Thiết bị chuyển mạch là gì?

Định nghĩa của thiết bị đóng cắt

cái gì làthiết bị chuyển mạch điện? Thiết bị đóng cắt điện là một hệ thống quan trọng đảm bảo phân phối điện an toàn và hiệu quả trong các ngành công nghiệp khác nhau. Nó là một bộ điều khiển và thiết bị được đặt trong vỏ kim loại phối hợp với nhau để điều chỉnh, bảo vệ và cách ly các hệ thống điện. Thiết bị đóng cắt chứa nhiều bộ phận khác nhau như cầu chì, công tắc và dây dẫn điện, trong đó cầu dao là loại phổ biến nhất, đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa sự cố điện và hạn chế hư hỏng hệ thống. Bằng cách kiểm soát dòng điện, thiết bị đóng cắt giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và an toàn trong các cơ sở. Nó là một thành phần thiết yếu trong các ngành công nghiệp thường xuyên gặp sự cố về điện hoặc yêu cầu bảo trì thiết bị thường xuyên.

Phạm vi ứng dụng của thiết bị đóng cắt như:

1. Lắp đặt nguồn điện trong gia đình và doanh nghiệp

2. Tòa nhà thương mại có hệ thống phân phối điện được kiểm soát

3. Môi trường công nghiệp với quản lý hệ thống điện

4. Công trình tiện ích phục vụ vận hành, điều khiển lưới điện

5. Hệ thống khởi động và điều khiển động cơ, máy phát điện.

Các loại về thiết bị đóng cắt

Thiết bị đóng cắt có thể được phân loại dựa trên các yếu tố khác nhau như cấp điện áp, vị trí và loại thiết bị. Một cách khác để phân loại thiết bị đóng cắt là nhóm chúng theo loại cách điện được sử dụng trong các bộ phận, loại dòng điện và các tiêu chí bổ sung như được trình bày chi tiết hơn ở phần sau.

Phân loại theo cấp điện áp.

Thiết bị đóng cắt được phân loại thành điện áp thấp (LV), trung thế (MV) và cao áp (HV) dựa trên cấp điện áp. Phân loại này chỉ ra loại thiết bị đóng cắt điện cụ thể phù hợp cho các lắp đặt hoặc ứng dụng khác nhau, với thông tin chi tiết hơn về các loại này được cung cấp dưới đây.

Thiết bị chuyển mạch điện áp thấp

Thiết bị đóng cắt điện áp thấp thường hoạt động ở mức dưới 1.000 V AC (và lên đến 1500V DC). Nó thường được sử dụng trong các tình huống liên quan đến hệ thống điều khiển động cơ, phân phối điện của tổng đài điện áp thấp và các ứng dụng tương tự. Các thành phần của thiết bị đóng cắt điện áp thấp thường bao gồm cầu dao thu nhỏ (MCB), cầu dao vỏ đúc (MCCB) và công tắc điện áp thấp, cùng nhiều loại khác.

Thiết bị đóng cắt trung thế

Thiết bị đóng cắt được thiết kế cho các ứng dụng điện áp trung thế, thường được gọi là thiết bị đóng cắt MV, được sử dụng trong các hệ thống điện có mức điện áp rơi vào khoảng từ 1 kV đến 36 kV. Loại thiết bị đóng cắt này, phổ biến trong các khu dân cư, thương mại và công nghiệp, đóng một vai trò quan trọng trong việc điều tiết phân phối điện và quan trọng là bảo vệ các mạch và thiết bị. Ngoài ra, thiết bị đóng cắt MV còn là công cụ trong các trạm năng lượng mặt trời.

Thiết bị chuyển mạch điện áp cao

Hệ thống điện hoạt động ở điện áp trên 36 kV yêu cầu các thiết bị chuyển mạch chuyên dụng được gọi là thiết bị đóng cắt điện áp cao (thiết bị đóng cắt HV). Các hệ thống này thường được sử dụng trong các ứng dụng tiện ích, chẳng hạn như trạm biến áp, nơi mức điện áp cao gây ra nguy cơ đáng kể về phóng điện hồ quang. Để giảm thiểu rủi ro này, nhiều kỹ thuật khác nhau được sử dụng để ngăn ngừa và dập tắt tia hồ quang.

