Các thành phần chính của máy cắt chân không ngoài trời thông minh

Tổng quan bài viết

MỘT Bộ ngắt mạch chân không ngoài trời thông minh không chỉ là một thiết bị chuyển mạch cơ học. Nó kết hợp mạch mang dòng sơ cấp, công nghệ ngắt chân không, cách điện ngoài trời, cơ chế vận hành, thiết bị cảm biến, chức năng bảo vệ và điều khiển cũng như khả năng liên lạc tùy chọn.

Mỗi thành phần có một vai trò cụ thể. Bộ ngắt chân không có nhiệm vụ ngắt dòng điện, hệ thống cách điện duy trì cách ly điện, cơ chế vận hành cung cấp năng lượng đóng mở và bộ điều khiển thông minh xử lý các tín hiệu bảo vệ và lệnh vận hành.

Tuy nhiên, không phải VCB ngoài trời nào cũng có cấu hình giống nhau. Máy biến dòng, thiết bị cảm biến điện áp, chức năng tự động đóng lại, liên lạc từ xa và tự động hóa nguồn cấp dữ liệu thường được lựa chọn theo yêu cầu của dự án.

Việc hiểu rõ các thành phần này giúp các công ty tiện ích, nhà thầu EPC, người dùng công nghiệp và nhóm dự án cơ sở hạ tầng chọn được sản phẩm phù hợp với điện áp hệ thống, chiến lược bảo vệ, môi trường lắp đặt và nhu cầu tự động hóa.

Tóm tắt bài viết

• Danh mục sản phẩm: Máy cắt chân không ngoài trời thông minh

• Hệ thống chính: Mạch sơ cấp, bộ ngắt chân không, cách điện, cơ cấu vận hành, cảm biến, bảo vệ, điều khiển và truyền thông

• Các chức năng cơ bản: Chuyển đổi dòng tải, ngắt dòng điện sự cố, bảo vệ bộ cấp nguồn, chỉ báo trạng thái và vận hành cục bộ

• Các chức năng thông minh tùy chọn: Tự động đóng lại, điều khiển từ xa, giám sát dòng điện và điện áp, ghi lỗi và tự động hóa lộ nguồn

• Nguyên tắc cấu hình: Các thành phần và chức năng phải được lựa chọn theo thông số hệ thống và yêu cầu của dự án

• Giá trị khách hàng: Lựa chọn sản phẩm rõ ràng hơn, phối hợp bảo vệ tốt hơn, tích hợp hệ thống dễ dàng hơn và báo giá chính xác hơn

1. Máy ngắt chân không

Bộ ngắt chân không là thành phần ngắt cốt lõi của bộ ngắt mạch chân không. Nó chứa các tiếp điểm cố định và di chuyển bên trong buồng chân không kín.

Khi cầu dao mở dưới dòng điện, một hồ quang hình thành giữa các tiếp điểm. Do hồ quang bị dập tắt trong môi trường chân không nên độ bền điện môi giữa các tiếp điểm có thể phục hồi nhanh chóng sau khi dòng điện bị gián đoạn.

Bộ ngắt chân không có nhiệm vụ:

• Chuyển đổi dòng điện hoạt động bình thường

• Ngắt dòng điện sự cố

• Hỗ trợ các thao tác đóng mở lặp đi lặp lại

• Giới hạn thời gian hồ quang

• Cung cấp chức năng ngắt dòng chính

Dòng điện định mức và khả năng cắt ngắn mạch của nó phải phù hợp với yêu cầu về điện của dự án.

Chỉ riêng bộ ngắt chân không không quyết định được hiệu suất hoàn chỉnh của bộ ngắt. Hoạt động của nó cũng phụ thuộc vào hành trình tiếp xúc, tốc độ mở, tốc độ đóng, liên kết cơ học và sự phối hợp bảo vệ.

2. Mạch dẫn điện sơ cấp

Mạch dẫn điện sơ cấp mang dòng điện hệ thống qua bộ ngắt. Nó thường bao gồm các thiết bị đầu cuối, đầu nối dẫn điện, tiếp điểm, dây dẫn bên trong và đường dẫn dòng điện của bộ ngắt chân không.

