LBS trong tủ trung thế là gì? Cấu tạo, nguyên lý và công dụng

Trong lĩnh vực điện trung thế, LBS là một thiết bị đóng cắt quan trọng đảm bảo an toàn và vận hành hiệu quả hệ thống điện. Bài viết này của Sài Gòn Sinco sẽ phân tích chi tiết về LBS trong tủ trung thế, từ khái niệm cơ bản đến cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và công dụng của thiết bị này trong hệ thống điện trung thế.

LBS là gì?

LBS (Load Break Switch) hay còn gọi là dao cắt có tải, là thiết bị đóng cắt điện được sử dụng trong hệ thống điện trung thế để đóng hoặc cắt mạch điện khi đang có dòng điện chạy qua. Đây là thiết bị quan trọng trong tủ trung thế, đóng vai trò như một "cầu dao" an toàn cho hệ thống điện.

LBS được thiết kế để hoạt động ở điện áp trung bình (thường từ 6kV đến 35kV) và có khả năng đóng, cắt dòng điện tải bình thường mà không gây ra hồ quang kéo dài hoặc hư hỏng thiết bị. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng LBS không có khả năng cắt dòng ngắn mạch như các thiết bị bảo vệ chuyên dụng khác như máy cắt.

Trong hệ thống phân phối điện, LBS đóng vai trò then chốt trong việc phân đoạn lưới điện, cách ly sự cố, bảo trì thiết bị và đảm bảo an toàn cho người vận hành.

LBS là gì

Cấu tạo của LBS trong tủ trung thế

Để thực hiện chức năng đóng ngắt dòng điện một cách an toàn khi có tải, LBS được cấu thành từ nhiều bộ phận quan trọng. Dưới đây là các thành phần cấu tạo cơ bản thường thấy ở một LBS:

• Bộ phận cầu dao phụ tải (LBS chính): Đây là thành phần cốt lõi, trực tiếp thực hiện nhiệm vụ đóng hoặc ngắt mạch điện trung thế. Điểm đặc trưng của bộ phận này là nó được tích hợp sẵn buồng dập hồ quang để xử lý an toàn hồ quang điện phát sinh khi thao tác cắt tải. Cần lưu ý, LBS thường không có cuộn đóng, cuộn cắt và bộ điều khiển tự động phức tạp như máy cắt Recloser, mà tập trung vào chức năng đóng cắt tải cơ bản.

• Hệ thống cách điện: Để đảm bảo an toàn cho người vận hành và bảo vệ các bộ phận mang điện khỏi tiếp xúc không mong muốn hoặc tác động từ môi trường, hệ thống cách điện là không thể thiếu. Hệ thống này bao gồm các vật liệu cách điện chuyên dụng được bố trí giữa các phần tử mang điện, giữa phần mang điện với vỏ tủ, và đôi khi bao gồm cả các dụng cụ hỗ trợ thao tác như sào cách điện hay ghế cách điện khi vận hành thủ công.

• Cơ cấu truyền động (Cơ cấu thao tác): Bộ phận này cho phép người vận hành thực hiện thao tác đóng hoặc ngắt LBS. Cơ cấu truyền động có thể được thiết kế cho việc thao tác bằng tay trực tiếp (qua tay gạt hoặc cần thao tác) hoặc có khả năng kết hợp với bộ điều khiển từ xa (nếu LBS được trang bị tính năng này). Một số hệ thống LBS hiện đại có thể đi kèm với tủ điều khiển riêng biệt để thực hiện thao tác từ xa một cách thuận tiện.

• Buồng dập hồ quang: Đây là một trong những bộ phận quan trọng nhất, quyết định khả năng cắt tải của LBS. Khi LBS ngắt mạch điện đang có dòng tải chạy qua, hồ quang điện sẽ xuất hiện. Buồng dập hồ quang có nhiệm vụ khống chế, làm nguội và dập tắt hồ quang này một cách nhanh chóng, đảm bảo an toàn cho thiết bị và ngăn ngừa các sự cố lan rộng.

• Vỏ tủ bảo vệ: Toàn bộ các bộ phận của LBS thường được đặt trong một vỏ tủ chắc chắn. Vỏ tủ này thường được làm từ tôn dày, được xử lý bề mặt bằng sơn tĩnh điện hoặc mạ kẽm để tăng độ bền. Chức năng chính của vỏ tủ là bảo vệ các thiết bị nhạy cảm bên trong khỏi các tác động từ môi trường như bụi bẩn, hơi ẩm, va đập cơ học, đồng thời đảm bảo chức năng cách điện cần thiết ở cấp điện áp trung thế.

• Các phụ kiện đi kèm (tùy chọn): Tùy theo thiết kế và yêu cầu cụ thể, LBS có thể được trang bị thêm các phụ kiện như đồng hồ đo lường (Ampe kế, Volt kế), biến dòng điện (CT), thiết bị chỉ báo trạng thái đóng/mở, các đầu nối cáp chuyên dụng và các bộ phận bảo vệ bổ sung khác để tăng cường chức năng và tiện ích sử dụng.

