Sự khác biệt giữa cầu dao điện cao áp và công tắc cách ly là gì?

Máy cắt mạch cao áp (hoặc công tắc cao áp) là thiết bị điều khiển điện chính của trạm biến áp, có đặc tính dập tắt hồ quang. Khi hệ thống hoạt động bình thường, nó có thể ngắt dòng điện không tải và có tải đi qua đường dây và các thiết bị điện khác nhau; khi xảy ra sự cố trong hệ thống, nó và hệ thống bảo vệ bằng rơle có thể nhanh chóng ngắt dòng điện sự cố để ngăn chặn sự lan rộng của tai nạn.

Công tắc ngắt mạch không có thiết bị dập tắt hồ quang. Mặc dù các quy định cho phép vận hành công tắc trong trường hợp dòng tải nhỏ hơn 5A, nhưng trên thực tế, công tắc không được vận hành khi có tải. Tuy nhiên, công tắc ngắt mạch có cấu trúc đơn giản, và trạng thái hoạt động của nó có thể được nhận biết ngay từ cái nhìn đầu tiên. Có một điểm ngắt mạch rõ ràng trong quá trình bảo trì.

Khi sử dụng, cầu dao được gọi là "công tắc", còn khi sử dụng công tắc ngắt mạch được gọi là "phanh dao", hai thiết bị này thường được sử dụng kết hợp. Sự khác biệt giữa cầu dao cao áp và công tắc ngắt mạch như sau:

1) Công tắc tải cao áp có thể ngắt mạch khi có tải, với chức năng tự dập tắt hồ quang, nhưng khả năng ngắt mạch của nó rất nhỏ và hạn chế.

2) Công tắc ngắt điện cao áp thường không có chức năng ngắt tải, không có cấu trúc che chắn hồ quang, cũng có loại công tắc ngắt điện cao áp có thể ngắt tải, nhưng cấu trúc khác với công tắc tải, tương đối đơn giản.

3) Công tắc tải cao áp và công tắc ngắt mạch cao áp có thể tạo thành điểm ngắt rõ ràng. Hầu hết các máy cắt mạch cao áp không có chức năng cách ly, và chỉ một số ít máy cắt mạch cao áp có chức năng cách ly.

4) Công tắc ngắt điện cao áp không có chức năng bảo vệ, việc bảo vệ của công tắc tải cao áp thường là bảo vệ bằng cầu chì, chỉ có chức năng ngắt nhanh và quá dòng.

5) Khả năng đóng cắt của máy cắt điện cao áp có thể rất cao trong quá trình sản xuất. Chủ yếu dựa vào biến dòng với thiết bị thứ cấp để bảo vệ. Có thể có chức năng bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá tải, bảo vệ rò rỉ và các chức năng khác.

Phân loại cơ cấu vận hành của công tắc

1. Phân loại cơ cấu vận hành của công tắc

Hiện nay, chúng ta thường thấy các loại công tắc điện được chia thành nhiều loại hơn: nhiều dầu (các mẫu cũ, hiện nay hầu như không còn thấy), ít dầu (một số trạm điện vẫn còn sử dụng), SF6, chân không, GIS (thiết bị điện kết hợp) và các loại khác. Tất cả đều liên quan đến môi chất phóng điện của công tắc. Đối với chúng ta, điều thứ yếu và có liên quan mật thiết là cơ chế hoạt động của công tắc.

Loại cơ cấu có thể được chia thành cơ cấu vận hành điện từ (khá cũ, thường được trang bị trong máy cắt mạch dầu hoặc ít dầu); cơ cấu vận hành lò xo (hiện là loại phổ biến nhất, SF6, chân không, GIS thường được trang bị cơ cấu này); ABB gần đây đã giới thiệu một loại cơ cấu vận hành nam châm vĩnh cửu mới (ví dụ như máy cắt mạch chân không VM1).

2. Cơ chế hoạt động điện từ

Cơ chế hoạt động điện từ hoàn toàn dựa vào lực hút điện từ được tạo ra bởi dòng điện đóng mạch chạy qua cuộn dây đóng mạch để đóng và ép lò xo ngắt. Cơ chế ngắt chủ yếu dựa vào lò xo ngắt để cung cấp năng lượng.

Do đó, dòng điện ngắt của loại cơ cấu vận hành này nhỏ, nhưng dòng điện đóng lại rất lớn, tức thì có thể đạt hơn 100 ampe.