Một mạch sơ cấp đáng tin cậy sẽ cung cấp:

• Có đủ khả năng mang dòng điện

• Tiếp xúc điện ổn định

• Tăng nhiệt độ được kiểm soát

• Kết nối cơ khí đáng tin cậy

• Khả năng chịu đựng thời gian ngắn thích hợp

• Khả năng tương thích với dây dẫn vào và ra

Tiếp xúc kém hoặc kết nối lỏng lẻo có thể làm tăng điện trở tiếp xúc và gây tăng nhiệt độ bất thường. Do đó, kết nối đầu cuối, mô men xoắn chặt, điều kiện tiếp xúc và khả năng tương thích của dây dẫn rất quan trọng trong quá trình sản xuất, lắp đặt và vận hành thử.

3. Hệ thống cách nhiệt ngoài trời

Hệ thống cách điện tách các bộ phận mang điện khỏi các kết cấu nối đất và duy trì khoảng cách điện cần thiết giữa các pha.

Bộ ngắt mạch chân không ngoài trời có thể sử dụng các cột cách điện, ống lót, nhà kho bên ngoài, chất cách điện hỗ trợ và các bộ phận cách nhiệt khác tùy theo cấu trúc của nó.

Hệ thống cách nhiệt phải xem xét:

• Điện áp định mức

• Điện áp chịu được tần số nguồn

• Điện áp chịu xung sét

• Độ hở giữa các pha

• Giải phóng mặt bằng theo pha

• Khoảng cách đường rò

• Mức độ ô nhiễm

• Độ cao

• Mưa, độ ẩm, bụi và sự thay đổi nhiệt độ

Thiết kế cách nhiệt ngoài trời đặc biệt quan trọng trong môi trường cao độ, ô nhiễm, ven biển, lạnh hoặc ẩm ướt.

Cấu hình cách nhiệt cần thiết phải được xác định theo thông số kỹ thuật của dự án thay vì chỉ chọn theo hình thức bên ngoài của sản phẩm.

4. Cơ chế vận hành

Cơ cấu vận hành cung cấp năng lượng cần thiết để đóng và mở máy cắt. Hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ, tính nhất quán và độ tin cậy của hoạt động chuyển mạch.

Tùy thuộc vào mô hình và yêu cầu của dự án, cầu dao có thể sử dụng:

• Cơ chế vận hành lò xo

• Cơ chế cơ giới

• Cơ chế nam châm vĩnh cửu

• Hệ điều hành thủ công

• Kết hợp hoạt động cục bộ và từ xa

Cơ chế vận hành phải đảm bảo:

• Đóng mở đáng tin cậy

• Hành trình cơ khí chính xác

• Tốc độ đóng mở phù hợp

• Lưu trữ năng lượng ổn định

• Chỉ báo vị trí chính xác

• Chuyến đi đáng tin cậy và thực hiện lệnh đóng

• Hoạt động nhất quán qua ba giai đoạn

Đối với các ứng dụng thông minh, cơ cấu vận hành còn phải phối hợp với bộ điều khiển, nguồn điện phụ, mạch ngắt, mạch đóng và các lệnh vận hành từ xa.

5. Truyền động và liên kết cơ học

Hệ thống truyền động cơ khí kết nối cơ cấu vận hành với các tiếp điểm chuyển động của máy cắt. Nó chuyển đổi năng lượng của cơ chế thành chuyển động tiếp xúc cần thiết.

Các thành phần truyền động điển hình có thể bao gồm:

• Trục

• Thanh kết nối

• Đòn bẩy

• tay quay

• Lò xo

• Vòng bi

• Khóa liên động cơ khí

• Cấu trúc liên kết pha

Hệ thống truyền động có tác dụng:

• Khoảng cách mở liên hệ

• Liên hệ vượt biên

• Đồng bộ hóa mở và đóng

• Kháng cơ học

• Tính nhất quán trong vận hành

• Độ bền cơ học lâu dài

Việc điều chỉnh không chính xác có thể dẫn đến việc đóng không hoàn toàn, áp lực tiếp xúc không đủ, lực cản quá mức hoặc hoạt động pha không nhất quán.

