Thiết bị đóng cắt rút ra được gắn ở trung tâm 10kV, được đại diện bởi KYN28A-12, đã trở thành lựa chọn chủ đạo trong các hệ thống phân phối điện. Bài viết này phân tích logic kỹ thuật và giá trị kỹ thuật của thiết bị đóng cắt lắp đặt tập trung từ ba khía cạnh: thiết kế kết cấu, khóa liên động an toàn và các điểm lựa chọn chính.
Sự khác biệt cơ bản giữa thiết bị đóng cắt đặt ở trung tâm và thiết bị cố định truyền thống nằm ở lớp giáp kim loại, xe đẩy được gắn ở giữa và thiết kế cấu trúc độc lập bốn ngăn. Lấy KYN28A-12 làm ví dụ, tủ được chia thành bốn ngăn độc lập bằng vách ngăn kim loại:
Được trang bị xe đẩy cầu dao chân không (các mẫu phổ biến như VS1 và VD4), có thể chuyển đổi giữa các vị trí làm việc, kiểm tra và rút tiền. Giá trị cốt lõi của thiết kế kiểu xe đẩy tay nằm ở khả năng cho phép di chuyển toàn bộ xe cầu dao ra ngoài khi có mạch cần bảo trì mà không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các tủ khác và giảm đáng kể thời gian mất điện. Nội thất được trang bị hệ thống khóa liên động cơ học toàn diện, đảm bảo an toàn vận hành từ góc độ vật lý.
Thanh cái chính sử dụng thanh cái đồng T2, được hỗ trợ bởi chất cách điện và có thiết kế độc lập, khép kín. Việc cách ly ngăn chứa thanh cái là rất quan trọng—trong trường hợp xảy ra sự cố ở phía thanh cái, các vách ngăn kim loại sẽ ngăn chặn hiệu quả sự lan truyền của hồ quang điện và khí nhiệt độ cao sang các ngăn khác, tránh đoản mạch giữa các pha và sự giãn nở của sự cố. Độ dẫn điện cao của thanh cái đồng T2 cũng đảm bảo kiểm soát độ tăng nhiệt trong điều kiện dòng điện cao.
Được sử dụng để lắp đặt máy biến dòng, máy biến áp không tuần tự, công tắc nối đất, đầu cuối cáp, thiết bị chống sét và các bộ phận khác. Khoang cáp cung cấp không gian rộng rãi, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đi dây trong xây dựng cũng như bảo trì và điều chỉnh sau này. Thiết kế này đặc biệt thiết thực cho người dùng công nghiệp và các nhà máy quang điện đòi hỏi phải thay đổi mạch điện thường xuyên.
Phòng này chứa các thành phần thứ cấp như thiết bị bảo vệ dựa trên bộ vi xử lý, dụng cụ, công tắc vận hành và khối thiết bị đầu cuối. Phòng thiết bị được cách ly hoàn toàn về mặt vật lý với khu vực sơ cấp trung thế, loại bỏ cơ bản nguy cơ bị điện giật đối với nhân viên bảo trì làm việc ở phía thứ cấp. Đây là một trong những đặc điểm thiết kế quan trọng giúp thiết bị đóng cắt trung thế an toàn hơn thiết bị cố định truyền thống.
Bản chất của bốn ngăn độc lập là cách ly lỗi—lỗi ở ngăn này sẽ không ảnh hưởng đến ngăn khác, do đó giảm thiểu tác động của lỗi. Đối với các kịch bản có yêu cầu sản xuất liên tục cao, chẳng hạn như các ngành hóa chất, luyện kim và trung tâm dữ liệu, đặc điểm này liên quan trực tiếp đến an toàn sản xuất và hiệu quả kinh tế.
Hoạt động sai của thiết bị đóng cắt điện áp cao có thể dẫn đến hư hỏng thiết bị, thương tích cá nhân và thậm chí là mất điện trên diện rộng. Do đó, "khóa liên động năm phòng ngừa" là yêu cầu an toàn bắt buộc được quy định rõ ràng trong tiêu chuẩn GB/T 3906 và DL/T 404. Cái gọi là “năm phòng ngừa” cụ thể bao gồm:
1. Ngăn chặn hoạt động của cầu dao xe đẩy khi có tải – Khi cầu dao ở vị trí đóng, xe con không thể vào hoặc ra để tránh phóng điện do cắm hoặc rút phích cắm khi có tải;
2. Ngăn chặn việc vô tình đóng và mở cầu dao – Thông qua kiểm soát truy cập vận hành và khóa liên động cơ học, những người không có thẩm quyền sẽ được ngăn chặn việc vô tình vận hành cầu dao;
3. Ngăn chặn việc đóng dao nối đất khi đang cấp điện – Dao nối đất không thể hoạt động khi cầu dao không mở và xe đẩy chưa được đưa về vị trí thử nghiệm;
4. Ngăn ngừa đóng điện cho dao nối đất khi đang đóng – Khi dao nối đất ở vị trí đóng, không thể đẩy xe đẩy cầu dao đến vị trí làm việc để tránh việc đóng cầu dao khi đang nối dây nối đất;
5. Ngăn chặn sự xâm nhập ngẫu nhiên vào các ngăn đang mang điện – Cửa tủ được khóa liên động với các bộ phận mang điện, cửa tủ không thể mở được khi thiết bị được cấp điện.