Đây là lý do tại sao hệ thống DC của trạm biến áp cần phải đóng và mở thanh cái để điều khiển thanh cái. Bộ điều khiển cung cấp nguồn điện để đóng, và bộ điều khiển cung cấp nguồn điện cho mạch điều khiển.

Dây dẫn đóng mạch được treo trực tiếp vào bộ pin, điện áp đóng mạch là điện áp của bộ pin (thường khoảng 240V), sử dụng hiệu ứng xả pin để cung cấp dòng điện lớn khi đóng mạch, và điện áp tăng rất nhanh khi đóng mạch. Còn dây dẫn điều khiển được nối với nhau thông qua bộ biến áp hạ áp chuỗi silicon (thường được điều khiển ở mức 220V), việc đóng mạch sẽ không ảnh hưởng đến sự ổn định của điện áp dây dẫn điều khiển. Vì dòng điện đóng mạch của cơ cấu vận hành điện từ rất lớn, mạch bảo vệ đóng mạch không được nối trực tiếp qua cuộn dây đóng mạch mà thông qua công tắc tơ đóng mạch. Mạch ngắt được nối trực tiếp với cuộn dây ngắt.

Cuộn dây của công tắc tơ đóng thường là loại điện áp, có giá trị điện trở lớn (vài KΩ). Khi phối hợp bảo vệ với mạch này, cần chú ý đến việc đóng mạch để đảm bảo khởi động bình thường. Nhưng điều này không phải là vấn đề, việc ngắt mạch duy trì khả năng khởi động bình thường của TBJ, do đó chức năng chống nhảy mạch vẫn được đảm bảo. Loại cơ cấu này có thời gian đóng dài (120ms~200ms) và thời gian mở ngắn (60~80ms).

3. Cơ cấu vận hành bằng lò xo

Loại cơ cấu này là loại cơ cấu được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, việc đóng mở dựa vào năng lượng do lò xo cung cấp, cuộn dây đóng ngắt chỉ cung cấp năng lượng để kéo chốt định vị lò xo ra, do đó dòng điện đóng ngắt thường không lớn. Năng lượng tích trữ của lò xo được nén bởi động cơ tích trữ năng lượng.

Vòng lặp thứ cấp của bộ điều khiển lưu trữ năng lượng lò xo

Đối với cơ cấu vận hành đàn hồi, thanh dẫn đóng chủ yếu cung cấp điện cho động cơ tích trữ năng lượng, và dòng điện không lớn, do đó không có nhiều khác biệt giữa thanh dẫn đóng và thanh dẫn điều khiển. Về mặt bảo vệ và phối hợp, nhìn chung không cần phải chú ý đặc biệt đến vị trí nào.

4. Bộ điều khiển nam châm vĩnh cửu

Bộ truyền động nam châm vĩnh cửu là một cơ chế được ABB áp dụng cho thị trường nội địa, lần đầu tiên được sử dụng trên máy cắt mạch chân không VM1 10kV của hãng.

Nguyên lý hoạt động của nó tương tự như loại điện từ, trục dẫn động được làm bằng vật liệu nam châm vĩnh cửu, nam châm vĩnh cửu bao quanh cuộn dây điện từ.

Trong điều kiện bình thường, cuộn dây điện từ không tích điện; khi chuyển công tắc sang chế độ mở hoặc đóng, bằng cách thay đổi cực tính của cuộn dây dựa trên nguyên lý lực hút hoặc lực đẩy từ, công tắc sẽ mở hoặc đóng.

Mặc dù dòng điện này không nhỏ, nhưng công tắc được "lưu trữ" bởi một tụ điện có dung lượng lớn, được xả để cung cấp dòng điện lớn trong quá trình hoạt động.

Ưu điểm của cơ cấu này là kích thước nhỏ gọn, ít bộ phận truyền động cơ khí, do đó độ tin cậy tốt hơn so với cơ cấu vận hành đàn hồi.

Kết hợp với thiết bị bảo vệ của chúng tôi, mạch vòng ngắt sẽ điều khiển một rơle bán dẫn có điện trở cao, thực tế là chúng ta cần cung cấp cho nó một xung tác động.

Do đó, công tắc giữ vòng lặp chắc chắn không thể khởi động, cơ chế bảo vệ nhảy sẽ không được kích hoạt (bản thân cơ chế này có chức năng nhảy).