Do đó, hệ thống cơ khí cần được kiểm tra và điều chỉnh trước khi đưa máy cắt vào sử dụng.

6. Máy biến dòng và cảm biến dòng điện

Đo lường hiện tại là cần thiết để bảo vệ và giám sát. VCB ngoài trời thông minh có thể được trang bị máy biến dòng hoặc cảm biến dòng điện tích hợp hoặc bên ngoài.

Chức năng của chúng có thể bao gồm:

• Đo dòng điện pha

• Cung cấp tín hiệu bảo vệ quá dòng

• Phát hiện dòng điện ngắn mạch

• Hỗ trợ bảo vệ sự cố chạm đất

• Cung cấp tín hiệu dòng không thứ tự

• Cung cấp dữ liệu cho bộ điều khiển thông minh

• Hỗ trợ giám sát tải và ghi lại sự kiện

Cấu hình yêu cầu phụ thuộc vào sơ đồ bảo vệ.

Các dự án có thể yêu cầu:

• Đo dòng điện ba pha

• Đo dòng điện hai pha

• Phát hiện dòng điện không thứ tự

• CT cấp bảo vệ

• CT cấp đo lường

• Tín hiệu bảo vệ và đo sáng riêng biệt

Tỷ lệ CT, độ chính xác, tải trọng, cấp bảo vệ và vị trí lắp đặt phải phù hợp với yêu cầu của bộ điều khiển và hệ thống.

7. Máy biến điện áp và cảm biến điện áp

Thông tin điện áp có thể được yêu cầu để đo lường, bảo vệ, tự động đóng lại, đồng bộ hóa, bảo vệ định hướng và tự động hóa phân phối.

Tùy thuộc vào dự án, tín hiệu điện áp có thể được cung cấp bởi:

• Máy biến điện áp bên ngoài

• Máy biến điện áp tích hợp

• Cảm biến điện áp

• Thiết bị phân chia điện áp điện dung

• Hệ thống đo lường phía trạm

Cảm biến điện áp có thể hỗ trợ:

• Giám sát điện áp

• Phát hiện mất điện áp

• Xác minh trực tuyến

• Logic đóng lại

• Bảo vệ định hướng

• Tính toán công suất và năng lượng

• Tự động hóa trung chuyển

• Giám sát hệ thống từ xa

Không phải mọi VCB ngoài trời đều yêu cầu PT tích hợp. Phương pháp đúng phụ thuộc vào kiến ​​trúc hệ thống và yêu cầu của dự án.

8. Bộ điều khiển bảo vệ thông minh

Bộ điều khiển thông minh xử lý tín hiệu từ máy biến dòng, cảm biến điện áp, tiếp điểm phụ và các thiết bị hiện trường khác. Sau đó, nó thực hiện các chức năng bảo vệ, điều khiển, đóng lại, giám sát và truyền thông theo logic đã được cấu hình.

Các chức năng điều khiển có thể có bao gồm:

• Bảo vệ quá dòng pha

• Bảo vệ ngắn mạch

• Bảo vệ lỗi chạm đất

• Bảo vệ không tuần tự

• Tự động đóng lại

• Cách ly lỗi

• Kiểm soát chuyến đi và chặt chẽ

• Giám sát trạng thái

• Quản lý cài đặt bảo vệ

• Ghi sự kiện

• Ghi lỗi

• Hoạt động cục bộ và từ xa

Cấu hình bộ điều khiển phải phù hợp với triết lý bảo vệ của dự án.

Bộ điều khiển có nhiều chức năng hơn không hẳn là sự lựa chọn tốt hơn. Giải pháp đúng là giải pháp phù hợp với yêu cầu hệ thống, chiến lược vận hành và kiến ​​trúc truyền thông.