Phân loại theo vị trí lắp đặt

Thiết bị đóng cắt có thể được phân loại thành ngoài trời, trong nhà hoặc dưới lòng đất, tùy thuộc vào vị trí của nó. Thiết bị đóng cắt ngoài trời thường được lắp đặt trong các trạm biến áp, nhà máy điện hoặc dọc theo đường dây phân phối điện, trong khi thiết bị đóng cắt trong nhà thường được sử dụng trong các công trình dân dụng, thương mại và công nghiệp.

Thiết bị đóng cắt ngoài trời

Do vị trí của nó, thiết bị đóng cắt ngoài trời thường được chế tạo để chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt của môi trường ngoài trời, chẳng hạn như bụi, mưa và các yếu tố khác. Phần lớn các thiết bị đóng cắt điện ngoài trời được cách điện bằng không khí và thường hoạt động ở điện áp cao trên 66Kv.

Thiết bị chuyển mạch trong nhà

Thiết bị đóng cắt trong nhà được đặt trong các tòa nhà, thường là trong phòng thiết bị đóng cắt được chỉ định và do đó, nó được bảo vệ khỏi các điều kiện thời tiết khắc nghiệt mà thiết bị đóng cắt ngoài trời phải đối mặt. Các lựa chọn cách nhiệt cho thiết bị đóng cắt trong nhà rất đa dạng và phụ thuộc vào các yêu cầu an toàn cụ thể cũng như các yếu tố khác, với các lựa chọn từ không khí đến dầu và khí đốt. Các giải pháp thiết bị đóng cắt nhỏ gọn dưới lòng đất thường được lắp đặt dưới lòng đất, giải phóng không gian bên trên cho các mục đích sử dụng khác. Điều này đặc biệt hữu ích ở những khu vực đông dân cư, nơi không gian bị hạn chế. Ngoài ra, thiết bị đóng cắt ngầm là một lựa chọn thiết thực cho các khu vực nhạy cảm với môi trường, nơi việc lắp đặt trên mặt đất không khả thi.

Phân loại theo dòng điện

Hệ thống điện sử dụng dòng điện xoay chiều (AC) hoặc dòng điện một chiều (DC) và loại dòng điện được sử dụng sẽ quyết định thiết kế của các thiết bị chuyển mạch được sử dụng. Do đó, thiết bị đóng cắt có thể được phân loại thành thiết bị đóng cắt AC hoặc thiết bị đóng cắt DC, tùy thuộc vào loại dòng điện mà nó đang xử lý.

Thiết bị đóng cắt AC

Thiết bị đóng cắt dùng cho dòng điện xoay chiều được thiết kế để sử dụng trong các hệ thống hoạt động bằng nguồn điện xoay chiều. Điều này phổ biến trong các hệ thống điện cũng như các cơ sở công nghiệp và thương mại khác nhau. Thiết bị đóng cắt AC có thể được phân loại thành thiết bị đóng cắt một pha hoặc ba pha.

thiết bị chuyển mạch DC

Thiết bị đóng cắt DC được thiết kế đặc biệt cho các hệ thống điện truyền tải dòng điện một chiều. Nó chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực giao thông vận tải như điện khí hóa đường sắt và trong một số hệ thống phân phối điện nhất định hoạt động trên DC.

Phân loại theo vật liệu cách nhiệt

Thiết bị đóng cắt dùng cho mục đích điện có thể sử dụng nhiều kỹ thuật cách điện khác nhau, chẳng hạn như không khí, khí đốt, dầu hoặc chân không. Điều quan trọng là chọn vật liệu cách nhiệt thích hợp dựa trên trường hợp sử dụng cụ thể, vì mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm. Tìm hiểu thêm về các tùy chọn cách nhiệt cho thiết bị đóng cắt dưới đây.

Thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí

Thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí, còn được gọi là AIS, sử dụng không khí làm vật liệu cách nhiệt. Loại thiết bị đóng cắt này thường được sử dụng trong các tình huống cần điện áp cao vì nó cần thiết bị có kích thước lớn. Những hạn chế của thiết bị đóng cắt cách điện bằng không khí bao gồm khả năng dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như bụi, độ ẩm và biến động nhiệt độ.

Thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí

Thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí(GIS) là một giải pháp hiệu quả cao sử dụng khí, chẳng hạn như lưu huỳnh hexafluoride (SF6), làm vật liệu cách điện. GIS được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện áp cao do thiết kế nhỏ gọn, độ bền điện môi cao và yêu cầu bảo trì thấp, điều này tạo nên sự tự tin về hiệu suất của nó. Thiết bị đóng cắt cách điện bằng dầu Thiết bị chuyển mạch sử dụng dầu làm chất cách điện được gọi là Thiết bị đóng cắt cách điện (OIS). OIS có những lợi ích đáng chú ý, bao gồm khả năng dập hồ quang hiệu quả và khả năng cách điện các tiếp điểm. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là dầu là một chất dễ cháy. Ngoài ra, quá trình dập tắt hồ quang có thể dẫn đến việc sản sinh ra các hạt cacbon trong dầu, có thể làm giảm tính chất điện môi của dầu theo thời gian. Thiết bị đóng cắt cách điện chân không Khi không có phân tử, điện không thể dẫn điện, khiến máy hút bụi trở thành chất cách điện tuyệt vời. Đặc tính này làm cho thiết bị đóng cắt cách điện chân không trở nên lý tưởng cho các ứng dụng điện áp cao. Bằng cách sử dụng chân không làm môi trường cách điện, các thiết bị đóng cắt này mang lại khả năng cách nhiệt vượt trội, hoạt động không gây tiếng ồn và thiết kế nhỏ gọn cũng như loại bỏ nguy cơ hỏa hoạn.

Phân loại theo thiết kế

Thiết bị đóng cắt cũng có thể được phân loại dựa trên thiết kế của nó, bao gồm cả cấu trúc và chức năng của nó. Điều này có thể bao gồm thiết bị đóng cắt có dạng mô-đun và được đặt trong các tủ có thể tháo rời hoặc các thiết kế không dây rút được cố định tại chỗ. Ngoài ra, thiết kế có thể là vỏ kim loại, tấm ốp kim loại hoặc cấu trúc gắn trên tấm đệm.

Thiết bị đóng cắt bằng kim loại

Thiết bị đóng cắt có vỏ bọc bằng kim loại là loại thiết bị đóng cắt sử dụng vỏ kim loại để bảo vệ các bộ phận điện khỏi các điều kiện bên ngoài. Thiết bị này thường được sử dụng trong môi trường công nghiệp. Việc nối đất thích hợp là điều cần thiết để đảm bảo an toàn khi sử dụng thiết bị đóng cắt có vỏ bọc bằng kim loại.

Thiết bị đóng cắt bọc kim loại

Thiết bị đóng cắt bọc kim loại, tương tự như thiết bị đóng cắt có vỏ bọc bằng kim loại, sử dụng thêm vỏ kim loại cho các ngăn hoặc bộ phận của nó. Điều này tạo ra một thiết kế thiết bị đóng cắt mô-đun với các ngăn cách điện và có thể tháo rời được nối đất riêng lẻ.

Thiết bị đóng cắt gắn trên miếng đệm

Thiết bị đóng cắt được lắp đặt trên một tấm đệm hoặc bệ, thường được làm bằng bê tông hoặc sợi thủy tinh, được gọi là thiết bị đóng cắt gắn trên tấm đệm. Ứng dụng chính của nó là trong cài đặt tiện ích, bao gồm phân phối điện và trạm biến áp ngầm.

Thiết bị đóng cắt thông minh

Nếu bạn tò mò về những ưu điểm của thiết bị đóng cắt tiên tiến thì bạn đã đến đúng nơi. Hãy bắt đầu bằng cách xác định ý nghĩa của thiết bị đóng cắt "thông minh". Đó là một loại thiết bị đóng cắt hiện đại kết hợp các hệ thống điều khiển bằng máy tính, tạo nên sự khác biệt so với các mẫu truyền thống. Khi so sánh với thiết bị đóng cắt tiêu chuẩn, thiết bị đóng cắt thông minh mang lại một số lợi ích khiến nó trở thành lựa chọn hấp dẫn cho nhiều ứng dụng.