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng do điện áp hoạt động cao của rơle bán dẫn, thiết kế thông thường cho thấy cực âm TW được nối với mạch đóng, điều này sẽ không làm cho rơle bán dẫn hoạt động, nhưng có thể khiến rơle vị trí không khởi động được do điện áp riêng phần quá cao.

1. Thân xi lanh cách điện phía trên (có buồng dập tắt hồ quang chân không)

2. Hạ ống cách nhiệt xuống.

3. Tay cầm mở bằng tay

4. Khung máy (cơ cấu vận hành nam châm vĩnh cửu tích hợp)

Máy biến áp điện áp

6. Dưới dây cáp

7. Biến áp dòng điện

8. Trực tuyến

Tình huống gặp phải trong thực tế, quy trình phân tích và xử lý cụ thể có thể được thấy trong phần trường hợp gỡ lỗi của bài báo này, với những mô tả chi tiết.

Ở Trung Quốc cũng có các sản phẩm cơ cấu vận hành bằng nam châm vĩnh cửu, nhưng chất lượng trước đây chưa đạt tiêu chuẩn. Trong những năm gần đây, chất lượng đã dần được cải thiện. Xét về chi phí, cơ cấu nam châm vĩnh cửu trong nước thường không có tụ điện, và dòng điện được cung cấp trực tiếp từ thanh dẫn đóng.

Cơ chế hoạt động của chúng tôi được điều khiển bởi công tắc tơ bật/tắt (thường là loại dòng điện được chọn), chức năng giữ và chống nhảy thường có thể được khởi động.

5. Loại FS “switch” và các loại khác

Những gì chúng ta đã đề cập ở trên là các thiết bị ngắt mạch (thường được gọi là công tắc), nhưng chúng ta có thể bắt gặp những thiết bị mà người dùng gọi là công tắc FS trong xây dựng nhà máy điện. Công tắc FS thực chất là viết tắt của công tắc tải + cầu chì nhanh.

Vì công tắc đắt tiền hơn, mạch FS này được sử dụng để tiết kiệm chi phí. Dòng điện bình thường được ngắt bởi công tắc tải, và dòng điện sự cố được ngắt bởi cầu chì nhanh.

Loại mạch này phổ biến trong hệ thống nhà máy điện 6kV. Việc bảo vệ kết hợp với mạch như vậy thường được yêu cầu để ngăn chặn việc ngắt mạch hoặc cho phép loại bỏ dòng điện chảy qua cầu chì một cách nhanh chóng bằng cách trì hoãn khi dòng điện sự cố lớn hơn dòng điện cắt cho phép của công tắc tải. Một số người sử dụng nhà máy điện có thể không muốn bảo vệ mạch vòng giữ.

Do chất lượng công tắc kém, tiếp điểm phụ có thể không được lắp đúng vị trí, và một khi mạch giữ được khởi động, nó phải dựa vào tiếp điểm phụ của cầu dao để mở trước khi trở về vị trí ban đầu, nếu không dòng điện đóng tắt sẽ được thêm vào cuộn dây đóng tắt cho đến khi cuộn dây bị cháy.

Cuộn dây đóng ngắt khẩn cấp được thiết kế để cấp điện trong thời gian ngắn. Nếu dòng điện được cấp vào trong thời gian dài, nó rất dễ bị cháy. Và chúng ta nhất định phải có một mạch giữ, nếu không rất dễ làm cháy các tiếp điểm bảo vệ.

Tất nhiên, nếu người sử dụng tại hiện trường yêu cầu, vòng giữ cũng có thể được loại bỏ. Thông thường, phương pháp đơn giản là cắt bỏ đường dây trên bảng mạch giữ tiếp điểm thường mở của rơle với cực điều khiển dương.

Tại vị trí gỡ lỗi cần chú ý, nếu thao tác bật/tắt công tắc mà đèn báo vị trí tắt (trừ trường hợp lò xo không tích trữ năng lượng, khi đó bảng điều khiển sẽ hiển thị cảnh báo lò xo không tích trữ năng lượng). Phải tắt nguồn điều khiển ngay lập tức để tránh làm cháy cuộn dây công tắc. Đây là nguyên tắc cơ bản cần ghi nhớ khi thực hiện tại chỗ.