Ứng dụng của Bộ đóng lại và Bộ phân đoạn 10kV trong Mạng phân phối Nông thôn

1 Trạng thái lưới điện hiện tại

Với việc cải tạo liên tục lưới điện nông thôn, tình trạng sức khỏe của thiết bị lưới điện nông thôn đang không ngừng được cải thiện và độ tin cậy cung cấp điện cơ bản đáp ứng nhu cầu của người dùng. Tuy nhiên, về tình trạng lưới điện hiện tại, do hạn chế về vốn, mạng lưới vòng chưa được triển khai, nguồn điện kép không có sẵn và các đường dây sử dụng phương pháp cung cấp điện theo kiểu cây phân nhánh đơn. Điều này giống như một thân cây với nhiều nhánh - nghĩa là các đường dây có nhiều nhánh. Do đó, khi xảy ra sự cố ở bất kỳ điểm nào trên đường dây, toàn bộ đường dây sẽ bị ngắt hoàn toàn và vị trí sự cố khó xác định. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến cung cấp điện mà còn lãng phí đáng kể nhân lực và tài nguyên vật chất cho các bộ phận quản lý trong việc xử lý tai nạn. Do đó, việc lắp đặt công tắc tự đóng lại và máy cắt đoạn trên các đường dây 10kV có thể kiểm soát hiệu quả sự phát sinh của tai nạn.

2 Đặc điểm của công tắc tự đóng lại và máy cắt đoạn

2.1 Công tắc tự đóng lại

① Công tắc tự đóng lại có chức năng tự động và có thể thực hiện các thao tác đóng và mở mà không cần nguồn điện bên ngoài. Phần điều khiển điện tử lấy nguồn thông qua CT vỏ bên trong công tắc tự đóng lại. Dòng điện phía nguồn lớn hơn 5A đảm bảo hoạt động bình thường của phần điều khiển điện tử. Chúng có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và dễ dàng lắp đặt trên cột. Điều chỉnh đường cong ampe-giây của dòng cắt có thể đạt được bằng cách thay thế các điện trở cắt hoặc bảng đường cong ampe-giây, rất tiện lợi.

② Công tắc tự đóng lại có thể tự động phát hiện dòng điện đường dây và dòng điện tiếp đất. Khi dòng điện vượt quá dòng cắt tối thiểu đã được đặt trước, chúng sẽ theo trình tự đóng, cắt và đóng lại với các khoảng thời gian đóng lại cụ thể để ngắt dòng điện sự cố. Nếu sự cố là vĩnh viễn, sau 2, 3 hoặc 4 lần cắt đặt trước, công tắc tự đóng lại sẽ khóa, tách khu vực sự cố khỏi mạch chính.

2.2 Máy cắt đoạn

① Máy cắt đoạn rớt là thiết bị điện áp cao đơn pha. Sản phẩm bao gồm các bộ phận như sứ cách điện, tiếp điểm, cơ cấu dẫn điện và các thành phần khác hình thành các đường dây điều khiển thứ cấp và hệ thống dẫn điện chính. Hệ thống điều khiển bao gồm các tiếp điểm liên kết điện từ, các thành phần điều khiển điện tử và các yếu tố khác. Hệ thống hành động cắt bao gồm cơ cấu nam châm vĩnh cửu tích trữ năng lượng, pallet, đòn bẩy và khối khóa.

② Máy cắt đoạn được trang bị biến dòng điện để phát hiện giá trị dòng điện mạch. Khi xảy ra sự cố đường dây, bộ điều khiển điện tử hoạt động khi dòng điện vượt quá giá trị dòng khởi động định mức và thực hiện xử lý số hóa. Dòng điện sự cố được ngắt bởi công tắc tự đóng lại (hoặc cầu chì) phía thượng lưu. Bộ điều khiển điện tử có thể ghi nhớ số lần công tắc phía thượng lưu ngắt dòng điện sự cố và, sau khi đạt đến ngưỡng đếm đặt trước (1, 2 hoặc 3 lần), khi công tắc phía thượng lưu ngắt dòng điện sự cố và đường dây mất điện áp với dòng điện dưới 300mA, máy cắt đoạn sẽ tự động phân đoạn trong 180ms. Điều này giới hạn khu vực sự cố ở phạm vi tối thiểu hoặc tách đoạn sự cố, cho phép công tắc tự đóng lại (hoặc cầu chì) hoạt động thành công.

③ Máy cắt đoạn sử dụng cơ cấu nam châm vĩnh cửu để hoàn thành thao tác mở. Khi dòng điện trong máy cắt đoạn vượt quá giá trị đặt, cầu chì (hoặc công tắc tự đóng lại) trong trạm điện ngắt dòng điện sự cố. Sau khi đường dây mất điện áp, bảng điều khiển điện tử bên trong ống máy cắt đoạn gửi lệnh, và bộ phận hành động nam châm vĩnh cửu đẩy máy cắt đoạn mở. Sau mỗi lần phân đoạn, bộ phận hành động không cần thay thế bất kỳ thành phần nào. Sau khi máy cắt đoạn rớt, nó có thể được khôi phục về trạng thái làm việc thông qua tích trữ năng lượng thủ công thông qua nút dừng.