Thiết bị đóng cắt thông minh bao gồm tất cả các tính năng tiêu chuẩn có trong thiết bị đóng cắt truyền thống, cùng với các khả năng bổ sung như giám sát, bảo vệ, liên lạc và điều khiển từ xa.

Thành phần trung tâm của hệ thống là bộ điều khiển thông minh, thu thập dữ liệu từ mạng lưới phân phối thông qua các công nghệ khác nhau. Điều này cho phép giám sát thời gian thực và tự động hóa thiết bị đóng cắt.

Việc triển khai thiết bị đóng cắt thông minh có thể nâng cao đáng kể độ tin cậy và tính nhất quán của nguồn cung cấp điện, thúc đẩy lợi ích kinh tế của doanh nghiệp và mang lại sự đảm bảo công nghệ quan trọng cho hoạt động an toàn và đáng tin cậy của lưới điện.

Nguyên tắc và chức năng làm việc của thiết bị đóng cắt

Bạn có biết thiết bị chuyển mạch hoạt động như thế nào không? Sau khi nắm được khái niệm của nó, điều quan trọng là phải hiểu cách thức hoạt động của nó để hiểu rõ hơn về thiết bị điện này. Vì vậy, hãy đi sâu vào hoạt động của nó. Mặc dù nó cung cấp khả năng điều khiển thủ công nhưng ưu điểm chính của nó nằm ở khả năng vận hành tự động.

Ví dụ, cầu dao tự động cắt nguồn điện cho mạch khi cảm thấy quá tải, từ đó bảo vệ mạch khỏi tác hại do dòng điện quá mức gây ra. Tương tự như vậy, công tắc ngắt kết nối sẽ nhanh chóng cắt dòng điện từ nguồn điện khi nó phát hiện ra lỗi, từ đó bảo vệ mạch điện khỏi những hư hỏng có thể xảy ra.

Thiết bị đóng cắt đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống điện và đảm bảo hoạt động an toàn và đáng tin cậy của các thiết bị điện. Trong trường hợp có sự cố về điện, thiết bị đóng cắt sẽ hoạt động, cách ly mạch bị ảnh hưởng và ngăn ngừa hư hỏng cho các thiết bị xung quanh. Điều này không chỉ bảo vệ thiết bị khỏi bị tổn hại mà còn đảm bảo an toàn cho những người làm việc xung quanh. Nhưng đó chưa phải là tất cả - điều kỳ diệu thực sự của

thiết bị đóng cắt nằm ở khả năng chỉ ngắt kết nối có chọn lọc các mạch bị lỗi, để các mạch còn lại hoạt động. Điều này có nghĩa là nguồn điện có thể tiếp tục được phân phối đến các tải khác trong hệ thống, giảm thiểu tình trạng gián đoạn và đảm bảo rằng các hoạt động quan trọng có thể tiếp tục không bị gián đoạn.

Vai trò của thiết bị đóng cắt trong hệ thống điện rất đa dạng và quan trọng. Nó điều chỉnh dòng điện, bảo vệ chống quá tải và bảo vệ thiết bị khỏi sự đột biến, khiến nó trở thành một thành phần quan trọng của cơ sở hạ tầng điện. Dưới đây là tóm tắt các chức năng chính của nó:

* Điều khiển dòng điện

* Bảo vệ chống quá tải

* Cách ly thiết bị khỏi sự đột biến điện

Về bản chất, thiết bị đóng cắt đảm bảo hoạt động tin cậy và an toàn của hệ thống điện, khiến nó trở thành một yếu tố không thể thiếu trong thế giới phân phối và truyền tải điện.

