VCB là gì? Tổng hợp về máy cắt chân không VCB

Máy cắt chân không VCB đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, giúp bảo vệ và cách ly mạch điện khi xảy ra sự cố. Với nguyên lý hoạt động dựa trên môi trường chân không, VCB mang lại hiệu suất cao, tuổi thọ bền bỉ và khả năng đóng cắt an toàn. Trong bài viết sau, hãy cùng Etinco tìm hiểu cụ thể hơn về thiết bị đóng cắt đặc biệt này!

Nội dung chính

Máy cắt chân không VCB là gì?

Máy cắt chân không VCB (Vacuum Circuit Breaker) là một loại khí cụ điện chuyên dùng để đóng cắt mạch điện trong hệ thống trung thế.

Dòng máy cắt trung thế này hoạt động hiệu quả ở mức điện áp từ 1kV đến trên 40kV, đáp ứng nhu cầu vận hành với dòng điện từ 100A đến hơn 4000A. Đặc biệt, VCB có khả năng xử lý dòng sự cố trong khoảng 6kA đến 63kA, giúp bảo vệ hệ thống điện an toàn. Nhờ những tính năng vượt trội này, máy cắt chân không ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các khu công nghiệp, trạm biến áp và hệ thống phân phối điện.

Cấu tạo máy cắt chân không VCB

Máy cắt chân không VCB có độ bền cao nhờ cấu tạo tối ưu, có thể thực hiện hàng chục nghìn lần đóng cắt mà không cần bảo trì thường xuyên.

VCB có thiết kế hiện đại, gồm các thành phần chính sau:

Mạch vòng dẫn điện : Mạch vòng dẫn điện trong máy cắt chân không VCB bao gồm các tiếp điểm động và tĩnh, giúp dẫn dòng điện khi thiết bị ở trạng thái đóng. Khi ngắt mạch, tiếp điểm tách rời, tạo ra hồ quang điện. Nhờ môi trường chân không, hồ quang này bị dập tắt nhanh chóng, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.
Buồng dập hồ quang: Buồng dập hồ quang là bộ phận quan trọng giúp ngăn chặn và triệt tiêu hồ quang phát sinh khi đóng cắt. Với môi trường chân không, các hạt ion bị suy giảm nhanh chóng, giúp hồ quang tắt trong thời gian ngắn. Điều này làm tăng độ bền cho máy cắt và giảm thiểu tổn thất điện năng.
Cơ cấu truyền động: Cơ cấu truyền động của VCB gồm lò xo hoặc nam châm điện, có nhiệm vụ điều khiển tiếp điểm đóng hoặc mở. Khi có tín hiệu điều khiển, cơ cấu này tác động lên tiếp điểm, giúp máy cắt thực hiện quá trình đóng cắt một cách nhanh chóng, ổn định, đảm bảo hiệu suất làm việc tối ưu.
Kết cấu bộ phận dẫn điện: Bộ phận dẫn điện của VCB được thiết kế với các vật liệu có độ dẫn cao như: đồng hoặc hợp kim bạc. Cấu trúc này giúp giảm điện trở tiếp xúc, tối ưu hóa quá trình dẫn dòng. Các bộ phận này được bọc cách điện chắc chắn, giúp tăng cường khả năng cách ly và đảm bảo an toàn khi vận hành.

Ưu điểm và chức năng của máy cắt chân không

Hiện nay, VCB được đánh giá cao và càng trở nên phổ biến trong hệ thống điện nhờ những ưu điểm:

Khả năng đóng cắt nhanh và an toàn với thời gian phản hồi ngắn.
Độ bền cao, tuổi thọ của VCB có thể lên đến 30.000 – 50.000 lần đóng cắt.
Không sử dụng khí SF6, thân thiện với môi trường.
Bảo trì dễ dàng, ít hỏng hóc do không có bộ phận cơ khí phức tạp.
Hiệu suất cách điện tốt, giảm thiểu nguy cơ cháy nổ.