9. Nguồn phụ và mạch ngắt/đóng

Các chức năng thông minh yêu cầu nguồn điện phụ ổn định. Nó có thể được sử dụng cho bộ điều khiển, cơ cấu động cơ, cuộn ngắt, cuộn đóng, mô-đun truyền thông, máy sưởi và các thiết bị phụ trợ khác.

Các nguồn năng lượng phụ trợ có thể bao gồm:

• Trạm nguồn DC

• Trạm nguồn AC

• Máy biến áp điện bên ngoài

• Cung cấp máy biến điện áp

• Năng lượng mặt trời với khả năng lưu trữ năng lượng trong các ứng dụng từ xa

• Pin dự phòng, tùy theo thiết kế hệ thống

Mạch cắt và đóng phải được thiết kế để đảm bảo máy cắt có thể hoạt động trong các điều kiện yêu cầu.

Các yếu tố quan trọng bao gồm:

• Điện áp điều khiển

• Tiêu thụ điện năng

• Đánh giá cuộn dây ngắt và đóng

• Khả năng vận hành dự phòng

• Giám sát điện áp thấp

• Bảo vệ mạch

• Bố trí dây và thiết bị đầu cuối

• Bảo vệ môi trường của vỏ điều khiển

10. Chỉ báo trạng thái và liên hệ phụ trợ

Người vận hành cần thông tin rõ ràng về tình trạng của máy cắt. Các thiết bị chỉ báo trạng thái cung cấp xác nhận cục bộ, trong khi các tiếp điểm phụ truyền thông tin đến các hệ thống bảo vệ, điều khiển và giám sát.

Thông tin trạng thái phổ biến bao gồm:

• Cầu dao mở

• Cầu dao đã đóng

• Cơ chế tích trữ năng lượng

• Tình trạng chuyến đi

• báo động điều khiển

• Chế độ điều khiển cục bộ hoặc từ xa

• Trạng thái khóa

• Điều kiện nguồn điện phụ trợ

Các chỉ báo cơ học vẫn quan trọng vì chúng cung cấp xác nhận trực tiếp cục bộ ngay cả khi hệ thống liên lạc không khả dụng.

Các tiếp điểm phụ cũng phải được khớp chính xác với hệ thống điều khiển và được kiểm tra trong quá trình vận hành thử.

11. Mô-đun giao tiếp và giao diện điều khiển từ xa

Chức năng giao tiếp cho phép VCB ngoài trời thông minh trao đổi dữ liệu vận hành và lệnh điều khiển với hệ thống tự động hóa phân phối, nền tảng SCADA hoặc trung tâm điều khiển từ xa.

Tùy thuộc vào dự án, hệ thống thông tin liên lạc có thể hỗ trợ:

• Đóng mở từ xa

• Phản hồi trạng thái

• Dữ liệu hiện tại và điện áp

• Thông tin lỗi

• Bản ghi sự kiện

• Quản lý cài đặt bảo vệ

• Truyền báo động

• Đồng bộ hóa thời gian

• Phối hợp tự động hóa trung chuyển

Giao diện và giao thức truyền thông cần thiết phải được xác nhận trước khi sản xuất.

Khách hàng cần làm rõ:

• Giao thức truyền thông

• Giao tiếp có dây hoặc không dây

• Giao diện trung tâm điều khiển

• Yêu cầu về điểm dữ liệu

• Yêu cầu thiết bị đầu cuối từ xa

• Yêu cầu về an ninh mạng

• Trách nhiệm tích hợp hệ thống

Khả năng giao tiếp phải được coi là một phần của hệ thống dự án hoàn chỉnh chứ không chỉ đơn giản là một tính năng riêng biệt của sản phẩm.

12. Cấu trúc vỏ, khung và lắp đặt

Cấu trúc vỏ và giá đỡ cung cấp khả năng bảo vệ cơ học và hỗ trợ lắp đặt cho máy cắt.

