Chọn đúng: VCB cố định hay có thể rút ra?

Sự Khác Biệt Giữa Cầu Chì Loại Cố Định và Loại Có Thể Rút Ra (Draw-Out) Vacuum Circuit Breakers

Bài viết này so sánh các đặc điểm cấu trúc và ứng dụng thực tế của cầu chì loại cố định và loại có thể rút ra, nhấn mạnh sự khác biệt về chức năng trong triển khai thực tế.

1. Định Nghĩa Cơ Bản

Cả hai loại đều thuộc loại cầu chì chân không, chia sẻ chức năng cốt lõi là ngắt dòng điện thông qua bộ phận ngắt chân không để bảo vệ hệ thống điện. Tuy nhiên, sự khác biệt trong thiết kế cấu trúc và phương pháp lắp đặt dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong các kịch bản ứng dụng.

2. Cấu Trúc Thành Phần

Cầu Chì Loại Cố Định

Cầu chì được gắn trực tiếp và cố định vĩnh viễn trong khung tủ phân phối. Các thành phần như bộ phận ngắt chân không, cơ cấu hoạt động và các giá đỡ cách điện được lắp cố định ở vị trí cố định và không thể di chuyển. Kết nối bên ngoài được thực hiện thông qua thanh bus hoặc cáp. Sau khi lắp đặt, việc tháo dỡ yêu cầu phải tháo bỏ tất cả các phần kết nối, thường đòi hỏi phải tắt nguồn hoàn toàn.

Cầu Chì Loại Có Thể Rút Ra (Draw-Out)

Bộ phận ngắt và cơ cấu hoạt động được tích hợp vào một mô-đun di động (gọi là "xe đẩy" hoặc "hộc"). Đơn vị chính có thể tách rời khỏi đế. Được trang bị bánh xe hoặc con lăn, xe đẩy chạy dọc theo ray thép đã được lắp đặt sẵn trong tủ phân phối. Các tiếp điểm di động cắm vào trên xe đẩy được căn chỉnh với các tiếp điểm cố định trên đế. Khi đẩy vào vị trí, các khóa cơ khí đảm bảo kết nối điện an toàn; khi rút ra, cầu chì hoàn toàn được cách ly khỏi hệ thống điện đang hoạt động.

3. Quy Trình Bảo Dưỡng và Thời Gian Hoạt Động

Loại Cố Định

Bảo dưỡng hoặc thay thế linh kiện phải được thực hiện dưới tình trạng tắt nguồn hoàn toàn. Quá trình—tắt nguồn, tháo dỡ, lắp ráp lại—yêu cầu tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình chuẩn hóa và cần nhiều nhân viên với các biện pháp chống giật kỹ lưỡng. Thời gian ngừng mạch trong quá trình chẩn đoán lỗi ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

Loại Có Thể Rút Ra

Thiết kế rút ra cho phép cách ly nhanh chóng cầu chì. Quy trình điển hình: ngắt nguồn điều khiển và dây dẫn → giải phóng khóa cơ khí → vận hành cơ chế kéo để di chuyển xe đẩy dọc theo ray đến vị trí bảo dưỡng bên ngoài (hoàn toàn tách rời khỏi mạch chính). Một người vận hành có thể hoàn thành việc rút ra trong khoảng 15–30 phút, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động cho các mạch không gặp lỗi.

4. An Toàn và Sử Dụng Thiết Bị

Loại Cố Định

Được lắp cố định trong tủ phân phối, nó yêu cầu bảo vệ cơ khí vững chắc trước các tác động từ bên ngoài. Tuy nhiên, việc thay thế đòi hỏi phải ngắt các thanh bus phía thượng nguồn và hạ nguồn, tăng nguy cơ lỗi do con người. Trong cấu hình dự phòng N+1, cần thêm tủ dự phòng hoặc không gian chuyển đổi thanh bus, dẫn đến chi phí thiết bị và không gian cao hơn.

Loại Có Thể Rút Ra

Thiết kế mô-đun giảm thời gian phản hồi lỗi. Các xe đẩy dự phòng hoặc bộ kit linh kiện có thể được hoán đổi nhanh chóng vào khe trong trường hợp khẩn cấp. Một xe đẩy cầu chì có thể được sử dụng trên nhiều đơn vị tủ phân phối (với giao diện ray và cắm chuẩn hóa), cho phép cấu hình độc lập của mạch chính và hệ thống điều khiển. Điều này giảm yêu cầu về dư thừa không gian từ 15–40%.

Trong môi trường khắc nghiệt như mỏ hoặc nhà máy hóa chất có bụi, độ ẩm hoặc tải cao, bảo dưỡng định kỳ các ray và tiếp điểm cắm là cần thiết, bao gồm việc tăng cường niêm phong và hiệu chỉnh lực cắm để ngăn biến dạng và duy trì tính nguyên vẹn của chân không. Ngược lại, kết nối ổn định của loại cố định mang lại lợi thế nhỏ trong điều kiện ô nhiễm cực đoan.

5. Chi Phí Sản Xuất và Ngưỡng Kỹ Thuật

Từ góc độ sản xuất, loại có thể rút ra bao gồm các thành phần bổ sung—ray trượt, cơ cấu khóa và hệ thống tiếp điểm mô-đun—tăng chi phí vật liệu và xử lý khoảng 20–30% so với loại cố định. Các nhà sản xuất vừa và nhỏ thường ưu tiên cầu chì loại cố định để kiểm soát chi phí sản xuất, và một số công ty điện nhỏ ưu tiên chúng do hạn chế ngân sách.

Trong các ứng dụng dân dụng cho hệ thống trung áp dưới 110 kV—như các khu phức hợp thương mại hoặc trạm biến áp dân cư—loại cố định phù hợp khi đầu tư ban đầu hạn chế và điều kiện hoạt động ổn định. Ngược lại, lợi thế bảo dưỡng nhanh chóng của loại có thể rút ra làm cho chúng lý tưởng cho các cơ sở yêu cầu liên tục cung cấp cao, như các nhà máy thép và trung tâm dữ liệu.

Trong các dự án xây dựng nước ngoài với việc di chuyển thiết bị thường xuyên, thiết kế rút ra được ưa chuộng để giảm thời gian và độ phức tạp của việc lắp đặt.

6. Hướng Dẫn Lựa Chọn

Lựa chọn giữa loại cố định và loại có thể rút ra nên cân nhắc các yếu tố cụ thể của người dùng: khả năng nhân lực, mức độ quan trọng của lưới điện, ngân sách và chu kỳ bảo dưỡng. Trong các vùng thiên tai rủi ro cao, hệ thống cố định thường được ưu tiên vì độ bền lâu dài. Trong các môi trường công nghiệp tự động hóa và thương mại, hiệu quả hoạt động của thiết kế rút ra thường được ưa chuộng.