Nghiên cứu về Ứng dụng của Thiết bị Chuyển đổi Tải 10kV trong Mạng Phân phối

Là một nhân viên tuyến đầu trong vận hành và bảo trì phân phối điện, tôi hàng ngày phải đối mặt với các công tắc tải - những "người gác cổng" của hệ thống phân phối điện trung thế, đảm bảo cung cấp điện ổn định cho người dùng. Với sự phát triển kinh tế nhanh chóng, nhu cầu về an toàn và độ tin cậy của hệ thống điện không ngừng tăng lên. Hệ thống phân phối điện trung thế rất quan trọng đối với sự ổn định của lưới điện, và các công tắc tải (như thiết bị chính được lắp đặt trên đường dây) đóng vai trò then chốt. Các chức năng chính của chúng bao gồm: ① Đóng dòng tải của đường dây chính và nhánh trong quá trình bảo dưỡng hoặc chuyển tải; ② Tạo điểm ngắt nhìn thấy được để đảm bảo an toàn cho nhân viên khi sửa chữa đường dây; ③ Hỗ trợ tiếp đất trong quá trình bảo dưỡng. Ngoài chức năng, chúng cũng cần phải dễ dàng lắp đặt, đáng tin cậy trong vận hành, ít bảo dưỡng và tiết kiệm chi phí.

Công tắc tải là thiết bị đóng cắt có cơ cấu dập hồ quang đơn giản. Về cấu trúc, chúng phải đáp ứng: khoảng cách nhìn thấy ở vị trí mở (loại bỏ nhu cầu sử dụng cầu dao nối tiếp); khả năng chịu đựng cao cho các hoạt động đóng cắt mà không cần bảo dưỡng thường xuyên cho tiếp điểm/hồ quang; và khả năng đóng dòng ngắn mạch (đáp ứng yêu cầu ổn định động/ nhiệt, thậm chí nếu chúng không mở dòng ngắn mạch).

1. Phân loại và So sánh Công tắc Tải
1.1 Phân loại theo Phương tiện Dập Hồ Quang

Công tắc tải được phân thành năm loại dựa trên phương tiện dập hồ quang: dầu khoáng, khí nén, khí sinh hữu cơ, khí SF₆, và công tắc tải chân không. Về chức năng, chúng bao gồm các loại thông thường, đặc biệt, và chuyên dụng (ví dụ: điều khiển bằng động cơ, tụ điện có cầu dao, hoạt động thường xuyên, và công tắc back-to-back).

1.2 Tiến bộ Kỹ thuật và Ưu điểm của Công tắc Tải Chân Không

Với sự tiến bộ kỹ thuật, các công tắc tải truyền thống (dầu khoáng, khí nén, khí sinh) đang dần được thay thế bởi công tắc tải SF₆ và công tắc tải chân không - đặc biệt là loại sau, hiện đang được sử dụng rộng rãi. Các thử nghiệm cho thấy công tắc tải chân không vượt trội hơn so với các loại truyền thống ở nhiều khía cạnh:

• Dập hồ quang nhanh: Hồ quang chân không tắt tại thời điểm dòng điện bằng không (do khuếch tán hơi kim loại), với khả năng phục hồi cách điện nhanh hơn trong không khí hoặc SF₆. Rất phù hợp cho việc đóng cắt biến áp không tải, cáp, và đường dây trên không.

• An toàn và sạch sẽ: Hồ quang không bắn ra, ngăn ngừa ô nhiễm/và hư hỏng các thành phần trong tủ.

• Tuổi thọ dài: Khoảng cách hồ quang nhỏ, điện áp hồ quang thấp, và mòn tiếp điểm ít hơn, dẫn đến nhiều chu kỳ đóng cắt hơn và bảo dưỡng tối thiểu.

• Hiệu quả vận hành: Năng lượng đóng thấp cho cơ cấu vận hành, cấu trúc đơn giản, và dễ miniaturization.

• Điện trở tiếp xúc ổn định: Không oxy hóa trong chân không, đảm bảo điện trở tiếp xúc thấp lâu dài.

