1. Thiết bị đóng cắt là gì?
- Thiết bị đóng cắt (Circuit breaker) là thiết bị điện được sử dụng nhằm đảm nhiệm 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 chỉ các thiết bị chuyển mạch.
- Thiết bị đóng cắt là tổ hợp các thiết bị đóng cắt điện có chức năng đóng cắt, điều khiển, đo, điều chỉnh, cách ly và bảo vệ mạch điện và thiết bị.
- Một số sản phẩm đi kèm trong thiết bị đóng cắt bao gồm công tắc, cầu dao, bộ cầu chì chuyển mạch, cầu chì HRC, bộ cách ly giảm tải và bộ ngắt mạch rò rỉ đất (ELC Bs). Các thiết bị này được lắp ráp một cách hợp lý để tạo thành thiết bị đóng cắt.
2. Các tính năng cơ bản của thiết bị đóng cắt
- Độ tin cậy hoàn toàn: Việc tiếp tục kết nối cũng như tăng công suất của các trạm phát điện kêu gọi lắp đặt thiết bị đóng cắt đáng tin cậy. Việc trang bị thiết bị đóng cắt là điều tối quan trọng để nâng cao độ tin cậy. Như vậy, khi có sự cố trong hệ thống điện, thiết bị đóng cắt phải làm việc để tách phần bị sự cố ra khỏi phần còn lại của mạch.
- Cung cấp cho điều khiển bằng tay: Thiết bị đóng cắt đáng tin cậy cần phải có điều khiển bằng tay theo đó 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.
- Hoạt động nhanh: Khi lỗi xảy ra trên bất kỳ bộ phận của hệ thống điện, các thiết bị chuyển mạch phải hoạt động một cách nhanh chóng để ngăn chặn thiệt hại do dòng ngắn mạch cho máy biến áp, máy phát điện cũng như các thiết bị khác. Khi một lỗi không được khắc phục nhanh chóng, nó có thể lây lan sang các khu vực an toàn khác, do đó gây nguy hiểm cho hệ thống khi tắt hoàn toàn.
- Hoàn toàn có thể phân biệt được: Bất cứ khi nào có sự cố trên bất kỳ phần nào của hệ thống điện, thiết bị đóng cắt phải có khả năng phân biệt giữa phần an toàn và phần bị lỗi. Do đó, nó có thể tách phần bị lỗi khỏi hệ thống mà không ảnh hưởng đến phần an toàn để đảm bảo tính liên tục của việc cung cấp điện.
- Tính linh hoạt và điều chỉnh: Nó có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhiều loại tải và dòng điện khác nhau, cung cấp tính linh hoạt cho hệ thống điện.
- Báo hiệu và cảnh báo: Một số thiết bị đóng cắt có khả năng báo hiệu khi xảy ra sự cố hoặc cung cấp thông tin cảnh báo cho người vận hành về tình trạng của mạch điện.
3. Các thành phần của thiết bị đóng cắt
Về cơ bản thì thiết bị đóng cắt sẽ bao gồm một số thiết bị bảo vệ, chuyển mạch phổ biến sau:
- Máy cắt không khí (ACB viết tắt của cụm từ tiếng Anh "Air Circuit Breaker"): là thiết bị được sử dụng khá nhiều trong các hệ thống phân phối điện cho các công trình xây dựng, dân dụng,... với mục đích đảm bảo tính cung cấp liên tục và độ tin cậy dòng cắt cao.
- Cầu dao chống rò (ELCB viết tắt của cụm từ tiếng Anh "Earth leakage circuit breaker"): thường được gọi tên theo các thói quen khác nhau là "Rơ le bảo vệ chạm đất", aptomat "chống giật", "cầu dao chống rò điện". ELCB là loại thiết bị làm việc trên nguyên tắc phát hiện sự chênh lệch dòng điện đi và về để có thể ngắt phía nguồn tiêu thụ nếu có sự chênh lệch giữa chúng. ELCB được dùng để bảo vệ an toàn cho lưới điện, quan trọng hơn là sự an toàn của con người đối với các nguy cơ bị "điện giật".
- Cầu dao điện MCCB (hay còn được gọi là cầu dao khối): được chế tạo nhằm kiểm soát và bảo vệ sòng điện một cách an toàn. Thiết bị giúp đóng ngắt mạch điện an toàn khi có các sự cố dòng điện xảy ra như: quá tải, ngắn mạch hay bị sụt áp mạch điện.
- Cầu dao điện MCB: là loại cầu dao tép được thiết kế số cực tương ứng với số tép, dao động trong khoảng 1 đến 4 cực, có thể hơn tùy vào thiết kế của từng hãng.