Thiết bị đóng cắt tập trung thường sử dụng sơ đồ với khóa liên động cơ học làm phương pháp chính và khóa liên động điện làm phương pháp phụ. Khóa liên động cơ học mang lại độ tin cậy cao và không bị ảnh hưởng bởi sự cố mất điện, đóng vai trò là nền tảng cho chức năng năm chống. Mặt khác, khóa liên động bằng điện được sử dụng để đạt được điều khiển logic phức tạp hơn, chẳng hạn như liên kết giữa xe đẩy tay và công tắc nối đất cũng như khóa liên động với các tín hiệu bảo vệ cấp cao hơn. Sự kết hợp của cả hai tạo thành một tuyến phòng thủ an toàn hoàn chỉnh từ khi bắt đầu hoạt động đến khi kết thúc thực hiện.
Việc lựa chọn một thiết bị đóng cắt trung thế không chỉ đơn giản là việc xếp chồng các thông số mà đòi hỏi phải có cấu hình hệ thống dựa trên điều kiện vận hành thực tế. Những điểm sau đây đáng được quan tâm đặc biệt:
Máy cắt chân không là thành phần cốt lõi của thiết bị đóng cắt trung thế. VS1 và VD4 hiện là hai mô hình được sử dụng rộng rãi nhất. VS1 là mẫu xe phổ biến ở Trung Quốc, mang lại hiệu quả chi phí cao và phụ tùng thay thế dồi dào; VD4 là model ABB cổ điển, có tuổi thọ cơ học và hiệu suất phá vỡ vượt trội, phù hợp cho các ứng dụng có hoạt động thường xuyên và yêu cầu độ tin cậy cao. Việc lựa chọn phải dựa trên đánh giá toàn diện về dòng điện cắt ngắn mạch định mức (thường là 25kA, 31,5kA, 40kA) và tần số hoạt động.
Tỷ số biến đổi và cấp chính xác của máy biến dòng và máy biến dòng không thứ tự phải được lựa chọn hợp lý dựa trên yêu cầu bảo vệ và dòng điện vận hành thực tế. Các mạch đo sáng thường yêu cầu lớp 0,2S, trong khi các mạch bảo vệ có thể sử dụng lớp 0,5 hoặc 10P. Cấu hình của máy biến dòng không thứ tự phụ thuộc vào việc hệ thống có yêu cầu chức năng định vị lỗi nối đất dòng điện thấp hay không.
Phải cấu hình một mô hình công tắc nối đất có khả năng tạo ngắn mạch thích hợp. Đối với các mạch kết nối lưới quang điện nơi có thể xảy ra tình trạng cấp nguồn ngược, dòng điện ngắn mạch định mức của công tắc nối đất là đặc biệt quan trọng—nó quyết định liệu công tắc nối đất có thể đóng an toàn mà không cần hàn trong trường hợp vô tình cấp điện hay không.
Một thiết bị bảo vệ tích hợp dựa trên bộ vi xử lý là tiêu chuẩn, cung cấp các chức năng bảo vệ quá dòng, ngắt tức thời, không tuần tự, quá áp và thấp áp. Đối với các kịch bản kết nối lưới năng lượng mới, các chức năng đặc biệt như bảo vệ chống đảo và bảo vệ nguồn điện ngược cũng cần được xem xét. Giao thức liên lạc của thiết bị bảo vệ phải tương thích với hệ thống giám sát cấp trên.
Thiết bị đóng cắt trung áp tiêu chuẩn phù hợp với môi trường chung có độ cao không quá 1000 mét và nhiệt độ môi trường xung quanh từ -10oC đến +40oC. Đối với các khu vực có độ cao (ví dụ: trên 3000 mét), vùng nhiệt đới ẩm, khu vực bị ô nhiễm nghiêm trọng hoặc khu vực có nhiệt độ thấp, phải chọn các cấu hình đặc biệt thích hợp, chẳng hạn như loại nhiệt đới ở độ cao hoặc nhiệt đới ẩm để đảm bảo hiệu suất cách nhiệt và độ ổn định vận hành của thiết bị trong điều kiện khắc nghiệt.