3 Sử dụng phối hợp công tắc tự đóng lại và máy cắt đoạn

Dựa trên chức năng và đặc điểm của công tắc tự đóng lại và máy cắt đoạn, việc sử dụng chúng cùng nhau lắp đặt trên lưới điện phân phối 10kV sẽ đóng vai trò quan trọng. Chúng có thể xác định phạm vi sự cố của đường dây, tách đoạn sự cố khỏi đoạn lành mạnh, do đó đảm bảo vận hành bình thường của các đoạn đường dây không có sự cố. Ví dụ cụ thể được hiển thị trong sơ đồ dưới đây:

Công tắc tự đóng lại được lắp đặt tại lối ra đường dây chính hoặc trong trạm điện, trong khi sáu nhóm máy cắt đoạn tự động rớt F1, F2, F3, F4, F5 và F6 được chọn cho các đường nhánh, chia chúng thành các đoạn L1, L2, L3, L4, L5, L6 và L7. Giá trị dòng khởi động định mức của máy cắt đoạn phù hợp với giá trị dòng khởi động của công tắc tự đóng lại.

3.1 Nếu sự cố E1 xảy ra ở đoạn L5

Công tắc tự đóng lại và máy cắt đoạn F1, F3 và F4 trải qua dòng điện sự cố. Công tắc tự đóng lại tự động ngắt, khiến đường dây mất điện áp. F4 đạt ngưỡng đếm đặt trước là 1 lần và tự động ngắt/rớt, tách đoạn sự cố L5. Sau khi công tắc tự đóng lại tự động đóng lại, cung cấp điện được khôi phục cho các đoạn L1, L2, L3, L4, L6 và L7.

3.2 Nếu sự cố E2 xảy ra ở đoạn L6

Công tắc tự đóng lại và máy cắt đoạn F1 và F5 trải qua dòng điện sự cố. Công tắc tự đóng lại tự động ngắt. Nếu đó là sự cố tạm thời, công tắc tự đóng lại đóng lại thành công và khôi phục cung cấp điện. F1 và F5 vẫn đóng vì chưa đạt ngưỡng đếm đặt trước. Nếu đó là sự cố vĩnh viễn, công tắc tự đóng lại không đóng lại thành công, ngắt lại, khiến đường dây mất điện áp. F5 đạt ngưỡng đếm đặt trước là 2 lần và tự động ngắt/rớt, tách đoạn sự cố L6, trong khi F1 vẫn đóng vì chưa đạt ngưỡng đếm. Sau khi đóng lại, công tắc tự đóng lại khôi phục cung cấp điện cho các đoạn L1, L2, L3, L4 và L5.

3.3 Nếu sự cố E3 xảy ra ở đoạn L2

Rơle và bộ phân đoạn F1 trải qua dòng điện lỗi. Rơle tự động ngắt mạch. Nếu là sự cố tạm thời, rơle đóng lại thành công và khôi phục cung cấp điện. F1 vẫn đóng vì chưa đạt đến ngưỡng đếm được đặt trước. Nếu là sự cố vĩnh viễn, rơle không thể đóng lại, ngắt mạch, thử đóng lại nhưng thất bại và ngắt mạch một lần nữa. Đường dây mất điện áp, và F1 đạt đến ngưỡng đếm được đặt trước là 3 lần hoạt động, tự động ngắt/drop out và cách ly đoạn đường dây L2 có lỗi. Sau khi đóng lại, rơle chỉ khôi phục cung cấp điện cho đoạn L1.

4 Lợi ích của ứng dụng phối hợp giữa rơle và bộ phân đoạn

Từ cuộc thảo luận trên, rõ ràng việc sử dụng phối hợp giữa rơle và bộ phân đoạn đóng vai trò quan trọng trong vận hành lưới điện. Chúng không chỉ nhanh chóng cách ly các đoạn đường dây có lỗi trong khi đảm bảo hoạt động bình thường của các đoạn còn lại, mà còn giảm diện tích tìm kiếm lỗi, giúp các đơn vị vận hành xác định điểm lỗi trong thời gian ngắn nhất. Đối với người dùng, điều này tăng tỷ lệ sử dụng thiết bị và đảm bảo đáng tin cậy cho sản xuất và cuộc sống hàng ngày.

Như đã minh họa, nếu lưới điện trực tiếp ngắt đoạn đường dây có lỗi, nhân viên bảo trì chỉ cần kiểm tra một đoạn, giảm đáng kể diện tích tìm kiếm lỗi. Nhân viên bảo trì có thể nhanh chóng xác định điểm lỗi và khôi phục cung cấp điện cho đoạn đường dây có lỗi. Hiện tại, khi xảy ra lỗi ở một điểm, nhân viên bảo trì phải kiểm tra năm đoạn khác nhau. Tỷ lệ 1:5 này rõ ràng cho thấy phương pháp nào mang lại lợi ích hơn cho doanh nghiệp cung cấp điện. Cấu trúc lưới điện nào vừa tăng lượng cung cấp điện và cải thiện độ tin cậy cung cấp điện? Do đó, việc áp dụng rơle và bộ phân đoạn sẽ đóng vai trò to lớn trong lưới điện.