trò bảo vệ chung.
Chức năng thiết bị đóng cắt
• Khi thực hiện kết nối hay tăng công suất các trạm phát điện, cần trang bị thiết bị đóng cắt để khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện, thiết bị sẽ làm việc để tách phần bị sự cố ra khỏi phần còn lại của mạch. • Khi xảy ra lỗi trên bất kỳ bộ phận nào của hệ thống điện, thiết bị chuyển mạch sẽ hoạt động nhanh chóng để ngăn chặn những thiệt hại do dòng ngắn mạch cho máy biến áp, máy phát điện, các thiết bị khác. Nếu không sẽ dễ dàng lây lan sang các khu vực an toàn khác và gây nguy hiểm cho hệ thống khi tắt hoàn toàn. • Những loại thiết bị đóng cắt đáng tin cậy cần phải sử dụng các loại điều khiển bằng tay. Thao tác quan trọng có thể được thực hiện thông qua điều khiển bằng tay bất cứ khi nào có sự cố trong điều khiển điện. • Có khả năng phân biệt giữa phần an toàn và phần đang bị lỗi khi gặp các sự cố trên hệ thống điện. Nó có thể tách phần bị lỗi ra khỏi hệ thống nhưng không ảnh hưởng đến phần an toàn. Nhằm đảm bảo tính liên tục của việc cung cấp điện.
Phân loại thiết bị đóng cắt
Các loại thiết bị đóng cắt được chia ra theo cấp điện áp. Gồm 3 loại chính: - Thiết bị đóng cắt điện áp thấp (LV) - Thiết bị đóng cắt trung thế (MV) - Thiết bị đóng cắt điện áp cao (HV)
Thiết bị đóng cắt điện hạ thế - điện áp thấp (LV)
Thường dùng cho các thiết bị có điện áp thấp khoảng 1000 VAC và 1500V DC. Một số thiết bị đóng cắt hạ thế phổ biến như: bộ ngắt mạch dùng dầu (OCB), cầu chì HRC, aptomat chống giật (ELCB), bộ cách ly không tải, máy cắt không khí (ACB), thiết bị chống dòng rò (RCCB) & RCBO), bộ cầu chì chuyển mạch (SFU), CB khối (MCCB), CB tép (MCB),..
Thiết bị đóng cắt điện trung thế
Hoạt động trong nguồn điện 3,3 kV đến 33 kV, thực hiện nhiệm vụ phân phối năng lượng điện được kết nối đến các mạng điện khác nhau. Gồm hầu hết các trạm biến áp thiết bị như: từ trường không khí, máy cắt dầu số lượng lớn, cách điện khí SF6, chân không, máy cắt dầu tối thiểu, thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí. Có thể là loại trong nhà hay ngoài trời, được sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau như: môi trường dầu, SF6 và chân không. Thực hiện nhiệm vụ làm gián đoạn dòng điện khi phát hiện bị lỗi ở bất kể loại CB nào trong hệ thống. Mặc dù nó có thể có khả năng hoạt động trong các điều kiện khác. Thiết bị đóng cắt trung thế có khả năng: Chuyển đổi ON / OFF bình thường. Ngắt dòng điện ngắn mạch. Chuyển đổi dòng điện dung. Chuyển đổi dòng điện cảm ứng.
Thiết bị đóng cắt điện cao thế
Dòng điện hoạt động thường trên 36kV. Quá trình thiết kế cần hết sức cẩn thận bởi nó tiềm ẩn nhiều nguy hiểm. Thành phần chính là bộ ngắt mạch điện áp cao. Nó cần phải có các tính năng đặc biệt để đảm bảo việc vận hành an toàn và đáng tin cậy khi ứng dụng trong hệ thống điện. Hoạt động và chuyển mạch bị lỗi là tương đối hiếm. Phần lớn thời gian các bộ ngắt mạch vẫn ở trạng thái BẬT. Thậm chí có thể được vận hành sau một thời gian dài.
Thiết bị đóng cắt trong nhà và ngoài trời
Các thành phần chính gồm bộ ngắt mạch, bộ chuyển mạch, thanh dẫn, thiết bị và máy biến áp. Ứng dụng nhằm mục đích bảo vệ an toàn cho nhân viên khi vận hành và bảo trì. Thiết bị giúp đảm bảo giới hạn trong khu vực hạn chế của tác động của lỗi đối với bất kỳ phần nào của thiết bị. Tùy thuộc vào điện áp được xử lý, thiết bị đóng cắt có thể được phân loại thành: 1. Thiết bị đóng cắt ngoài trời 2. Thiết bị đóng cắt trong nhà
Thiết bị đóng cắt ngoài trời
Thiết bị đóng cắt ngoài trời thường được cài đặt khi điện áp vượt quá 66 kV. Khi đó, khoảng cách và không gian giữa các dây dẫn đến bộ chuyển mạch, bộ ngắt mạch, máy biến áp hay các thiết bị khác sẽ trở nên tuyệt vời đến mức không kinh tế khi lắp đặt tất cả các thiết bị như vậy trong nhà.
Thiết bị đóng cắt trong nhà
Thiết bị đóng cắt trong nhà thường được lắp đặt cho điện áp dưới 66 kV. Nó thường được sử dụng với loại phủ kim loại. Đối tượng chính của thiết bị này là hạn chế bất kỳ lỗi xảy ra đối với nơi xuất xứ của nó.
