Recloser là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Lê Hồng Phong

Là thiết bị đóng cắt, recloser không chỉ có chức năng đóng cắt, 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? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị này như thế nào? Hãy cùng KTH Electric tìm hiểu qua bài viết sau đây.

Recloser là gì?

Recloser (hay recloser tự động) là thiết bị đóng cắt tự động, có khả năng tự động đóng mạch điện sau khi tự động ngắt mạch điện do sự cố. Về bản chất, recloser đóng vai trò như một thiết bị đóng cắt điện tự động ở cấp điện áp 38kV. Khi hệ thống gặp sự cố như ngắn mạch, quá tải, recloser sẽ tự động kiểm tra đường dây để xác định xem sự cố đã được khắc phục hay chưa. Nếu sự cố chỉ là tạm thời, recloser sẽ tự động khởi động lại và khôi phục nguồn điện.

Recloser được phát minh vào giữa những năm 1900 tại Hoa Kỳ và lần đầu tiên xuất hiện trên thị trường vào những năm 1940 bởi Tập đoàn Kyle. Các recloser ban đầu chỉ là thiết bị đóng cắt thủy lực đổ đầy dầu có tích hợp rơle bảo vệ cơ bản. Đến những năm 1980, sự ra đời của rơle bán dẫn SSR khiến recloser trở nên phức tạp hơn và có thể xử lý được nhiều loại lỗi đường dây. Các recloser ngày nay là bản nâng cấp của các phiên bản lỗi thời bao gồm lớp cách điện rắn với buồng chân không để ngắt dòng điện và dập tắt hồ quang.

Recloser được xem là sự lựa chọn hoàn hảo giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí cho các công ty điện lực; Tăng doanh thu và giảm chi phí vận hành cho nhà máy, doanh nghiệp. Nguyên nhân là do dòng máy cắt trung thế này cho phép tự động phục hồi nguồn điện, chỉ sau một, hai lần nháy mắt. Đối với các sự cố về điện cần kỹ sư sửa chữa, recloser giảm thiểu diện tích mất điện và hỗ trợ người dân nhanh chóng xác định vị trí sự cố, từ đó giảm thiểu tần suất trung bình các lần mất điện nhất thời (MAIFI) và thời gian cấp điện trung bình cho hệ thống (SAIDI).

Cấu tạo của recloser

Bản chất của Recloser là một thiết bị đóng cắt thông minh nên cấu tạo cơ bản bao gồm một máy cắt thông thường với bộ điều khiển gồm các mạch điện tử cho phép lập trình số máy cắt và thời gian tắt máy theo đặc điểm sự cố. Bộ điều khiển này còn có chức năng đo lường, bảo vệ, lưu trữ dữ liệu các sự cố (P, U, I), giám sát đường dây và kết nối hệ thống, điều khiển từ xa.

Recloser thường có cấu tạo gồm 3 phần chính: hệ thống chuyển mạch, hệ thống điều khiển và hệ thống truyền động.

• Hệ thống đóng cửa: Bộ phận chịu trách nhiệm ngắt dòng điện khi có sự cố xảy ra. Recloser sử dụng buồng chân không để dập hồ quang, sử dụng khí SF6 hoặc dầu để cách điện, đảm bảo an toàn cho hệ thống.
• Hệ thống điều khiển: Đóng vai trò là “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 chuyển mạch. Bộ phận này nhận lệnh từ bộ điều khiển, tác động lên cơ cấu đóng cắt của recloser, đảm bảo quá trình đóng 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 về điện chỉ 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 những trường hợp này có khả năng xác định bản chất của sự cố, sau đó ngắt kết nối và khôi phục nguồn điện. Nếu sự cố vẫn tiếp diễn, Recloser sẽ tiếp tục đóng và cắt mạch điện cho đến giới hạn cài đặt ban đầu.

Nguyên lý hoạt động của Recloser được thể hiện theo trình tự sau:

• Phát hiện vấn đề: Khi xảy ra đoản mạch hoặc quá tải trên đường dây khiến dòng điện tăng đột ngột, cảm biến bên trong Recloser sẽ phát hiện ngay.
• Bộ ngắt mạch tức thời: Recloser sẽ nhanh chóng ngắt mạch để cách ly phần tử bị lỗi. Thao tác này diễn ra gần như ngay lập tức nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của sự cố đến thiết bị, đường dây.
• Chu kỳ chuyển mạch và thời gian trễ: Sau khi ngắt mạch, Recloser sẽ đợi một khoảng thời gian trễ nhất định (thường là cài đặt trước) rồi tự động đóng mạch lại. Việc trì hoãn thời gian là để các vấn đề tạm thời có thể tự khắc phục.
• Lặp lại chu trình và khóa mạch: Nếu sự cố vẫn còn, Recloser sẽ tiếp tục thực hiện các chu kỳ đóng cắt tiếp theo. Mỗi chu kỳ có độ trễ dài hơn chu kỳ trước, cho phép thời gian khắc phục sự cố lâu hơn. Recloser thường được cài đặt tự động đóng 2 – 4 lần. Nếu sự cố vẫn chưa được giải quyết, Recloser sẽ khóa hoàn toàn mạch điện cho đến khi có sự can thiệp của con người.

