Các bộ phận chính của tủ phân phối điện trung thế sơ cấp cách điện không khí và ứng dụng của chúng

Thiết bị đóng cắt điện áp trung bình đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân phối năng lượng trong các hệ thống điện xoay chiều (AC), giúp luồng điện từ nguồn phát đi qua truyền tải đến người dùng cuối. Thiết bị thiết yếu này được điều chỉnh bởi các tiêu chuẩn cụ thể quy định các thông số kỹ thuật, thuật ngữ, định mức, tiêu chí thiết kế, phương pháp xây dựng và giao thức kiểm tra. Đối với khu vực châu Âu, các hướng dẫn này được chi tiết hóa trong các tiêu chuẩn sau của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC):

• IEC 62271-1: Xác định các thông số kỹ thuật chung cho thiết bị đóng cắt và điều khiển điện áp cao.

• IEC 62271-200: Tập trung vào thiết bị đóng cắt và điều khiển có vỏ kim loại cho AC, được thiết kế cho điện áp định mức vượt quá 1 kV lên đến và bao gồm 52 kV.

• IEC 62271-300: Đề cập đến thiết bị đóng cắt có vỏ kim loại cách điện bằng khí, dành cho điện áp định mức trên 52 kV.

Trong khi các tiêu chuẩn IEC được công nhận toàn cầu, các nước như Hoa Kỳ, Trung Quốc và Nga có thể tuân theo các tiêu chuẩn quốc gia riêng của họ. Theo Mục 3.5 của IEC 62271-1, tất cả các thành phần của thiết bị đóng cắt và điều khiển đều được chỉ định, cho phép lắp ráp các hệ thống thiết bị đóng cắt toàn diện với các chức năng phù hợp cho mạng điện áp trung bình. Các chức năng này bao gồm:

• Phân phối năng lượng hiệu quả từ các hệ thống truyền tải cấp cao xuống các điểm tiêu thụ.

• Tiện lợi cho việc chuyển mạch dòng điện.

• Thực hiện các phép đo cần thiết cho cơ chế bảo vệ, chỉ số hoạt động và quy trình thanh toán.

• Bảo vệ tải và thiết bị khỏi các lỗi.

• Triển khai các tính năng kiểm soát, chặn và liên kết theo nhu cầu hoạt động của mạng.

• Cho phép giao tiếp giữa thiết bị đóng cắt và hệ thống SCADA hoặc DCS để giám sát và kiểm soát nâng cao.

• Đảm bảo an toàn cho nhân viên làm việc trong các trạm biến áp.

Có nhiều thiết kế tuân thủ các tiêu chuẩn IEC, được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất. Tiêu chuẩn IEC phân biệt giữa công nghệ cách điện bằng không khí và cách điện bằng khí, với độ phức tạp của thiết kế thay đổi dựa trên vị trí của hệ thống trong mạng phân phối và mức độ tinh vi cần thiết cho các sơ đồ bảo vệ và kiểm soát. Thiết bị đóng cắt có định mức cao hơn thường đòi hỏi các biện pháp bảo vệ và kiểm soát phức tạp hơn.

Kiến trúc điển hình của thiết bị đóng cắt điện áp trung bình cách điện bằng không khí (AIS) được tổ chức thành bốn khoang cơ bản, phản ánh cách tiếp cận có cấu trúc để đạt được hoạt động hiệu quả, an toàn và đáng tin cậy trong các ứng dụng điện áp trung bình. Cấu hình này đảm bảo hiệu suất tối ưu trong khi tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và hoạt động nghiêm ngặt.

Cấu trúc Cơ bản của Khoang Thiết bị Đóng cắt Điện áp Trung bình

Cấu trúc chính, được ký hiệu là phần B trong Hình 1, 2 và 3, bao gồm các tấm kim loại cung cấp hình dạng, kích thước, độ cứng và độ bền cho thiết bị đóng cắt. Cấu trúc này cũng bao gồm các thành phần đồng quan trọng cho việc truyền năng lượng và kết nối tất cả các khoang và thiết bị bên trong thiết bị đóng cắt.

Cấu trúc này mang lại nhiều lợi ích chính:

• Phân chia Bằng Kim Loại: Cấu trúc đảm bảo sự phân chia giữa các khoang theo tiêu chuẩn IEC 62271-200, xác định các mức độ tiếp cận khác nhau. Sự phân chia này tăng cường an toàn và hiệu quả hoạt động.

• Năng lực Chống Arc: Bên cạnh việc phân chia bằng kim loại, thiết kế bao gồm các cửa chống arc cung cấp thêm bảo vệ chống lại các sự kiện arcing nội bộ, đảm bảo khả năng chịu đựng của thiết bị đóng cắt mà không ảnh hưởng đến an toàn hoặc chức năng.

Tóm lại, cấu trúc chính không chỉ tạo ra hình dạng vật lý và sức mạnh cho thiết bị đóng cắt mà còn tích hợp các bộ phận đồng cần thiết cho kết nối điện. Hơn nữa, nó cung cấp sự phân chia quan trọng và khả năng chống arc, tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt và tăng cường độ tin cậy tổng thể của hệ thống. Thiết kế kỹ lưỡng này đảm bảo rằng mỗi thành phần trong thiết bị đóng cắt hoạt động an toàn và hiệu quả, góp phần tạo nên một mạng phân phối điện an toàn và đáng tin cậy hơn.

Khoang Máy Ngắt Mạch của Thiết bị Đóng cắt Điện áp Trung bình

Khoang máy ngắt mạch, được đánh dấu là phần C trong Hình 1, 2 và 3, chứa thiết bị chuyển mạch điện áp trung bình (MV). Khoang này có thể được trang bị các loại thiết bị chuyển mạch khác nhau, bao gồm các công tắc tải, contactor, máy ngắt mạch và các loại khác. Vai trò cơ bản của các thiết bị chuyển mạch này là mở và đóng dòng và điện áp ổn định, cũng như dòng và điện áp lỗi một cách đáng tin cậy và an toàn. Trong hầu hết các bảng MV cách điện bằng không khí chính, máy ngắt mạch là lựa chọn ưa thích. Ngày nay, công nghệ ngắt mạch chân không chiếm ưu thế trong các ứng dụng điện áp trung bình do độ tin cậy và hiệu quả của nó.

Khoang Dây Cáp của Thiết bị Đóng cắt Điện áp Trung bình

Khoang dây cáp, được đánh dấu là phần D trong Hình 1, 2 và 3, không chỉ chứa các đầu nối dây cáp mà còn bao gồm các thiết bị cảm biến. Các thiết bị này chủ yếu được sử dụng để đo dòng điện pha, điện áp pha, dòng điện dư và điện áp dư. Công nghệ phổ biến nhất được sử dụng cho mục đích đo lường là biến áp đo (IT), hoạt động theo nguyên lý cảm ứng cho cả đo dòng điện và điện áp. Cấu hình này đảm bảo theo dõi chính xác và đáng tin cậy trong hệ thống thiết bị đóng cắt, góp phần tăng cường an toàn và hiệu suất hoạt động.

Qua cách tiếp cận có cấu trúc này, mỗi thành phần trong thiết bị đóng cắt điện áp trung bình đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo phân phối điện an toàn, hiệu quả và đáng tin cậy.