Máy cắt chân không VCB có khả năng đóng cắt nhanh, hiệu quả và ít bị ảnh hưởng bởi môi trường, giúp nâng cao độ tin cậy cho hệ thống điện. Các chức năng chính của thiết bị bao gồm:

Thiết bị giúp bảo vệ hệ thống điện khỏi những sự cố ngắn mạch và quá tải.
Giữ cho các thiết bị phía phụ tải luôn được an toàn, tránh các sự cố xảy ra.
Cách ly mạch điện khi cần sửa chữa và bảo trì.
Giúp hệ thống điện hoạt động ổn định, giảm thiểu thiệt hại do sự cố điện gây ra.

Nguyên lý làm việc của máy cắt VCB

Nguyên lý làm việc của máy cắt chân không hoạt động dựa trên ba giai đoạn chính như sau:

Nguyên lý tạo chân không: Buồng dập hồ quang được thiết kế trong môi trường chân không hoàn toàn, giúp hạn chế hiện tượng phóng điện và duy trì cách điện tốt.
Ngắt mạch: Khi có lệnh ngắt, cơ cấu truyền động sẽ tác động lên tiếp điểm chính, tách hai tiếp điểm ra khỏi nhau.
Dập hồ quang và cách ly: Khi tiếp điểm tách ra, dòng điện sinh ra hồ quang, nhưng do môi trường chân không không có ion để duy trì sự cháy của hồ quang, nên hồ quang nhanh chóng bị dập tắt.

Cách phân loại máy cắt chân không

Máy cắt chân không VCB có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm:

Theo điện áp định mức

Máy cắt chân không trung thế: Loại máy này thường được sử dụng trong các hệ thống điện có điện áp từ 1kV đến 40kV.
Máy cắt chân không cao thế: Được thiết kế để làm việc trong các hệ thống điện có điện áp lớn hơn 40kV.

Theo dòng điện định mức

Máy cắt chân không có dòng điện định mức thấp: Loại máy này thích hợp cho các ứng dụng có dòng điện nhỏ, chẳng hạn như trong các mạch điều khiển hoặc thiết bị gia dụng.
Máy cắt chân không có dòng điện định mức cao: Dùng cho các ứng dụng có dòng điện lớn. Ví dụ như trong các ngành công nghiệp nặng, nơi cần phải xử lý dòng điện lớn và ổn định.

Theo cấu tạo

Máy cắt chân không kiểu cố định: Được lắp đặt cố định trong tủ điện hoặc trạm biến áp, loại máy này thường được sử dụng trong các hệ thống điện cố định.
Máy cắt chân không kiểu kéo ra: Có thể kéo ra khỏi tủ điện để bảo trì hoặc thay thế, giúp cho việc bảo trì và thay thế trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn.

Xem thêm: Recloser là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Ứng dụng của máy cắt chân không VCB

Ngày nay, máy cắt chân không VCB được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống điện dân dụng và công nghiệp như:

Trạm biến áp: VCB đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các thiết bị tại trạm biến áp, giúp ngăn chặn sự cố ngắn mạch và duy trì ổn định cho hệ thống điện.
Nhà máy phát điện: Được tích hợp trong hệ thống bảo vệ máy phát điện, máy biến áp và các thiết bị phân phối điện nhằm giảm thiểu rủi ro hỏng hóc do quá tải hoặc chập điện.
Giao thông điện: Trong hệ thống tàu điện, VCB giúp bảo vệ các thiết bị điện trên tàu và đảm bảo hoạt động liên tục, an toàn của hệ thống cung cấp điện.
Công trình xây dựng: Được lắp đặt trong các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại và khu công nghiệp để kiểm soát sự cố điện, hạn chế nguy cơ cháy nổ do ngắn mạch.
Ngành công nghiệp nặng: VCB được ứng dụng trong các lĩnh vực như luyện kim, sản xuất dầu khí và năng lượng tái tạo nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống điện có công suất lớn.