Tùy thuộc vào kiểu máy, sản phẩm có thể bao gồm:

• Vỏ vận hành chính

• Hộp điều khiển thông minh

• Khung đỡ mạ kẽm

• Đế gắn

• Điểm nâng

• Thiết bị đầu cuối nối đất

• Điểm vào cáp

• Cửa bảo trì

• Thiết bị chống ngưng tụ

• Con dấu môi trường

Cấu trúc phải tương thích với:

• Lắp đặt cột

• Lắp đặt khoang trạm biến áp

• Lắp đặt nền tảng ngoài trời

• Nền móng hiện có

• Bố trí dây dẫn vào và ra

• Không gian bảo trì

• Yêu cầu về gió và địa chấn tại địa phương, nếu có

Thiết kế lắp đặt chính xác giúp giảm thiểu những thay đổi trong quá trình lắp đặt và cải thiện hiệu quả giao hàng tại chỗ.

Cách các thành phần hoạt động cùng nhau

Hoạt động của VCB thông minh ngoài trời có thể tóm tắt như một quy trình phối hợp:

1. CT hoặc cảm biến thu thập tín hiệu dòng điện và điện áp.

2. Bộ điều khiển thông minh phân tích tín hiệu theo cài đặt bảo vệ.

3. Khi phát hiện tình trạng lỗi, bộ điều khiển sẽ gửi lệnh cắt.

4. Cơ chế vận hành dẫn động tiếp điểm chuyển động.

5. Bộ ngắt chân không làm gián đoạn dòng điện sự cố.

6. Các tiếp điểm và chỉ báo phụ trợ báo cáo trạng thái máy cắt.

7. Mô-đun truyền thông gửi thông tin lỗi và vận hành đến hệ thống điều khiển.

8. Nếu tự động đóng lại được cấu hình, bộ điều khiển sẽ xác định xem có đóng cầu dao lại hay không và khi nào đóng lại.

Độ tin cậy của hệ thống hoàn chỉnh phụ thuộc vào sự phối hợp của tất cả các thành phần này—không chỉ bộ ngắt hoặc bộ điều khiển.

Những thành phần nào là tùy chọn?

Không phải mọi dự án đều cần mức độ tự động hóa cao nhất. Các thành phần và chức năng tùy chọn có thể bao gồm:

• CT tích hợp

• PT tích hợp hoặc bên ngoài

• CT không trình tự

• Bộ điều khiển bảo vệ thông minh

• Tự động đóng lại

• Giao tiếp từ xa

• Ghi lỗi

• Giám sát điện áp

• Vận hành cơ giới

• Nguồn điện dự phòng

• Sưởi ấm chống ngưng tụ

• Chức năng khóa liên động bổ sung

Ví dụ:

• Lộ tuyến trạm biến áp có thể sử dụng VCB ngoài trời có rơle bảo vệ phía trạm.

• Bộ cấp nguồn trên cao có thể yêu cầu tự động đóng lại và liên lạc từ xa.

• Một dự án công nghiệp có thể yêu cầu điều khiển cục bộ nhưng không cần tự động hóa trung chuyển.

• Một dự án năng lượng tái tạo có thể cần sự phối hợp bảo vệ và cảm biến điện áp cụ thể.

Cấu hình đúng sẽ tránh được cả chức năng không đầy đủ và chi phí không cần thiết.

Giải pháp VCB ngoài trời thông minh DGG Power

DGG Power cung cấp máy cắt chân không ngoài trời trung và cao áp cho các trạm biến áp, đường dây trên không, hệ thống phân phối công nghiệp, kết nối lưới năng lượng tái tạo, cung cấp điện đường sắt và các dự án cơ sở hạ tầng.