Các loại thiết bị đóng cắt
Thiết bị đóng cắt gồm nhiều thiết bị liên quan đến việc chuyển đổi và ngắt dòng điện trong cả điều kiện dòng điện bình thường và bất thường. Gồm có các bộ chuyển mạch, cầu chì, bộ ngắt mạch, rơle, máy biến dòng và các thiết bị khác. 1. Bộ ngắt mạch Trong mọi điều kiện từ không tải, đầy tải hay các điều kiện lỗi thì thiết bị có thể thực hiện việc mở hoặc đóng mạch. Trong điều kiện bình thường có thể vận hành thủ công (hoặc bằng điều khiển từ xa) Trong điều kiện lỗi sẽ được vận hành tự động. Có 2 loại: Bộ ngắt mạch điện hạ thế: CB tép, CB khối, thiết bị chống dòng rò RCCB, bộ ngắn mạch nối đất GFCI Bộ ngắt mạch điện cao thế: Bộ ngắt mạch chân không, Bộ ngắt mạch SF6, Bộ ngắt mạch dầu, máy cắt không khí
2. Cầu chì Cầu chì là một đoạn dây ngắn hoặc dải mỏng thường được chèn nối tiếp với mạch cần được bảo vệ. Cầu chỉ sẽ tan chảy trong trường hợp xuất hiện dòng điện quá mức chạy qua nó trong thời gian nhất định. Tình trạng nhiệt độ cầu chì tăng vượt quá khả năng định mức khi xảy ra trường hợp ngắn mạch hoặc quá tải. Nó khiến cho phần tử cầu chì tan chảy để ngắt kết nối mạch được bảo vệ. 3. Bộ chuyển mạch Thiết bị đảm nhận vai trò mở hoặc đóng mạch điện. Nó có thể hoạt động trong điều kiện đầy tải hoặc không tải mà vẫn không làm gián đoạn dòng bị sự cố. Các bộ chuyển mạch có thể được phân loại thành: 1. Bộ chuyển mạch không khí 2. Bộ chuyển mạch dầu • Các tiếp điểm của cái trước được mở trong không khí và cái tiếp theo được mở trong dầu. + Bộ chuyển mạch ngắt khí - Đây là một bộ chuyển mạch không khí và được thiết kế để mở một mạch dưới tải. + Bộ chuyển mạch tách hoặc ngắt kết nối - Là một bộ chuyển mạch dao và được thiết kế để mở một mạch không tải. + Bộ chuyển mạch dầu - Các tiếp điểm được mở dưới dầu, thường là dầu biến áp. 4. Rơle bảo vệ Rơle giúp phát hiện lỗi và đảm nhận vai trò cung cấp thông tin cho bộ ngắt để thiết bị này thực hiện việc ngắt mạch. Khi phát hiện một lỗi nó sẽ thực hiện gửi một tín hiệu đến bộ phận ngắt mạch. Ngắt kết nối các thành phần của hệ thống điện. Với sự phát triển của công nghiệp điện thì rơ le số đã ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng cao hơn của người dùng.
5. Máy biến áp Là thiết bị bảo vệ và đo sáng. Nó thường được sử dụng trong lắp đặt thiết bị đóng cắt để đo các thông số điện. Máy biến điện áp (VT) là một máy biến áp dụng cụ với điện áp thứ cấp sẽ có tỷ lệ thuận với điện áp sơ cấp. Tỉ lệ khác pha với nó thường đạt ở mức khoảng 0 độ. 6. Thiết bị chống sét lan truyền Là một trong những thành phần rất quan trọng của việc lắp đặt thiết bị đóng cắt và trạm biến áp. Nó giúp bảo vệ các thiết bị trạm biến áp khỏi trường hợp quá áp tạm thời. Hiện được sản xuất với hai loại gồm: loại dựa trên oxit kim loại (ZnO) và loại CR của thiết bị ngăn chặn/ức chế đột biến.
7. Máy cắt tự động đóng lại và phân đoạn sự cố Máy cắt tự động đóng lại và phân đoạn sự cố được sử dụng nhiều trong các mạng phân phối của thiết bị đóng cắt trung thế với dòng điện lên đến lớp 33 kV. Thiết bị được sử dụng để phục hồi nguồn cung tự động nhanh chóng sau các sự cố điện thoáng qua. Có thể là lỗi do sét đánh thường xuyên và ở những khu vực có đường dây điện chạy qua rừng, cây cối. 8. Dao cách ly/bộ cách ly Dao cách ly (Bộ cách ly) được sử dụng để cách ly các hạng mục chính của nhà máy. Nó thực hiện nhiệm vụ bảo trì, cách ly thiết bị bị lỗi ra khỏi các thiết bị không bị lỗi. Các loại 'rocker' hoặc các loại trụ xoay một đầu sẽ được dùng phổ biến ở các mức điện áp thấp hơn. Ở điện áp cao hơn, cột trung tâm xoay, cột xoay hai đầu, ngắt dọc và ngắt kết nối kiểu pantograph sẽ là lựa chọn tốt hơn hẳn. 9. ELCB ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) là aptomat chống giật, cầu dao chống rò điện hay rơ le bảo vệ chạm đất. Có khả năng phát hiện dòng điện chênh lệch đi và về, tiến hành ngắt phía nguồn điện tiêu thụ nếu có sự chênh lệch. Cầu dao chống rò điện được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống lưới điện khác nhau có nhiệm vụ bảo vệ lưới điện, các thiết bị trong mạch và sự an toàn về tính mạng cho con người.
