Với khả năng đóng mở mạch điện an toàn khi đầy tải, tủ điện LBS là thiết bị không thể thiếu trong hệ thống điện trung thế. Bài viết sau đây của chúng tôi sẽ giúp bạn tìm hiểu về cấu tạo, chức năng và cách phân biệt tủ LBS với Recloser.
Khái niệm tủ LBS
LBS (Load Break Switch) trong kỹ thuật điện là dao cắt phụ tải - một thiết bị đóng ngắt sử dụng trong mạng điện trung thế, có khả năng đóng mở mạch khi có tải. Khác với các thiết bị đóng ngắt như ACB, MCCB, cầu dao cách ly, LBS có buồng dập hồ quang nhưng không được trang bị cuộn cắt, cuộn đóng hay bộ điều khiển từ xa. Vì vậy, thiết bị này hoạt động chủ yếu bằng thao tác thủ công của người vận hành.
Đối chiếu với khái niệm trên, tủ LBS được hiểu là loại tủ điện trung thế sử dụng dao cắt để đóng ngắt mạch khi đầy tải, nhằm phân đoạn lưới, cách ly sự cố và bảo vệ thiết bị - hệ thống. Tủ LBS hoạt động như một công tắc cỡ lớn, có thể vận hành thủ công hoặc điều khiển từ xa, thường được đặt tại các vị trí quan trọng như đầu mối phân phối tải, khu vực chuyển mạch hoặc cần bảo trì thường xuyên của trạm biến áp phân phối, khu công nghiệp, tòa nhà cao tầng… để duy trì sự ổn định của mạng điện trung thế.
Trường hợp xảy ra sự cố điện, tủ LBS có thể tự động ngắt mạch để giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. Hoặc người vận hành cũng có thể dùng sào cách điện để tác động thủ công đến LBS.
Thông số kỹ thuật và cấu tạo của tủ LBS
Thiết bị chính trong tủ LBS là LBS - cầu dao chỉ có chức năng đóng ngắt phụ tải. Ngoài ra, các thành phần cấu tạo nên tủ LBS gồm có:
- Hệ thống cách điện: Cách ly các bộ phận mang điện với vỏ tủ và môi trường bên ngoài.
- Hệ thống điều khiển: Cho khả năng vận hành bằng tay hoặc điều khiển từ xa.
- Buồng dập hồ quang: Giúp dập tắt hồ quang điện nguy hiểm.
- Các phụ kiện: Bao gồm đồng hồ đo lường, biến dòng CT, biến áp đo lường VT, tiếp địa…
Ngoài cấu trúc module như trên, tủ LBS còn có thể là một phần của tủ RMU hoặc đi kèm một số biến thể như: LBS tích hợp cầu chì (LBS - Fuse), LBS tích hợp rơ le…
Thông số kỹ thuật điển hình của tủ LBS như sau:
| Thông số | Giá trị |
| Điện áp định mức | 12kV / 24kV |
| Dòng định mức | 630A – 1250A |
| Dòng ngắn mạch | 16kA – 25kA (trong thời gian ngắn) |
| Số lần đóng cắt cơ học | > 5.000 – 10.000 lần |
Nguyên lý hoạt động của tủ LBS
Tủ LBS hoạt động dựa trên cơ chế cơ học: di chuyển các tiếp điểm với khoảng cách phù hợp để đóng/ mở mạch điện. Trong quá trình chuyển mạch, buồng dập hồ quang chịu trách nhiệm dập hồ quang nguy hiểm, đảm bảo an toàn cho hệ thống và các thiết bị. Ngoài ra, LBS cũng tiếp xúc với các ứng suất cơ học, nhiệt và điện môi trường trong quy trình vận hành. Trường hợp muốn bảo vệ chống ngắn mạch, LBS cần được lắp đặt cùng cầu chì trung thế.
Chức năng và ứng dụng của tủ LBS
Chức năng chính của tủ điện LBS là đóng cắt mạch điện trung thế khi có tải một cách an toàn nhưng không có khả năng cắt dòng khi xảy ra sự cố ngắn mạch như các loại máy cắt thông thường.
Cụ thể, chức năng của tủ điện LBS được thể hiện như sau:
- Đóng cắt phụ tải: Tủ LBS cho phép người vận hành đóng mở mạch điện khi đang mang tải bình thường.