Bảo vệ hệ thống điện

Thiết bị đóng cắt đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự an toàn và tuổi thọ của thiết bị điện bằng cách bảo vệ thiết bị khỏi tác hại do quá tải hoặc đoản mạch. Ngoài ra, thiết bị đóng cắt có thể điều chỉnh các tải điện mạnh, chẳng hạn như động cơ, bằng cách tạo điều kiện cho chúng vận hành an toàn và ngăn ngừa mọi mối nguy hiểm tiềm ẩn.

Bảo vệ con người 

Đảm bảo sự an toàn của cá nhân là ưu tiên hàng đầu trong lĩnh vực thiết bị đóng cắt và bảo vệ. Thiết bị đóng vai trò quan trọng trong việc tạo điều kiện làm việc an toàn cho nhân viên. Ví dụ, cầu dao tự động ngắt kết nối mạch khi phát hiện tình trạng quá tải, do đó giảm nguy cơ gây hại cho những người ở gần mạch điện.

Các nhà sản xuất cần đảm bảo các khía cạnh nhất định được quan tâm trong quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị đóng cắt để các thiết bị hoạt động hiệu quả. Những khía cạnh này bao gồm:

◆ Cho phép quản lý thủ công chính xác,

◆ Duy trì độ tin cậy đặc biệt,

◆ Chức năng chuyển mạch Swift,

◆ Khả năng xác định chính xác và cách ly các mạch bị lỗi.

Thiết bị chuyển mạch bao gồm những thành phần nào?

Hai loại thành phần trong một cụm thiết bị đóng cắt.

Các bộ phận dẫn điện như công tắc, cầu dao, cầu chì và thiết bị chống sét có nhiệm vụ mang hoặc dừng dòng điện. Các cơ chế điều khiển như bảng điều khiển, máy biến dòng, máy biến điện thế, rơle bảo vệ và mạch điện liên quan giám sát, điều chỉnh và bảo vệ các bộ phận dẫn điện.

Nội dung khác về thiết bị đóng cắtSự khác biệt giữa thiết bị đóng cắt và tổng đàiThiết bị chuyển mạch và tổng đài thường bị nhầm lẫn là giống nhau nhưng thực tế chúng phục vụ các mục đích khác nhau. Thiết bị đóng cắt có nhiệm vụ bảo vệ và quản lý dòng điện, đồng thời nó có thể ngắt kết nối khỏi nguồn điện trong trường hợp có lỗi. Ngược lại, các tổng đài chủ yếu được sử dụng để phân phối điện đến nhiều điểm đến khác nhau, điển hình là trong môi trường thương mại. Ngoài ra, thiết bị đóng cắt và tổng đài được thiết kế để quản lý các mức điện áp khác nhau. Thiết bị đóng cắt có khả năng xử lý điện áp cao lên đến 350 kilovolt, trong khi các tổng đài thường không nhằm mục đích quản lý điện áp cao hơn 600 volt.

Các phương pháp kéo dài tuổi thọ của thiết bị đóng cắt

Độ bền củathiết bị chuyển mạchcó thể thay đổi tùy theo cách nó được sử dụng và vị trí của nó. Tuy nhiên, vẫn có những phương pháp để kéo dài tuổi thọ của thiết bị điện này một cách đáng kể. Những phương pháp này bao gồm thực hiện bảo trì định kỳ, giảm nguy cơ phóng điện hồ quang, thay thế cầu dao khi cần thiết và sử dụng các cảm biến để theo dõi liên tục. Schneider Electric cung cấp các sản phẩm thiết bị đóng cắt trung thế và hạ thế chất lượng hàng đầu nhằm giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng.

Tóm lại, thiết bị đóng cắt điện là thành phần không thể thiếu trong hệ thống điện, bảo vệ cả con người và thiết bị. Khả năng ngắt kết nối hoặc cách ly các mạch và thiết bị trong thời gian xảy ra sự cố về điện hoặc bảo trì giúp ngăn ngừa thương tích và hư hỏng. Phạm vi của thiết bị đóng cắt bao gồm nhiều thiết bị điện khác nhau, bao gồm cầu dao, bộ cách ly, cầu chì và công tắc, đồng thời nó có thể xử lý nhiều mức điện áp, từ thấp đến cao.