2. Một Loại Công tắc Tải Kết hợp Mới
2.1 Hạn chế của Cấu hình Truyền thống

Công tắc tải thông thường có cơ cấu dập hồ quang nối tiếp với mạch chính. Độ ổn định động/nhiệt của chúng bị hạn chế bởi thiết kế và vật liệu của buồng hồ quang, khiến chúng không phù hợp cho các hệ thống công suất lớn. Việc kết hợp chúng với cầu dao làm tăng độ phức tạp: bảo dưỡng cồng kềnh, phục hồi chậm, bảo dưỡng thường xuyên, và chi phí ban đầu cao.

2.2 Giới thiệu về Công tắc Tải Kết hợp Fla15/97

Công tắc tải ngoài trời kết hợp Fla15/97 giải quyết các vấn đề này và được sử dụng rộng rãi trong lưới điện châu Âu.

2.2.1 Chức năng Chính

Nó tích hợp chức năng của công tắc tải chân không, cầu dao, và cầu dao tiếp đất - một thiết bị đa chức năng tối ưu, cân bằng giữa hiệu suất kỹ thuật và hiệu quả kinh tế.

2.2.2 Đặc điểm Sản phẩm

• Toàn diện và Tiên tiến: Buồng hồ quang chân không chỉ xử lý việc đóng cắt mạch (không có dòng tải/dòng ngắn mạch khi đóng). Khả năng phục hồi cách điện nhanh, mòn tiếp điểm ít, tuổi thọ dài, điện trở tiếp xúc thấp, và không có hư hại do hồ quang đến tiếp điểm chính. Đường hành trình ngắn, tương thích với các bộ điều khiển nhỏ.

• Dễ lắp đặt và Bảo dưỡng: Hoạt động liên kết giữa công tắc chân không và cầu dao cho phép mở/đóng trong một bước, ngăn ngừa các lỗi vận hành.

• Bảo dưỡng Thấp: Cấu trúc đơn giản với tuổi thọ buồng hồ quang chân không là 5.000 lần vận hành và các thành phần khác là 30.000 lần. Bộ điều khiển tích hợp sử dụng công nghệ độc quyền từ Đức của Drees.

2.2.3 Điểm nổi bật Kỹ thuật

• Thiết kế Đóng cắt Mới: Đóng cắt song song của buồng hồ quang chân không (hệ thống phụ dập hồ quang) đảm bảo không có tác động hồ quang đến tiếp điểm chính.

• Bộ điều khiển Cách điện Tích hợp: Tách biệt rõ ràng giữa tiếp điểm chính và phụ, với khả năng phục hồi cách điện nhanh hơn sau khi mở.

• Cách điện Tin cậy: Dây đai đồng duy trì khoảng cách cách điện.

• Hoạt động Nhỏ gọn: Đường hành trình ngắn, tương thích với các bộ điều khiển nhỏ.

• Tuổi thọ Điện dài: Mòn tiếp điểm chính ít.

3. Kết luận

Khi ngành công nghiệp điện mở rộng để đáp ứng sự phát triển kinh tế nhanh chóng, các mạng phân phối cần các giải pháp đơn giản, đáng tin cậy, an toàn và tiết kiệm chi phí. Cấu hình truyền thống "cầu chì + cầu dao" hoặc "cầu chì rơi" chỉ đáp ứng một phần nhu cầu này. Công tắc tải kết hợp ngoài trời (như Fla15/97) cung cấp sự cân bằng tốt hơn giữa chức năng và kinh tế.

Dữ liệu cho thấy công tắc tải được sử dụng gấp mười lần so với cầu chì ở các nhánh đường dây phân phối ở châu Âu và Mỹ. Bằng cách tích hợp với các công nghệ khác, chúng cũng được áp dụng rộng rãi trong các mạng phân phối đô thị (ví dụ: đơn vị vòng, nhánh cáp, và đường dây dịch vụ khách hàng).

Đối với những người vận hành tuyến đầu như tôi, việc thúc đẩy các thiết bị tiên tiến này không chỉ là về nâng cấp kỹ thuật - mà còn là về đảm bảo sự ổn định của lưới điện, giảm gánh nặng bảo dưỡng, và cung cấp nguồn điện đáng tin cậy cho người dùng. Khi các mạng phân phối phát triển, các công tắc tải thông minh và hiệu quả này sẽ trở nên không thể thiếu.