Là thiết bị đóng cắt nhưng recloser không chỉ có chức năng đóng ngắt, bảo vệ mạch điện trước sự cố mà còn tích hợp nhiều tính năng thông minh của các thiết bị khác. Vậy chính xác recloser là gì, có cấu tạo và nguyên lý hoạt động thế nào? Cùng Etinco tìm hiểu qua bài viết sau.
Recloser là gì?
Recloser hay máy cắt tự động đóng lại là thiết bị đóng cắt tự động, có khả năng tự động đóng mạch sau khi tự động ngắt mạch do sự cố. Về bản chất, recloser hoạt động như một công tắc điện tự động ở cấp điện áp 38kV. Khi hệ thống xảy ra sự cố như chập mạch, quá tải, recloser sẽ tự động kiểm tra đường dây để xác định sự cố đã được khắc phục hay chưa. Nếu chỉ là sự cố tạm thời, recloser sẽ tự động đặt lại và khôi phục nguồn điện.
Recloser được phát minh từ giữa thập niên 1900 tại Hoa Kỳ và xuất hiện thương mại lần đầu vào những năm 1940 bởi Kyle Corporation. Recloser thuở sơ khai chỉ là các thiết bị đóng cắt thủy lực chứa đầy dầu tích hợp rơ le bảo vệ cơ bản. Đến những năm 1980, sự ra đời của rơ le bán dẫn SSR giúp recloser tinh vi hơn, xử lý được đa dạng trường hợp sự cố đường dây. Các dòng recloser ngày nay là bản nâng cấp của các phiên bản đã lỗi thời bao gồm lớp cách điện điện môi rắn với buồng chân không để ngắt dòng điện và dập tắt hồ quang.
Recloser được đánh giá là lựa chọn hoàn hảo giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí cho các công ty điện; gia tăng doanh thu và giảm chi phí vận hành cho các nhà máy, doanh nghiệp. Nguyên nhân là bởi dòng máy cắt trung thế này cho phép khôi phục nguồn điện tự động, chỉ sau một hai lần nhấp nháy. Đối với các sự cố điện cần kỹ sư sửa chữa, recloser giảm thiểu diện tích mất điện và hỗ trợ con người nhanh chóng xác định vị trí sự cố nên hạn chế tối đa tần suất mất điện trung bình thoáng qua (MAIFI) và thời gian cung cấp điện trung bình cho hệ thống (SAIDI).
Cấu tạo của recloser
Bản chất của Recloser là thiết bị đóng ngắt thông minh nên cấu tạo cơ bản gồm máy cắt thông thường kèm bộ điều khiển là các vi mạch điện tử cho phép lập trình số lần ngắt – đóng mạch theo đặc trưng sự cố. Bộ điều khiển này còn có chức năng đo lường, bảo vệ, lưu dữ liệu các sự cố (P, U, I), giám sát đường dây và kết nối hệ thống, điều khiển từ xa.
Một recloser thường được cấu thành từ 3 bộ phận chính là: hệ thống đóng cắt, hệ thống điều khiển và hệ thống truyền động.
- Hệ thống đóng ngắt: Bộ phận chịu trách nhiệm ngắt dòng điện khi xảy ra sự cố. Recloser sử dụng buồng chân không để dập hồ quang, dùng khí SF6 hoặc dầu để cách điện, đảm bảo an toàn cho hệ thống.
- Hệ thống điều khiển: Đóng vai trò như “bộ não” của recloser, có khả năng phát hiện lỗi, phân tích và đưa ra quyết định đóng cắt tự động.
- Hệ thống truyền động: Là cầu nối giữa hệ thống điều khiển và hệ thống đóng ngắt. Bộ phận này nhận lệnh từ bộ điều khiển, tác động lên cơ cấu đóng cắt của recloser, đảm bảo quá trình đóng ngắt mạch diễn ra nhanh chóng và chính xác.