Khi kết thúc sự cố, recloser cung cấp các dữ liệu quan trọng như giá trị công suất (W, VAr), điện áp (V), dòng điện (A) hoặc tần số (f), hỗ trợ vận hành lưới điện truyền tải và phân tích lịch sử sự cố để ngăn ngừa những rủi ro tương tự.

Với nguyên lý hoạt động thông minh như vậy, Recloser không chỉ có chức năng của một thiết bị chuyển mạch mà còn tích hợp chức năng của nhiều thiết bị khác:

• Thiết bị bảo vệ quá tải và quá áp
• Bảo vệ tần số
• Cảm biến tự động 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, từ recloser nhỏ lắp đặt trên đường dây 1 pha đến recloser 3 pha dùng trong trạm biến áp và trên đường dây cao thế đến 38kV.

Điều kiện lắp đặt và 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 là 3000m so với mực nước biển
• Vị trí lắp đặt không thường xuyên bị rung lắc mạnh
• Đảm bảo chống sét cho thiết bị
• Móng trụ cần được thiết kế và thi công chắc chắn

Lưu ý trong quá trình hoạt động:

• Giám sát vận hành: Thường xuyên giám sát các thông số vận hành như dòng điện, điện áp, tần số… để kịp thời phát hiện và xử lý các sự cố bất thường.
• Bảo dưỡng định kỳ: Vệ sinh cách điện, kiểm tra dầu cách điện, siết chặt các điểm đấu nối… của Recloser định kỳ để duy trì hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của Recloser.
• Xử lý sự cố: Khi xảy ra sự cố cần nhanh chóng cách ly recloser khỏi hệ thống, xác định nguyên nhân và kịp thời sửa chữa hoặc thay thế.

Đọc thêm: VCB là gì? Tổng hợp về máy cắt chân không VCB

Phân loại máy cắt Recloser

Theo cách phân loại phổ biến nhất dựa trên các pha điện áp của hệ thống, Recloser được chia làm 3 loại.

Recloser 1 pha

Recloser một pha được sử dụng để bảo vệ các đường dây một pha như các nhánh hoặc nhánh của nguồn điện ba pha. Khi xảy ra sự cố nối đất, một pha có thể bị ngắt, trong khi nguồn điện cho hai pha còn lại vẫn được duy trì.

Do trọng lượng nhẹ nên máy đóng lại một pha thường được gắn trực tiếp vào các cột hoặc trạm biến áp riêng lẻ bằng giá đỡ tích hợp. Loại recloser này có thể được điều khiển bằng bộ điều khiển thủy lực (tích hợp bên trong thùng recloser) hoặc bộ điều khiển điện tử (đặt trong 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 có thể ngắt cả 3 pha trước khi xảy ra sự cố điện. Việc lựa chọn recloser 3 pha dựa trên các tiêu chí sau: dòng điện định mức, cơ cấu ngắt, môi trường cách điện hoặc lựa chọn điều khiển thủy lực hoặc điện tử.

Trong các mạng truyền tải kiểu châu Âu, máy đóng lại ba pha có khả năng chống lại các sự cố dòng điện xoay chiều và các lỗi tự ngắt.

Recloser ba đơn

Loại recloser này được điều khiển bằng bộ điều khiển điện tử với 3 chế độ vận hành:

• Ngắt ba pha và khóa ba pha: Cả ba pha sẽ được ngắt và đóng tuần tự.
• Ngắt một pha và khóa ba pha: Mỗi pha hoạt động độc lập để ngắt quá dòng và tự động đóng lại.
• Ngắt một pha và khóa một pha: Mỗi pha riêng lẻ sẽ ngắt và khóa tuần tự 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 cung cấp điện liên tục và ổn định.

Một số ứng dụng chính của máy cắt recloser:

• Bảo vệ dòng điện trung thế
• Giảm nguy cơ cháy nổ đường dây với khả năng bảo vệ chạm đất 500mA, loại bỏ 80% nguy cơ cháy nổ
• Tăng cường tự động hóa cho mạng lưới phân phối điện
• Bảo vệ trạm biến áp ở khu vực nông thôn, dân cư thưa thớt
• Bảo vệ quá dòng một pha trong mạch 3 pha
• Bảo vệ thiết bị di động ở phía tải trong mạch 3 pha

Câu hỏi thường gặp về Recloser

Câu hỏi 1: Recloser khác với LBS (Load Break Switch) như thế nào?

Hồi đáp: Recloser có khả năng tự động đóng mạch sau khi khắc phục sự cố, LBS không có tính năng này.

Câu hỏi 2: Rngười gần gũi hơn thường Đồng ý Cài đặt ở đâu?

Hồi đáp: Recloser có thể lắp đặt ở 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 chính, đường dây phân phối chính hoặc các nhánh từ trục phân phối chính để bảo vệ đường dây chính khi có sự cố trên nhánh.

Để tìm hiểu về các thiết bị chuyển mạch khác, bạn có thể tìm hiểu tại: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/kien-thuc-cb/