Theo yêu cầu của dự án, DGG Power có thể hỗ trợ khách hàng:

• Lựa chọn mô hình VCB ngoài trời

• Xác nhận thông số điện chính

• Cấu hình CT và PT

• Lựa chọn bộ điều khiển thông minh

• Phối hợp chức năng bảo vệ

• Cấu hình đóng lại tự động

• Phối hợp giao diện truyền thông

• Hỗ trợ cấu trúc lắp đặt

• Bản vẽ kỹ thuật và tài liệu

• Kiểm tra và thử nghiệm nhà máy

• Hợp tác lắp đặt và vận hành

• Phối hợp với các công tắc ngắt kết nối, thiết bị chống sét, máy biến áp dụng cụ và thiết bị cắt cầu chì

Mục tiêu không phải là bổ sung mọi chức năng có thể mà là cấu hình một giải pháp thiết thực phù hợp với hệ thống điện thực tế.

Câu hỏi thường gặp: Linh kiện VCB ngoài trời thông minh

Thành phần quan trọng nhất của máy cắt chân không là gì?

Bộ ngắt chân không là thành phần ngắt dòng lõi, nhưng độ tin cậy tổng thể của bộ ngắt cũng phụ thuộc vào cơ chế vận hành, hệ thống cách điện, mạch dẫn điện, liên kết cơ học và bộ điều khiển bảo vệ.

Có phải mọi VCB ngoài trời thông minh đều bao gồm CT và PT không?

Không. Cấu hình CT và PT phụ thuộc vào các yêu cầu bảo vệ, đo lường, giám sát và tự động hóa của dự án. Chúng có thể được tích hợp sẵn, lắp đặt bên ngoài hoặc được cung cấp bởi hệ thống điện hiện có.

Điều gì làm nên một VCB ngoài trời thông minh?

Nó trở nên thông minh khi các thiết bị cảm biến, bộ điều khiển bảo vệ, mạch vận hành, phản hồi trạng thái và các chức năng liên lạc tùy chọn được tích hợp để hỗ trợ giám sát, bảo vệ, điều khiển và tự động hóa.

Tự động đóng lại có phải là một chức năng tiêu chuẩn không?

Không phải lúc nào cũng vậy. Việc đóng lại tự động cần có bộ điều khiển phù hợp, cấu hình cảm biến, cơ chế vận hành, nguồn phụ và logic bảo vệ. Nó phải được chỉ định theo dự án.

Tại sao các VCB ngoài trời giống nhau lại có giá khác nhau?

Sự khác biệt có thể đến từ định mức điện, công suất ngắt chân không, mức cách điện, cấu hình CT/PT, chức năng bộ điều khiển, giao thức truyền thông, cơ chế vận hành, bảo vệ vỏ, tài liệu và yêu cầu kiểm tra.

DGG Power có thể tùy chỉnh cấu hình thành phần không?

DGG Power có thể cung cấp hỗ trợ cấu hình theo dự án theo điện áp hệ thống, dòng điện định mức, mức lỗi, yêu cầu bảo vệ, phương pháp lắp đặt, điều kiện môi trường và nhu cầu liên lạc.

Phần kết luận

Bộ ngắt mạch chân không ngoài trời thông minh là một hệ thống phối hợp bao gồm bộ ngắt chân không, mạch dẫn sơ cấp, cách điện ngoài trời, cơ chế vận hành, liên kết cơ học, thiết bị cảm biến, bộ điều khiển bảo vệ, nguồn phụ, chỉ báo trạng thái, hệ thống liên lạc và cấu trúc lắp đặt.

Việc hiểu rõ chức năng của từng bộ phận giúp khách hàng tránh việc chỉ lựa chọn thiết bị dựa trên hình thức sản phẩm hoặc tên model. Cấu hình chính xác phải phù hợp với các thông số điện, chiến lược bảo vệ, mức độ tự động hóa, điều kiện địa điểm và yêu cầu vận hành lâu dài của dự án.

Bạn đang tìm kiếm một máy cắt chân không ngoài trời thông minh cho trạm biến áp, đường dây trên không, hệ thống công nghiệp hoặc dự án tự động hóa phân phối? Hãy liên hệ với DGG Power để biết các thông số hệ thống, yêu cầu bảo vệ, cấu hình CT/PT, nhu cầu liên lạc và điều kiện lắp đặt của bạn. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẽ giúp bạn định cấu hình giải pháp phù hợp.