Thiết bị đóng cắt trung thế cung cấp cấu hình tủ linh hoạt và có thể kết hợp tự do theo sơ đồ phân phối điện. Các loại tủ phổ biến bao gồm tủ đường dây vào, tủ đường ra, tủ PT, tủ đo sáng, tủ phân đoạn, tủ cách ly, tủ nối, tủ động cơ, tủ biến áp trạm. Một phòng phân phối 10kV điển hình thường bao gồm các tủ đường dây vào, tủ PT, tủ đo đếm, một số tủ đường dây đi và tủ nối, tạo thành sơ đồ phân đoạn thanh cái hoặc sơ đồ kết nối thanh cái đơn.
Từ góc độ ứng dụng, thiết bị đóng cắt trung thế đã được sử dụng rộng rãi trong:
Hệ thống phân phối điện trạm biến áp 10kV: làm nút lõi cho lưới điện đô thị và cấp điện công nghiệp;
Phân phối điện phân xưởng nhà máy: cung cấp nguồn điện tin cậy cho dây chuyền sản xuất, máy nén khí, máy bơm nước và các phụ tải khác;
Công nghiệp hóa chất và dược phẩm: đòi hỏi sản xuất liên tục và cực kỳ nhạy cảm với độ tin cậy và an ninh cung cấp điện;
Doanh nghiệp luyện kim: chịu tải dòng điện và va đập lớn, yêu cầu khả năng cắt thiết bị cao;
Phân phối điện tòa nhà: các phòng phân phối điện chính trong các tòa nhà cao tầng và khu phức hợp thương mại;
Điều khiển và bảo vệ động cơ trung thế: điều khiển khởi động trực tiếp hoặc khởi động mềm của máy bơm nước, quạt và máy nén lớn;
Kết nối lưới năng lượng mới: Thiết bị đóng cắt kết nối 10kV cho các nhà máy điện quang điện phân tán và lưu trữ năng lượng.
Thông minh hóa, thu nhỏ và bảo vệ môi trường Sự phát triển công nghệ của thiết bị đóng cắt trung thế vẫn chưa dừng lại. Hiện nay ngành đang phát triển theo 3 hướng:
Thông minh hóa. Việc tích hợp các cảm biến như giám sát nhiệt độ trực tuyến, phát hiện phóng điện cục bộ và giám sát đặc tính cơ học của cầu dao đang chuyển đổi thiết bị đóng cắt trung thế từ "bảo trì định kỳ" sang "bảo trì dựa trên tình trạng". Thu nhỏ. Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc cách nhiệt và sử dụng vật liệu cách nhiệt composite, kích thước tủ đang giảm dần, điều này có ý nghĩa quan trọng đối với các trạm biến áp và trung tâm dữ liệu đô thị nơi nguồn tài nguyên đất đai khan hiếm.
Thân thiện với môi trường. Khí SF6 được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí (GIS) do đặc tính cách nhiệt tuyệt vời nhưng khả năng làm nóng lên toàn cầu (GWP) của nó gấp 23.500 lần so với CO2. Với các chính sách môi trường ngày càng nghiêm ngặt, thiết bị đóng cắt thân thiện với môi trường không chứa SF6 đang trở thành chủ đề nghiên cứu nóng trong ngành, với các công nghệ cách nhiệt không khí, cách nhiệt chân không và cách nhiệt không khí khô phát triển song song.
Lý do cơ bản khiến thiết bị đóng cắt trung thế chiếm ưu thế trong lĩnh vực phân phối điện 10kV là do mức độ phù hợp cao giữa thiết kế kết cấu và yêu cầu kỹ thuật—bốn ngăn độc lập giúp cách ly lỗi, cấu trúc kiểu xe kéo tay đảm bảo vận hành và bảo trì thuận tiện, đồng thời khóa liên động năm lớp tăng cường cơ sở an toàn. Với việc phát triển sâu hơn các hệ thống điện mới, thiết bị đóng cắt trung thế sẽ duy trì vị trí chủ đạo trong một thời gian đáng kể và tiếp tục phát triển theo hướng thông minh, thu nhỏ và thân thiện với môi trường. Đối với các nhà sản xuất thiết bị, việc hiểu logic kỹ thuật của thiết bị đóng cắt trung thế và nắm bắt xu hướng phát triển của ngành là điều cần thiết để duy trì thế chủ động trong phát triển sản phẩm và cạnh tranh trên thị trường.
Điện Junraytừ lâu đã tập trung vào nghiên cứu, phát triển và sản xuất thiết bị đóng cắt điện áp cao và thấp. Dòng thiết bị đóng cắt trung thế KYN28A-12 của nó bao gồm đầy đủ các mức định mức dòng điện từ 630A đến 4000A và khả năng cắt hoàn toàn từ 25kA đến 40kA, hỗ trợ các cấu hình tùy chỉnh và có khả năng thích ứng rộng rãi với nhiều tình huống khác nhau như lưới điện, công nghiệp và năng lượng mới.
