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

Lê Hồng Phong

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

Máy cắt chân không VCB là gì?

Máy cắt chân không (VCB) là loại thiết bị điện chuyên dùng để đóng cắt mạch điện trong hệ thống điện trung thế.

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

Cấu tạo của máy cắt chân không VCB

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

VCB có thiết kế hiện đại, bao gồm các bộ phận chính sau:

• Vòng dẫn điện: 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 ra, tạo ra hồ quang điện. Nhờ môi trường chân không nên hồ quang này nhanh chóng được dập tắt, 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 loại bỏ hồ quang phát sinh trong quá trình đóng cắt. Trong môi trường chân không, các hạt ion bị phân hủy nhanh chóng, giúp tắt hồ quang trong thời gian ngắn. Điều này làm tăng độ bền của máy cắt và giảm thiểu tổn thất điện năng.
• Cơ chế truyền dẫn: Cơ cấu truyền động của VCB bao gồm một lò xo hoặc nam châm điện, có nhiệm vụ điều khiển tiếp điểm đóng hoặc mở. Khi có tín hiệu điều khiển, cơ chế này tác động vào tiếp điểm, giúp máy cắt thực hiện quá trình chuyển mạch nhanh chóng và ổn định, đảm bảo hiệu suất làm việc tối ưu.
• Cấu tạo các bộ phận dẫn điện: Phần dẫn điện của VCB được thiết kế bằng vật liệu có độ dẫn điện cao như hợp kim đồng hoặc bạc. Cấu trúc này giúp giảm điện trở tiếp xúc, tối ưu hóa quá trình dẫn điện hiện tại. Các bộ phận này được cách nhiệt 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 ngày càng phổ biến trong hệ thống điện nhờ những ưu điểm:

• Khả năng chuyển mạch nhanh và an toàn với thời gian đáp ứng ngắn.
• Độ bền cao, tuổi thọ của VCB có thể lên tới 30.000 – 50.000 lần chuyển mạch.
• Không sử dụng khí SF6, thân thiện với môi trường.
• Bảo trì dễ dàng, ít hư hỏng 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 chuyển mạch nhanh chóng, hiệu quả và ít bị ảnh hưởng bởi môi trường, giúp nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. Các chức năng chính của thiết bị bao gồm:

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

Nguyên lý hoạt động của cầu dao VCB

Nguyên lý làm việc của máy cắt chân không 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 phóng điện và duy trì khả năng cách nhiệt tốt.
• Ngắt mạch: Khi có lệnh ngắt, bộ chấp hành sẽ tác động lên tiếp điểm chính, tách 2 tiếp điểm ra khỏi nhau.
• Dập tắt và cách ly hồ quang: Khi tiếp điểm tách ra, dòng điện sẽ tạo ra hồ quang, nhưng do môi trường chân không không có ion để duy trì quá trình đốt cháy 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 áp: Được thiết kế để làm việc trong hệ thống điện có điện áp lớn hơn 40kV.

Theo dòng điện định mức

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

Theo cấu trúc

• Máy cắt chân không loại 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.
• Cầu dao chân không dạng kéo: Có thể kéo ra khỏi tủ điện để bảo trì hoặc thay thế, giúp việc bảo trì, thay thế trở nên dễ dàng, 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 sử dụng rộng rãi trong các 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 ngừa sự cố chập mạch và duy trì sự 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 nguy cơ hư hỏng do quá tải hoặc đoản mạch.
• Giao thông điện: Trong hệ thống tàu hỏa, VCB giúp bảo vệ các thiết bị điện trên tàu và đảm bảo hệ thống cấp điện vận hành liên tục, an toàn.
• Công trình xây dựng: Được lắp đặt trong các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại, khu công nghiệp nhằm kiểm soát sự cố về điện và hạn chế nguy cơ cháy nổ do chập điện.
• 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 công suất lớn.

So sánh cầu dao VCB với ACB và SF6

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

Thương hiệu máy cắt chân không chất lượng

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

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

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

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