1. Giới thiệu
Trong cơ sở hạ tầng phân phối điện, các thiết bị đóng cắt tự động đóng lại (reclosers) đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cung cấp điện ổn định - đặc biệt là ở các nước như Việt Nam, nơi nhu cầu về nguồn điện ổn định đã tăng vọt cùng với sự phát triển kinh tế. Đến năm 2024, lưới điện của Việt Nam đã hình thành một mạng lưới phức tạp, với một phần đáng kể hoạt động ở mức điện áp 20kV. Trong bối cảnh này, reclosers đóng vai trò là các thành phần quan trọng để duy trì tính toàn vẹn của lưới điện và nâng cao chất lượng dịch vụ.
2. Hiểu biết cơ bản về Reclosers
Recloser là thiết bị chuyển mạch điện áp cao tiên tiến, tự động được thiết kế để tự động phát hiện dòng điện lỗi trong mạch chính của nó. Khi phát hiện lỗi, nó ngắt dòng điện dựa trên đặc tính bảo vệ thời gian cố định hoặc ngược thời gian, sau đó cố gắng đóng lại mạch nhiều lần theo trình tự được lập trình sẵn sau một khoảng thời gian delay đã đặt. Ví dụ, một recloser được lắp đặt trên đường dây phân phối 20kV ở Việt Nam liên tục giám sát dòng điện đang chảy qua đường dây.
2.1 Các chức năng chính của Reclosers
Phát hiện và cách ly lỗi: Reclosers được trang bị cơ chế cảm biến dòng điện nhạy bén. Khi xảy ra ngắn mạch hoặc quá tải dòng điện trên đường dây 20kV (ví dụ: cành cây chạm vào dây dẫn ở nông thôn Việt Nam), recloser nhanh chóng nhận biết dòng điện bất thường, mở các tiếp điểm và cách ly đoạn đường dây có lỗi để ngăn chặn sự lan rộng của lỗi và mất điện diện rộng.
Đóng lại nhiều lần: Một trong những đặc trưng nổi bật nhất của reclosers là khả năng thực hiện nhiều lần đóng lại. Sau khi mở để cách ly lỗi, recloser chờ đợi một khoảng thời gian đã đặt (ví dụ: vài giây) trước khi cố gắng đóng lại. Điều này dựa trên thực tế là nhiều lỗi trong mạng phân phối là tạm thời (ví dụ: do sét đánh). Ở Việt Nam, nơi giông bão thường xuyên xảy ra - đặc biệt là trong mùa mưa - một recloser trên đường dây 20kV ở Thành phố Hồ Chí Minh có thể gặp lỗi do sét, mở để loại bỏ lỗi, và sau đó đóng lại. Nếu lỗi là tạm thời, đường dây sẽ hoạt động bình thường trở lại; nếu lỗi vẫn tồn tại, recloser sẽ tiếp tục đóng lại theo trình tự đã đặt.
Đặt lại tự động hoặc khóa: Đối với lỗi tạm thời, recloser tự động đặt lại trạng thái ban đầu sau khi đóng lại khôi phục điện, sẵn sàng phản ứng với lỗi trong tương lai. Đối với lỗi vĩnh viễn, sau khi hoàn thành số lần đóng lại đã đặt (thường là 3-4 lần), recloser khóa ở vị trí mở để đảm bảo không cung cấp điện liên tục cho đoạn đường dây có lỗi. Ví dụ, nếu xây dựng làm hỏng cáp trên đường dây 20kV ở Hà Nội, recloser sẽ trải qua các lần đóng lại, khóa một khi lỗi được xác nhận là vĩnh viễn, và giữ nguyên khóa cho đến khi sửa chữa thủ công.
3. Các chức năng bảo vệ của Reclosers
Bảo vệ quá tải dòng điện: Reclosers được đặt để phát hiện tình trạng quá tải dòng điện trên đường dây 20kV. Khi dòng điện vượt quá ngưỡng đã đặt (dựa trên công suất tải bình thường của đường dây), recloser bắt đầu các hành động bảo vệ. Bảo vệ quá tải có thể tức thì cho các lỗi nghiêm trọng hoặc có độ trễ cho các quá tải dòng điện ít nghiêm trọng hơn. Ví dụ, nếu một tải công nghiệp lớn trong khu công nghiệp được cấp điện 20kV ở Việt Nam bị hỏng và tiêu thụ dòng điện quá mức, recloser sẽ phát hiện quá tải dòng điện và thực hiện các biện pháp bảo vệ phù hợp.
Bảo vệ ngắn mạch: Ngắn mạch là một trong những lỗi nghiêm trọng nhất trong hệ thống phân phối, và reclosers rất hiệu quả trong việc bảo vệ chống lại chúng. Khi xảy ra ngắn mạch, tạo ra dòng điện đột biến lớn, hệ thống bảo vệ của recloser được thiết kế để nhanh chóng phát hiện dòng điện lớn này và ngắt dòng điện ngắn mạch trong vòng vài mili giây. Trên mạng phân phối đô thị 20kV ở Việt Nam, nếu một xe ô tô va vào cột điện và làm hỏng dây dẫn, gây ra ngắn mạch, recloser sẽ nhanh chóng cách ly lỗi để ngăn chặn thiệt hại thêm cho lưới điện và đảm bảo an toàn công cộng.
