Thiết bị đóng cắt

Thiết bị đóng cắt là gì?

Các mạch điện được thiết kế để xử lý một công suất tải định trước. Chúng phải được điều chỉnh để ngăn dòng điện quá mức làm quá nhiệt dây dẫn và gây quá tải hệ thống. Hệ thống quá tải là một mối nguy hiểm về an toàn có thể làm hỏng các bộ phận quan trọng và thậm chí gây ra cháy nổ do điện. Thiết bị đóng cắt có chức năng điều chỉnh các thiết bị điện và đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của chúng.

Các thành phần của thiết bị đóng cắt điện bao gồm các công tắc ngắt điện, cầu dao, cầu chì và thiết bị chống sét, có chức năng dẫn hoặc ngắt dòng điện. Khi xảy ra hiện tượng tăng áp đột ngột, thiết bị đóng cắt sẽ ngắt dòng điện và bảo vệ hệ thống điện khỏi hư hỏng do quá tải năng lượng.

Tại sao cần thiết bị đóng cắt điện?

Thiết bị đóng cắt điện được thiết kế để bảo vệ các thiết bị được kết nối với nguồn điện khỏi nguy cơ quá tải điện. Thiết bị đóng cắt điện bảo vệ máy móc, thiết bị gia dụng, động cơ và các hệ thống khác có chứa mạch điện bằng cách kiểm soát và điều chỉnh dòng điện.

Thiết bị đóng cắt điện cũng bảo vệ các chuyên gia bảo trì và sửa chữa khỏi nguy hiểm bằng cách cách ly họ khỏi các mạch điện đang hoạt động. Thợ điện và các công ty điện lực dựa vào thiết bị đóng cắt điện để ngắt điện thiết bị nhằm kiểm tra mạch điện một cách an toàn, thực hiện các nhiệm vụ bảo trì và khắc phục sự cố ở phía hạ lưu.

Thiết bị đóng cắt điện hoạt động như thế nào?

Thiết bị đóng cắt điện ngăn ngừa hư hỏng và gián đoạn dịch vụ bằng cách kiểm soát dòng điện trong hệ thống điện. Nó có thể cách ly các mạch bị ảnh hưởng đồng thời cung cấp điện từ nhiều nguồn đến tải. Khi một xung điện hoặc sự cố điện kích hoạt bộ ngắt mạch trong cụm đóng cắt điện, các thành phần hỗ trợ sẽ ngắt và xả dòng điện trong mạch bị quá tải trong khi vẫn duy trì hoạt động cho các mạch đang vận hành.

Tủ điện so với thiết bị đóng cắt
Tủ điện và thiết bị đóng cắt có chức năng rất khác nhau. Chúng có các thành phần phần cứng, điện áp, mục đích sử dụng và tiêu chuẩn an toàn khác nhau. Tủ điện là thiết bị điện áp thấp được sử dụng trong môi trường thương mại và công nghiệp để truyền tải, chuyển hướng và phân phối điện năng đến các máy biến áp, hệ thống điều khiển, bảng mạch và tải riêng lẻ. Thiết bị đóng cắt điều chỉnh dòng điện để ngăn ngừa hiện tượng tăng điện áp nguy hiểm.

Các loại thiết bị đóng cắt
Tại Bắc Mỹ, theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE và NEC 2014, có ba loại thiết bị chuyển mạch điện được phân loại cho các hệ thống điện cung cấp dòng điện xoay chiều.

1. Thiết bị chuyển mạch điện áp thấp được sử dụng cho các hệ thống hoạt động ở điện áp dưới 1 kilovolt (kV).

2. Thiết bị đóng cắt điện trung thế hoạt động ở điện áp từ 1 kV đến 75 kV.

3. Thiết bị đóng cắt điện cao áp hoạt động ở điện áp từ 75 kV đến khoảng 230 kV.

Khi sử dụng ngoài trời, thiết bị chuyển mạch điện phải được đặt trong vỏ bảo vệ đạt tiêu chuẩn NEMA để bảo vệ khỏi sự can thiệp trái phép và tác động của thời tiết.

● Thiết bị đóng cắt điện áp thấp
Thiết bị đóng cắt điện áp thấp bao gồm các công tắc, cầu dao điện áp thấp, cầu dao chống rò rỉ điện, cầu dao thu nhỏ (MCB), cầu dao vỏ đúc (MCCB), cầu chì công suất ngắt cao (HRC) và bộ cách ly điện không tải.