Sự kết hợp hài hòa và chính xác của các thành phần cấu tạo này giúp LBS thực hiện hiệu quả vai trò của mình trong hệ thống điện trung thế.

Cấu tạo của LBS trong tủ trung thế

Nguyên lý hoạt động của LBS

Nguyên lý hoạt động của LBS dựa trên việc đóng cắt các tiếp điểm trong một môi trường có khả năng dập tắt hồ quang điện sinh ra do dòng điện tải. Quá trình này diễn ra như sau:

Quá trình cắt (Mở mạch)

Khi có lệnh cắt LBS (bằng tay hoặc bằng động cơ), cơ cấu truyền động sẽ tác động:

1. Tiếp điểm chính mở trước: Các tiếp điểm chính, nơi dòng điện chủ yếu chạy qua, sẽ tách ra trước. Lúc này, toàn bộ dòng điện tải sẽ được chuyển sang chạy qua các tiếp điểm hồ quang.

2. Tiếp điểm hồ quang mở sau và sinh hồ quang: Tiếp theo, các tiếp điểm hồ quang bắt đầu tách ra. Do vẫn còn dòng điện chạy qua, một hồ quang điện sẽ hình thành giữa hai đầu tiếp điểm hồ quang.

3. Dập tắt hồ quang: Hồ quang này ngay lập tức được kéo dài và đưa vào buồng dập hồ quang. Tại đây, tùy theo công nghệ (ví dụ như trong môi trường khí SF6, hồ quang sẽ bị làm nguội nhanh chóng và các ion mang điện bị khử), hồ quang sẽ bị dập tắt. Quá trình dập tắt hồ quang diễn ra rất nhanh để đảm bảo an toàn và tránh hư hỏng thiết bị.

4. Mạch được ngắt hoàn toàn: Sau khi hồ quang được dập tắt, mạch điện coi như được ngắt hoàn toàn.

Quá trình đóng (Nối mạch)

Khi có lệnh đóng LBS:

1. Tiếp điểm hồ quang đóng trước: Cơ cấu truyền động sẽ làm cho các tiếp điểm hồ quang tiếp xúc với nhau trước. Nếu có sự chênh lệch điện áp giữa hai phía, một hồ quang nhỏ có thể xuất hiện khi chúng gần chạm nhau, nhưng tiếp điểm hồ quang được thiết kế để chịu đựng điều này.

2. Tiếp điểm chính đóng sau: Sau khi tiếp điểm hồ quang đã đóng chắc chắn, các tiếp điểm chính sẽ đóng lại. Lúc này, dòng điện chủ yếu sẽ chạy qua tiếp điểm chính do điện trở của chúng thấp hơn.

3. Mạch được kết nối hoàn toàn: LBS ở trạng thái đóng hoàn toàn, cho phép dòng điện tải chạy qua bình thường.

Điểm mấu chốt trong nguyên lý hoạt động của LBS chính là khả năng kiểm soát và dập tắt hồ quang điện một cách hiệu quả khi thực hiện thao tác cắt tải. Đây là điều làm nên sự khác biệt và vai trò quan trọng của LBS trong các tủ điện trung thế.

Nguyên lý hoạt động của LBS

Phân loại LBS trong tủ điện trung thế

Dưới đây là một số cách phân loại LBS phổ biến mà Sài Gòn Sinco thường gặp:

Theo môi trường dập hồ quang

Đây là cách phân loại quan trọng nhất, ảnh hưởng trực tiếp đến cấu tạo và hiệu suất của LBS.

• LBS dập hồ quang bằng khí SF6: Loại này rất phổ biến do khí SF6 có đặc tính cách điện và dập hồ quang vượt trội. Buồng dập hồ quang được nạp đầy khí SF6 với áp suất nhất định.

• LBS dập hồ quang bằng dầu: Dầu cách điện cũng được sử dụng làm môi trường dập hồ quang. Khi hồ quang phát sinh, dầu sẽ bị phân hủy, tạo ra khí làm mát và dập tắt hồ quang.

• LBS dập hồ quang bằng không khí (hoặc thổi khí): Thường dùng cho các cấp điện áp thấp hơn trong dải trung thế hoặc các ứng dụng đơn giản. Hồ quang được kéo dài và làm mát tự nhiên trong không khí hoặc bằng luồng khí thổi.

• LBS dập hồ quang bằng chân không (Vacuum LBS): Mặc dù buồng dập hồ quang chân không thường gắn liền với máy cắt chân không (VCB), một số LBS cũng sử dụng công nghệ này, cung cấp khả năng cắt tốt và tuổi thọ cao.

Theo cách thức lắp đặt và sử dụng

• LBS lắp đặt trong nhà (Indoor LBS): Được thiết kế để vận hành trong môi trường được che chắn, bên trong các tủ điện RMU, trạm kios, nhà trạm biến áp.