- Phân đoạn lưới/ Cách ly thiết bị: LBS có khả năng cô lập sự cố tại đường dây, máy biến áp hoặc 1 khu vực để sửa chữa, bảo trì hoặc kiểm tra.
- Bảo vệ ngắn mạch: LBS không có chức năng bảo vệ mạch điện trước ngắn mạch nhưng khi có sự cố xảy ra, tủ LBS sẽ tự động ngắt mạch để hạn chế thiệt hại hoặc khi được lắp đặt cùng cầu chì, tủ điện này có thể nâng cấp thêm tính năng bảo vệ chống quá tải, ngắn mạch.
- Giám sát và cảnh báo: Khi có sự cố, tủ điện LBS sẽ gửi tín hiệu cảnh báo và định vị vị trí để nhân viên có thể nhanh chóng xử lý chính xác.
Do đó, tủ LBS thường được đặt tại các trạm biến áp, đầu các nhánh rẽ của đường dây phân phối điện trên không để nhanh chóng thu hẹp khu vực gặp sự cố. Cùng với đó, tủ điện này cũng được sử dụng phổ biến trong các hệ thống điện phân phối trung và hạ thế như điện gió, điện mặt trời, nhà máy, xưởng đóng tàu,...
- Trạm biến áp trung thế: Đóng cắt phụ tải định kỳ hoặc phân tách nhánh lưới khi cần bảo trì.
- Điện tái tạo: Quản lý hiệu quả từng cụm nguồn phát.
- Mạng lưới điện đô thị: Giúp phân vùng cấp điện, cô lập sự cố mất điện diện rộng.
Phân biệt LBS với Recloser
Đây đều là các thiết bị đóng cắt quan trọng trong hệ thống điện, có khả năng đóng cắt mạch điện có tải. Tuy nhiên, cơ chế hoạt động của 2 thiết bị này không giống nhau.
So với Recloser, LBS chỉ cắt được dòng tải nhất định và ở định mức trung bình. LBS cũng có cấu tạo đơn giản hơn, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa nên với quy mô điện nhỏ, dao cắt phụ tải là lựa chọn tối ưu về mặt kinh tế.
Ngược lại, Recloser được thiết kế để đóng ngắt dòng điện cao, đi kèm khả năng tự động đóng lại sau sự cố thoáng qua nên giảm thiểu được thời gian gián đoạn cấp điện. Tương ứng, Recloser yêu cầu chi phí cao hơn, kỹ thuật lắp đặt phức tạp hơn. Với vị trí lắp đặt linh hoạt hơn, Recloser đáp ứng được nhiều nhu cầu bảo vệ khác nhau trong hệ thống điện.
Sự khác biệt giữa LBS và Recloser có trong bảng sau:
| Tiêu chí | LBS | Recloser |
| Chức năng | Đóng cắt phụ tải, không có khả năng tự động đóng lại | Đóng cắt phụ tải và có khả năng tự động đóng lại sau sự cố |
| Phát hiện sự cố | Không tự động phát hiện được sự cố, chỉ hiển thị lỗi khi kiểm tra | Tự động phát hiện và hiển thị sự cố, đồng thời tự động ngắt mạch |
| Dòng cắt | Thấp, thích hợp cho dòng định mức | Cao, thích hợp cho cả dòng định mức và dòng ngắn mạch |
| Lắp đặt | Lắp đặt cùng cầu chì bảo vệ | Lắp đặt cùng dao cách ly |
| Chi phí | Thấp | Cao |
Câu hỏi thường gặp về tủ LBS
Câu hỏi 1: Tủ điện LBS có chức năng chống ngắn mạch không?
Trả lời: Không, tủ điện LBS chỉ có khả năng đóng cắt mạch điện có tải, không có khả năng bảo vệ chống ngắn mạch.
Câu hỏi 2: Có thể thay thế LBS bằng cầu dao thường cho tủ LBS không?
Trả lời: Không. Cầu dao thường không có cơ chế dập hồ quang nên không an toàn khi ngắt dòng tải. LBS được thiết kế để ngắt dòng tải một cách hiệu quả và an toàn, cũng như duy trì dòng sự cố trong thời gian ngắn để thiết bị bảo vệ khác xử lý.