Thiết bị này có thể được cấu hình để sử dụng trong nhà hoặc ngoài trời và có thể được định mức điện áp sử dụng là 208 volt, 240 volt, 480 volt, 600 volt và lên đến 1000 volt. Các cơ sở công nghiệp, đô thị và thương mại thường sử dụng thiết bị đóng cắt điện áp thấp để điều chỉnh việc cung cấp điện cho hệ thống HVAC, chiếu sáng và các hệ thống khác trong tòa nhà.

● Thiết bị đóng cắt điện áp trung bình
Thiết bị đóng cắt điện áp trung bình sử dụng chất cách điện dầu, khí hoặc chân không và bộ ngắt mạch để ngắt dòng điện trong trường hợp tăng điện áp đột ngột hoặc sự cố hệ thống. Chất cách điện bảo vệ và làm mát các bộ phận bên trong thiết bị đóng cắt điện, trong khi bộ ngắt mạch kéo các tiếp điểm của mạch ra xa nhau để dập tắt hồ quang.

Các hệ thống trong nhà và ngoài trời thường được định mức ở các mức 5 kV, 12 kV, 15 kV và 35 kV đến 75 kV để chỉ ra điện áp tối đa mà chúng có thể chịu được. Thiết bị chuyển mạch điện này thường được sử dụng tại các nhà máy phát điện và trạm biến áp truyền tải. Nó cũng được sử dụng để điều khiển động cơ, mạch cấp điện và máy phát điện tại các cơ sở công nghiệp và thương mại.

● Thiết bị đóng cắt điện cao áp
Thiết bị đóng cắt điện cao áp điều khiển các hệ thống điện hoạt động ở điện áp tối thiểu 75 kV. Thiết bị đóng cắt điện này sử dụng các thiết bị ngắt mạch, công tắc nối đất, cơ cấu chuyển mạch dòng điện cao, cầu chì và cầu dao để điều khiển, điều chỉnh, ngắt, cách ly và xả dòng điện.

Vì bất kỳ sự cố điện nào cũng có thể tạo ra tia lửa điện cực mạnh, thiết bị chuyển mạch điện cao áp cần phải hoạt động liên tục và đáng tin cậy. Thiết bị chuyển mạch này rất quan trọng đối với các hoạt động thường xuyên xảy ra sự cố điện và cần ngắt điện thiết bị định kỳ. Nó thường được tìm thấy trong các hệ thống truyền tải và phân phối điện lớn cũng như các cơ sở thương mại hoặc công nghiệp.

Các loại vật liệu cách điện cho thiết bị đóng cắt
Với điện áp thay đổi, thiết bị đóng cắt cũng có thể sử dụng các loại vật liệu cách điện khác nhau để bảo vệ các thiết bị đang hoạt động khỏi các sự cố điện. Vỏ thiết bị đóng cắt sử dụng các loại vật liệu cách điện sau:

● Thiết bị chuyển mạch điện cách điện bằng khí
Thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí (GIS) sử dụng các bộ ngắt mạch sử dụng khí sulfur hexafluoride (SF6) áp suất cao để cách điện các dây dẫn và tiếp điểm, đồng thời dập tắt dòng điện hồ quang sinh ra do sự cố điện. Khí carbon dioxide (CO2) là một chất thay thế thân thiện với môi trường cho SF6. Việc thay thế SF6 bằng CO2 có thể giảm lượng khí thải nhà kính xuống 10 tấn trong suốt vòng đời của thiết bị.

● Thiết bị chuyển mạch điện cách điện bằng không khí
Thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí (AIS) sử dụng các bộ ngắt mạch dùng khí nén hoặc lực từ để kéo dài hồ quang cho đến khi nó tự tắt.

● Thiết bị chuyển mạch điện cách điện bằng dầu
Thiết bị đóng cắt cách điện bằng dầu làm bay hơi dầu khoáng dọc theo đường hồ quang được tạo ra khi các tiếp điểm mang dòng điện tách rời và bao quanh nó bằng một bong bóng khí hydro, bong bóng này sẽ hút hết dòng điện và ngăn ngừa hồ quang tái phát.

● Thiết bị chuyển mạch điện cách điện chân không
Thiết bị đóng cắt cách điện chân không loại bỏ các phân tử có thể bị ion hóa bởi dòng điện. Bất kỳ hồ quang nào cũng sẽ bị kéo dài và tắt dần ngay cả khi điện áp tăng lên.

Lắp đặt thiết bị đóng cắt
Việc lắp đặt tất cả thiết bị chuyển mạch điện phải do những người có giấy phép hành nghề hợp lệ thực hiện, tuân thủ các quy định an toàn, hướng dẫn xây dựng và hướng dẫn của nhà sản xuất. Việc lắp đặt đúng cách đảm bảo độ tin cậy vận hành tối ưu.