- Cầu dao điện RCBO (Aptomat RCBO): cũng là sản phẩm thuộc dòng CB chống giật, nghĩa là ngoài chức năng bảo vệ quá tải ngắn mạch như những chiếc CB thông thường khác, loại CB này có thêm tính năng bảo vệ khi phát hiện dòng rò ở mạch điện, giúp bảo vệ tốt hơn cho mạch điện, các thiết điện đang hoạt động và đặc biệt là sự an toàn của những người sử dụng.
- Khởi động từ (hay còn được gọi là Contactor): là thiết bị dùng để điều khiển đóng/mở thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống. Công dụng của nó là để đảm bảo an toàn cho các thiết bị. Có nhiều loại contactor như: contactor điện tử, contactor hơi ép, contactor thủy lực, contactor 1 pha, 2 pha, 3 pha.....
- Relay nhiệt (Rơ le nhiệt): là một loại thiết bị dùng điện để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải, thường dùng kèm với contactor. Rơ le nhiệt có chức năng tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vì nhiệt của các thanh kim loại.
- Relay bảo vệ (Protective Relays, Protection Relays): là một loại thiết bị điện từ, nó dựa trên hoạt động của cuộn dây điện từ tác động lên các bộ phận truyền động để phát hiện các điều kiện hoạt động bất thường như quá dòng, quá áp, dòng công suất ngược, tần số quá cao hoặc thấp.
Tùy theo đặc điểm sản xuất khác nhau mà một số thiết bị sẽ có được khả năng hoạt động tốt trong các điều kiện dòng điện bình thường và bất thường. Ngược lại, không ít thiết bị chỉ có thể đảm nhận nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện mà không thể phát hiện ra các sự cố điện xảy ra.
Trong điều kiện dòng điện bình thường, thiết bị đóng cắt sẽ thực hiện nhiệm vụ bật/tắt máy phát điện, máy phân phối, đường dây truyền tải điện…Tuy nhiên, khi có dòng điện lớn chạy qua và thiết bị cảm nhận được mối đe dọa này có thể gây nguy hiểm đến thiết bị điện sẽ nhanh chóng ngắt phần kết nối không an toàn ra khỏi hệ thống.
4. Phân loại thiết bị đóng cắt
Thiết bị đóng cắt được chia theo cấp điện áp. Có ba loại thiết bị đóng cắt chính như sau:
- Thiết bị đóng cắt điện áp cao (HV)
- Thiết bị đóng cắt trung thế (MV)
- Thiết bị đóng cắt điện áp thấp (LV)
Nhìn chung, năng lượng điện là một phần quan trọng của cuộc sống. Vì vậy, việc phân phối điện phải được thực hiện một cách chắc chắn và an toàn. Mức độ an ninh có thể được duy trì tại các đơn vị phân phối khác nhau cũng như các trạm biến áp thông qua việc lắp đặt các cơ chế và thiết bị an toàn. Mặc dù nhiều cơ chế có thể giúp bảo vệ an toàn các kết nối điện trong các khu công nghiệp và khu dân cư, việc sử dụng thiết bị đóng cắt được khuyến khích vì các tính năng và chức năng của nó.
5. Ứng dụng của các thiết bị đóng cắt
- Dùng để bảo vệ máy phát điện: Trong máy phát điện thường sẽ có hàng trăm ampe và yêu cầu của bộ gen cao. Vì vậy, khi sử dụng thiết bị đóng cắt thì nó còn có khả năng xử lý các công suất hiện tại. Và đồng thời nó cũng sẽ cung cấp những sự bảo vệ khi cần thiết.
- Bảo vệ máy cấp điện: Nếu bạn đang sử dụng mạch nạp để phân phối điện với nguồn lưu giữ có thể lên đến hàng trăm ampe. Thì trong một số trường hợp bạn có thể sử dụng các mạch bổ sung để cài đặt các thiết bị điện. Trong cả hai tình huống này thì thiết bị đóng cắt đều rất có ích.
- Máy hàn: Vì bộ ngắt mạch điện nhỏ không thể xử lý được dòng điện cao trong khi một số ứng dụng hàn lại thu được dòng điện rất cao. Vì vậy, thiết bị đóng cắt chính là một lựa chọn hoàn hảo nhất để thay thế.
- Bảo vệ tụ điện: Thiết bị đóng cắt thường được sử dụng để bảo vệ tụ điện. Bởi vì nó có thể điều chỉnh được các yếu tố năng lượng trong một hệ thống điện thương mại và công nghiệp. Khi nó cảm thấy dòng điện lên rất cao thì lúc này thiết bị đóng cắt sẽ hoạt động giúp cho dòng điện giảm xuống hiệu quả.
- Bảo vệ động cơ: Thiết bị đóng cắt sẽ là một vai trò rất tốt trong việc bảo vệ động cơ điện. thiết bị này sẽ được điều chỉnh ở dòng vào và bảo vệ dòng điện quá tải vào lúc cần thiết mà không bị dừng hoạt động.