Xem thêm: Máy cắt khí SF6 là gì? Cấu tạo, nguyên lý làm việc và ứng dụng
Chức năng và nguyên lý hoạt động của recloser
Trên đường dây cao thế, có đến 90% các sự cố điện đều là tạm thời như sét đánh, cành cây rơi vào dây điện, động vật bị điện giật… nên sẽ nhanh chóng kết thúc. Recloser trong các trường hợp này có khả năng xác định tính chất sự cố sau đó sẽ ngắt và đóng điện trở lại. Nếu sự cố còn tồn tại, Recloser sẽ tiếp tục đóng mở mạch cho đến giới hạn cài đặt ban đầu.
Nguyên lý hoạt động của Recloser được thể hiện theo trình tự sau:
- Phát hiện sự cố: Khi xảy ra sự cố ngắn mạch hoặc quá tải trên đường dây khiến dòng điện tăng đột biến, bộ phận cảm biến bên trong Recloser sẽ ngay lập tức phát hiện.
- Ngắt mạch tức thời: Recloser sẽ nhanh chóng ngắt mạch để cách ly phần tử bị lỗi. Thao tác này diễn ra gần như tức thời để hạn chế tối đa tác động của sự cố lên thiết bị và đường dây.
- Chu kỳ đóng cắt và thời gian trễ: Sau khi ngắt mạch, Recloser sẽ chờ một khoảng thời gian trễ nhất định (thường được cài đặt sẵn) sau đó tự động đóng mạch lại. Thời gian trễ là để cho các sự cố tạm thời có thể tự khắc phục.
- Lặp lại chu kỳ và khóa mạch: Nếu sự cố vẫn tồn tại, Recloser sẽ tiếp tục thực hiện các chu kỳ đóng cắt tiếp theo. Chu kỳ sau có thời gian trễ dài hơn chu kỳ trước, cho phép thời gian xử lý sự cố lâu hơn. Recloser thường được cài đặt từ 2 – 4 lần đóng lại tự động. Nếu sự cố vẫn chưa được khắc phục, Recloser sẽ khóa mạch hoàn toàn cho đến khi có sự can thiệp của con người.
Kết thúc sự cố, recloser cung cấp các dữ liệu quan trọng như các loại giá trị công suất (W, VAr), điện áp (V), dòng điện (A) hoặc tần số (f), hỗ trợ cho hoạt động vận hành lưới điện truyền tải, phân tích lịch sử sự cố để phòng ngừa các rủi ro tương tự.
Với nguyên lý hoạt động thông minh như vậy, Recloser không chỉ có chức năng của 1 thiết bị đóng cắt mà còn tích hợp chức năng của nhiều thiết bị khác:
- Thiết bị bảo vệ quá tải, quá áp
- Bộ bảo vệ tần số
- Bộ cảm biến tự đóng mạch
- Thiết bị kiểm soát an toàn đường dây
Vị trí lắp đặt và điều kiện vận hành recloser
Recloser được sử dụng trong toàn bộ hệ thống phân phối điện, từ trạm biến áp đến cột điện dân dụng, bao gồm từ recloser nhỏ để lắp đặt trên đường dây điện một pha đến recloser ba pha dùng trong trạm biến áp và trên đường dây điện cao thế lên đến 38kV.
Điều kiện lắp đặt, vận hành:
- Nhiệt độ môi trường từ trên -45 độ C đến dưới +85 độ C
- Độ ẩm không khí không quá 90%.
- Độ cao lắp đặt tối đa 3000m so với mực nước biển
- Vị trí lắp đặt không thường xuyên rung lắc mạnh
- Đảm bảo khả năng chống sét cho thiết bị
- Móng trụ cần được thiết kế và thi công chắc chắn
Lưu ý trong quá trình vận hành:
- Giám sát hoạt động: Thường xuyên theo dõi các thông số hoạt động như dòng điện, điện áp, tần số… để kịp thời phát hiện và xử lý các sự cố bất thường.
- Bảo trì định kỳ: Thực hiện vệ sinh sứ cách điện, kiểm tra dầu cách điện, siết chặt các điểm đấu nối,… của Recloser định kỳ để duy trì hiệu suất hoạt động và kéo dài tuổi thọ.