Bảo vệ lỗi đất: Lỗi đất cũng gây rủi ro đáng kể cho hệ thống điện và an toàn của người sử dụng. Reclosers có thể được cấu hình để phát hiện lỗi đất (khi dây pha tiếp xúc với đất hoặc vật liệu được nối đất). Trên hệ thống 20kV ở Việt Nam - đặc biệt là đường dây treo ở nông thôn - lỗi đất có thể xảy ra do hỏng hóc cách điện hoặc động vật tiếp xúc với dây. Bảo vệ lỗi đất của recloser phát hiện đường đi dòng điện bất thường đến đất và thực hiện các hành động như mở mạch để cách ly lỗi.
4. Các loại Reclosers và tính phù hợp ở Việt Nam
Reclosers chân không: Sử dụng chân không làm môi trường dập hồ quang, reclosers chân không được ưa chuộng rộng rãi trong hệ thống 20kV ở Việt Nam vì hiệu suất lâu dài. Môi trường chân không trong buồng hồ quang cung cấp cách điện tuyệt vời và dập hồ quang hiệu quả, khiến chúng phù hợp cho cả đường dây 20kV ở đô thị và nông thôn. Ví dụ, ở các khu vực ngoại ô đang mở rộng của Đà Nẵng, nơi các dự án nhà ở và thương mại mới kết nối với lưới điện 20kV, reclosers chân không thường được lắp đặt do yêu cầu bảo dưỡng thấp và độ tin cậy cao.
Reclosers SF6: Reclosers SF6 sử dụng khí hexafluorua sunphua (SF6) làm môi trường cách điện và dập hồ quang, cung cấp cách điện điện tốt và dập hồ quang hiệu quả. Tuy nhiên, do lo ngại về môi trường liên quan đến phát thải SF6, việc sử dụng chúng ở Việt Nam bị hạn chế, chủ yếu áp dụng ở các khu vực yêu cầu độ tin cậy và kích thước nhỏ gọn - như các khu vực trung tâm thương mại ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, nơi không gian lắp đặt hạn chế.
5. Reclosers đạt chuẩn IP67 trong điều kiện khắc nghiệt ở Việt Nam
Khí hậu Việt Nam đa dạng, với độ ẩm cao, lượng mưa lớn và đôi khi có bão ở các vùng ven biển. Trong những điều kiện khắc nghiệt như vậy, reclosers đạt chuẩn IP67 là rất quan trọng. Chứng chỉ IP67 nghĩa là recloser kín bụi và có thể chịu được ngâm trong nước sâu 1 mét trong 30 phút, khiến chúng lý tưởng cho việc lắp đặt ngoài trời trong hệ thống 20kV ở Việt Nam. Ví dụ, ở đồng bằng sông Cửu Long dễ bị lũ lụt, reclosers đạt chuẩn IP67 trên cột điện 20kV có thể chịu được lũ lụt thỉnh thoảng mà vẫn hoạt động ổn định. Cấu trúc chắc chắn của chúng bảo vệ các thành phần bên trong khỏi hơi ẩm và bụi, đảm bảo hoạt động liên tục của mạng phân phối.
6. Reclosers IEC 62271-111 ở Việt Nam
Tiêu chuẩn IEC 62271-111 hướng dẫn thiết kế, vận hành và kiểm tra các reclosers điện áp cao AC. Ở Việt Nam, việc áp dụng reclosers tuân thủ IEC 62271-111 đảm bảo rằng thiết bị hệ thống 20kV đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về chất lượng và an toàn, với hiệu suất nhất quán trong việc phát hiện lỗi, ngắt và đóng lại. Tuân theo tiêu chuẩn này cho phép tương thích giữa các reclosers từ các nhà sản xuất khác nhau. Ví dụ, khi nâng cấp mạng phân phối 20kV ở Hải Phòng, sử dụng reclosers tuân thủ IEC 62271-111 đảm bảo tích hợp liền mạch với cơ sở hạ tầng hiện có, nâng cao độ tin cậy và an toàn tổng thể của nguồn cung cấp điện.
7. Kết luận
Reclosers là các thành phần cốt lõi của hệ thống phân phối 20kV ở Việt Nam. Các chức năng của chúng - phát hiện lỗi, cách ly, đóng lại nhiều lần - và khả năng bảo vệ chống lại quá tải dòng điện, ngắn mạch và lỗi đất là rất quan trọng để duy trì cung cấp điện ổn định. Các loại khác nhau (chân không, SF6), các mô hình đạt chuẩn IP67, và các reclosers tuân thủ IEC 62271-111 đều đóng vai trò trong việc thích ứng với các điều kiện địa lý và môi trường đa dạng của Việt Nam. Khi Việt Nam tiếp tục phát triển cơ sở hạ tầng điện, việc lựa chọn và triển khai reclosers đúng cách vẫn là chìa khóa để đảm bảo cung cấp điện ổn định và hiệu quả cho dân số và nền kinh tế đang phát triển.