So sánh máy cắt VCB với ACB và SF6

Tiêu chí	Máy cắt VCB	Máy cắt ACB	Máy cắt SF6
Môi trường dập hồ quang	Chân không	Không khí	Khí SF6
Nguyên lý hoạt động	Dập tắt hồ quang bằng môi trường chân không, ngăn ion hóa, giúp hồ quang tắt nhanh chóng.	Dập hồ quang bằng luồng không khí mạnh, thổi tắt tia hồ quang khi ngắt mạch.	Sử dụng khí SF6 để cô lập và dập tắt hồ quang, ngăn chặn sự phát sinh hồ quang trở lại.
Điện áp sử dụng	Hệ thống điện trung thế và cao thế	Hệ thống điện hạ thế và trung thế	Hệ thống điện cao thế và siêu cao thế
Cấu tạo	Gồm buồng dập hồ quang chân không, tiếp điểm tĩnh và động, cơ cấu truyền động.	Có buồng dập hồ quang bằng không khí, tiếp điểm tĩnh, động và bộ phận truyền động.	Gồm buồng chứa khí SF6, tiếp điểm đóng cắt, bộ truyền động và hệ thống cách điện.
Tuổi thọ	Cao (30.000 – 50.000 lần đóng cắt)	Trung bình (10.000 – 20.000 lần)	Cao (20.000 – 50.000 lần
Ảnh hưởng môi trường	Không gây ô nhiễm	Không gây ô nhiễm	Có nguy cơ rò rỉ khí SF6
Ứng dụng	Trạm biến áp, công nghiệp	Hệ thống hạ thế	Lưới điện cao thế

Từ bảng so sánh trên có thể thấy, máy cắt VCB có ưu điểm vượt trội về độ bền và thân thiện với môi trường so với máy cắt không khí ACB và máy cắt khí SF6.

Những thương hiệu máy cắt chân không chất lượng

Hiện nay, có nhiều thương hiệu sản xuất máy cắt VCB uy tín trên thị trường, bao gồm:

Schneider Electric: Máy cắt chân không Schneider Electric nổi bật bởi dòng HVX, được thiết kế với tính năng an toàn cao, cấu hình hoạt động từ xa và khóa liên động mạnh mẽ. Ứng dụng chủ yếu ở các lĩnh vực công nghiệp như: dầu khí, hàng hải, phát điện,…
Mitsubishi Electric: Máy cắt chân không Mitsubishi Electric, xuất xứ từ Nhật Bản, có dòng định mức tới 1600A, dòng cắt ngắn mạch tới 85kA. Được ứng dụng rộng rãi trong các công trình dân dụng, công nghiệp, tòa nhà, chung cư,…

ABB: Dòng VD4 của ABB sử dụng công nghệ chân không tiên tiến, giúp dập hồ quang hiệu quả. Thiết kế mô-đun của dòng VCB này cho phép tùy chỉnh và mở rộng dễ dàng, đáp ứng mạch phân phối chính lên đến điện áp 46 kV, dòng điện 4000 A và dòng cắt 63 kA.
LS Electric: Máy cắt chân không LS từ Hàn Quốc có giá thành hợp lý, đạt chuẩn IEC 62271-100 với nhiều dòng như Metasol – dùng cho công trình xây dựng, Susol – dùng cho công trình có dòng phụ tải lớn.
Hyundai: Hyundai là thương hiệu đến từ Hàn Quốc nổi tiếng với thiết kế hiện đại và nhỏ gọn. Sản phẩm có khả năng cắt dòng ngắn mạch lên đến 150kA, dòng định mức 4000A, thiết kế 4 cực, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp nặng và hệ thống điện đòi hỏi khả năng bảo vệ cao.

Với độ bền cao, khả năng đóng cắt nhanh và thân thiện với môi trường, máy cắt VCB đang là giải pháp lý tưởng cho hệ thống điện lưới hiện nay. Tìm hiểu thêm các dòng máy cắt, cầu dao ngắt mạch khác tại: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/kien-thuc-cb/.