- Xử lý sự cố: Khi xảy ra sự cố, cần nhanh chóng cô lập recloser khỏi hệ thống, xác định nguyên nhân và tiến hành sửa chữa hoặc thay thế kịp thời.
Phân loại máy cắt Recloser
Theo cách phân loại phổ biến nhất là dựa trên các pha điện áp của hệ thống, Recloser được chia thành 3 loại.
Recloser 1 pha
Recloser 1 pha được sử dụng để bảo vệ đường dây một pha như nhánh hoặc vòi của bộ cấp điện ba pha. Khi xảy ra lỗi chạm đất, một pha có thể bị ngắt, trong khi điện ở 2 pha còn lại vẫn được duy trì.
Do có trọng lượng nhẹ nên recloser một pha thường được lắp trực tiếp vào cột hoặc trạm biến áp riêng lẻ bằng giá treo lắp tích hợp. Recloser loại này có thể được điều khiển bằng bộ điều khiển thủy lực (tích hợp bên trong bình recloser) hoặc bộ điều khiển điện tử (đặt trong một vỏ riêng) tùy theo thiết kế của nhà sản xuất.
Recloser 3 pha
Recloser 3 pha được sử dụng trên mạch điện 3 pha để trong trường hợp cần thiết sẽ ngắt cả ba pha trước các sự cố điện. Việc lựa chọn recloser 3 pha dựa trên tiêu chí: dòng điện định mức, cơ chế ngắt, môi trường cách điện, hoặc lựa chọn điều khiển thủy lực hay điện tử.
Trong các mạng lưới truyền tải kiểu châu Âu, recloser 3 pha có khả năng chống lại các vấn đề về dòng điện xoay chiều và lỗi tự ngắt.
Recloser đơn ba
Loại recloser này được điều khiển bằng bộ điều khiển điện tử với ba chế độ hoạt động:
- Ngắt ba pha và khóa ba pha: Cả 3 pha sẽ được ngắt và đóng lại tuần tự.
- Ngắt một pha và khóa ba pha: Mỗi pha hoạt động độc lập để ngắt quá dòng và đóng lại tự động.
- Ngắt một pha và khóa một pha: Mỗi pha riêng lẻ sẽ ngắt và tuần tự khóa độc lập với nhau.
Ứng dụng của máy cắt recloser
Recloser là thiết bị không thể thiếu trong hệ thống điện hiện đại, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo nguồn điện liên tục và ổn định.
Một số ứng dụng chính của máy cắt recloser:
- Bảo vệ dòng điện trung thế
- Giảm rủi ro cháy nổ đường dây với khả năng bảo vệ lỗi tiếp đất ở mức 500mA, loại bỏ 80% nguy cơ cháy nổ
- Tăng tính tự động hóa cho mạng lưới phân phối điện
- Bảo vệ trạm biến áp tại khu vực nông thôn hoặc ít người sinh sống
- Bảo vệ quá dòng một pha trong mạch 3 pha
- Bảo vệ các thiết bị di động phía phụ tải trong mạch 3 pha
Câu hỏi thường gặp về Recloser
- Câu hỏi 1: Recloser khác LBS (Load Break Switch) như thế nào?
Trả lời: Recloser có khả năng tự đóng lại mạch điện sau khi sửa lỗi sự cố, LBS không có tính năng này.
- Câu hỏi 2: Recloser thường được lắp đặt ở đâu?
Trả lời: Recloser có thể được lắp đặt tại bất kỳ vị trí nào trên lưới điện truyền tải phù hợp với thông số định mức của thiết bị như: trạm biến áp phân phối tổng, đường dây phân phối chính hay các nhánh rẽ từ trục phân phối chính nhằm bảo vệ đường dây chính khi có sự cố trên nhánh rẽ.
Để tìm hiểu về các thiết bị đóng cắt khác, bạn có thể tìm hiểu tại: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/kien-thuc-cb/