• LBS lắp đặt ngoài trời (Outdoor LBS): Có cấu tạo chịu được các điều kiện thời tiết khắc nghiệt như mưa, nắng, bụi bẩn, thường được lắp trên cột điện.

Theo cơ cấu thao tác

• LBS thao tác bằng tay: Người vận hành sử dụng sào thao tác chuyên dụng hoặc tay gạt trực tiếp trên LBS để đóng cắt.

• LBS thao tác bằng động cơ: Được trang bị động cơ điện, cho phép đóng cắt từ xa thông qua các nút nhấn, hệ thống SCADA, hoặc tự động theo một kịch bản đã lập trình.

Theo việc có hay không có cầu chì phối hợp

• LBS đơn thuần: Chỉ thực hiện chức năng đóng cắt tải.

• LBS kết hợp cầu chì (LBS-Fuse Combination): LBS được lắp đặt nối tiếp với cầu chì trung thế. LBS đảm nhận việc đóng cắt tải thông thường, còn cầu chì sẽ bảo vệ chống quá tải nặng và ngắn mạch. Đây là giải pháp phổ biến cho việc bảo vệ máy biến áp phân phối.

Công dụng của LBS trong tủ điện trung thế

Những công dụng chính của LBS bao gồm:

• Đóng cắt mạch điện có tải một cách an toàn: Đây là công dụng cơ bản và quan trọng nhất. LBS cho phép người vận hành đóng hoặc ngắt một phần của lưới điện hoặc một thiết bị (như máy biến áp) đang mang tải bình thường mà không gây nguy hiểm do hồ quang điện.

• Phân đoạn, cô lập sự cố: Khi có sự cố xảy ra trên một nhánh nào đó của lưới điện, LBS có thể được sử dụng (thường là sau khi máy cắt đầu nguồn đã ngắt) để cô lập phần bị sự cố, giúp nhanh chóng khôi phục điện cho các khu vực không bị ảnh hưởng.

• Tạo điểm cách ly an toàn cho công tác bảo trì, sửa chữa: Trước khi tiến hành bảo trì, sửa chữa các thiết bị như máy biến áp, tụ bù, hoặc một đoạn đường dây, việc mở LBS ở cả hai phía của thiết bị/đoạn đường dây đó (cùng với các biện pháp an toàn khác) sẽ tạo ra một khoảng hở cách điện rõ ràng, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho nhân viên công tác.

• Bảo vệ quá tải và ngắn mạch (khi kết hợp với cầu chì): Trong cấu hình LBS-Fuse, LBS thực hiện việc đóng cắt tải, còn cầu chì trung thế sẽ tự động ngắt mạch khi xảy ra dòng điện quá tải lớn hoặc ngắn mạch, bảo vệ thiết bị phía sau (thường là máy biến áp) khỏi hư hỏng. Đây là giải pháp bảo vệ hiệu quả và kinh tế cho nhiều trạm biến áp phân phối.

• Nâng cao độ linh hoạt và độ tin cậy cung cấp điện: Bằng cách sử dụng LBS để tạo ra các cấu hình mạch vòng (ring circuit) hoặc kết nối liên thông giữa các nguồn, người vận hành có thể dễ dàng chuyển đổi nguồn cấp, giảm thiểu thời gian mất điện khi có sự cố hoặc cần bảo dưỡng.

• Sử dụng trong các tủ Ring Main Unit (RMU): LBS là thành phần không thể thiếu trong các tủ RMU, giúp kết nối, bảo vệ và phân phối điện năng trong các mạng lưới điện đô thị và công nghiệp.

Tóm lại, LBS trong tủ điện trung thế là một khí cụ điện đa năng, không chỉ thực hiện thao tác đóng cắt đơn thuần mà còn góp phần quan trọng vào việc đảm bảo an toàn, nâng cao độ tin cậy và tính linh hoạt của hệ thống phân phối điện. Việc lựa chọn và sử dụng đúng loại LBS phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và điều kiện vận hành là vô cùng cần thiết. Hy vọng Sài Gòn Sinco đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích!

CTY TNHH TM XÂY LẮP CÔNG NGHIỆP SÀI GÒN (SINCO ENGINEERING): 

Công Ty TNHH Thương Mại Xây Lắp Công Nghiệp SÀI GÒN Sinco - nhà sản xuất và phân phối thiết bị điện hàng đầu tại Việt Nam. Chúng tôi cung cấp tủ điện, máy biến áp và nhiều sản phẩm chất lượng khác.

• Địa chỉ: 489/9 Mã Lò, Khu phố 1, Phường Bình Hưng Hòa A, Bình Tân, Hồ Chí Minh
• Hotline: 0946556058 - 0914510058
• Email: saigonsinco@gmail.com
• Website: https://www.saigonsinco.com

MỜI QUÝ KHÁCH XEM THÊM CÁC SẢN PHẨM KHÁC CỦA CHÚNG TÔI TẠI ĐÂY: