thiết bị đóng cắt kèm theo

Hướng dẫn sử dụng sản phẩm tủ điện xoay chiều kín bằng kim loại, kiểu hộp, lắp đặt trong nhà XGN2-12(Z) 12kV.

1. Tổng quan sản phẩm

XGN2-12 (Z) là thiết bị đóng cắt AC dạng hộp cố định trong nhà 12kV, vỏ kim loại, một mô hình thiết bị đóng cắt cố định kinh điển được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực phân phối điện trung thế tại Trung Quốc. Với bộ ngắt mạch chân không làm thành phần ngắt mạch cốt lõi, thiết bị này sử dụng cấu trúc lắp đặt cố định, kín khoang, được bọc thép kim loại. Nó được thiết kế và sản xuất theo đúng các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế như GB 3906 "Thiết bị đóng cắt và điều khiển AC vỏ kim loại 3,6kV～40,5kV" và IEC 60298 "Thiết bị đóng cắt và điều khiển AC vỏ kim loại cho điện áp định mức trên 1kV và dưới 52kV". Thiết bị này có những ưu điểm cốt lõi như an toàn và độ tin cậy, khả năng ngắt mạch cao, bảo trì thuận tiện và khả năng mở rộng tốt, trở thành thiết bị phân phối điện lý tưởng cho các mạng lưới phân phối truyền thống, cung cấp điện công nghiệp và các trạm biến áp nhỏ.

Sản phẩm này chủ yếu được sử dụng cho việc phân phối, điều khiển và bảo vệ mạng lưới phân phối điện 10kV. Nó có thể thực hiện các chức năng như đóng cắt đường dây, cách ly sự cố và giám sát điện áp. Sản phẩm được ứng dụng rộng rãi trong các trường hợp như trạm phân phối điện đô thị, các doanh nghiệp công nghiệp và khai thác mỏ, nguồn điện phụ trợ cho nhà máy điện, nguồn điện cho giao thông đường sắt và kết nối lưới điện năng lượng mới, và đặc biệt phù hợp với điều kiện làm việc có yêu cầu độ tin cậy cao và nhu cầu vận hành thường xuyên.

   2. Cấu trúc cốt lõi và nguyên tắc làm việc

2.1 Thành phần cấu trúc cốt lõi

Sản phẩm sử dụng thiết kế khoang mô-đun và cấu trúc bảo trì phía trước và phía sau, bao gồm bốn khoang độc lập và các bộ phận hỗ trợ tạo thành một tổng thể:

1.   Khung tủ và lớp bảo vệ 

(1) Thùng được tạo thành bằng cách uốn và hàn CNC tấm thép cán nguội cường độ cao/tấm nhôm mạ kẽm có độ dày 2,0~2,5mm. Bề mặt được xử lý bằng phương pháp phốt phát hóa loại bỏ gỉ + phun tĩnh điện, có khả năng chống ăn mòn, chống gỉ, độ bền cơ học cao và khả năng chống động đất cấp 8, thích ứng với địa hình phức tạp và môi trường rung động.

(2) Tủ được chia thành bốn ngăn kim loại độc lập: ngăn máy cắt, ngăn thanh cái, ngăn cáp và ngăn rơle. Mỗi ngăn được cách ly hoàn toàn bằng vách ngăn kim loại nối đất, giúp ngăn chặn hiệu quả sự lan truyền của hồ quang sự cố và khí nhiệt độ cao, đồng thời ngăn ngừa sự mở rộng sự cố.

(3) Thiết kế cửa đôi phía trước và phía sau hỗ trợ lắp đặt treo tường. Các thao tác bảo trì của tất cả các thành phần chính và phụ có thể được hoàn thành ở phía trước/sau mà không cần dành không gian bảo trì bên, điều này giúp cải thiện đáng kể tỷ lệ sử dụng không gian của phòng phân phối điện.

(4) Các kênh xả áp suất định hướng được đặt ở phía trên và mỗi ngăn. Khi xảy ra sự cố hồ quang bên trong, khí có nhiệt độ và áp suất cao có thể được nhanh chóng dẫn đến một hướng an toàn để ngăn tủ bị nổ và đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành và bảo trì cũng như các thiết bị xung quanh.

2.   Các thành phần cốt lõi của mạch điện chính 

(1) Máy cắt chân không: Tiêu chuẩn với máy cắt chân không dòng ZN28, ZN63 (VS1) và các dòng khác, cơ cấu vận hành nam châm vĩnh cửu/lò xo tùy chọn, dòng điện định mức từ 630A đến 3150A, dòng ngắn mạch định mức lên đến 20kA đến 40kA, tuổi thọ cơ học ≥10.000 lần. Nó có ưu điểm là tốc độ cắt nhanh, khả năng dập tắt hồ quang mạnh và không cần bảo trì, và có thể thường xuyên chuyển tải và dòng ngắn mạch.

(2) Công tắc cách ly/công tắc nối đất: Được lắp đặt cùng với máy cắt mạch, sử dụng cơ cấu vận hành bằng tay để thực hiện cách ly điện và nối đất an toàn. Nó tạo thành khóa liên động bắt buộc với máy cắt mạch và cửa tủ thông qua khóa liên động cơ học, thực hiện nghiêm ngặt các chức năng "năm phòng ngừa".

(3) Hệ thống thanh cái: Sử dụng thanh cái bằng đồng mạ thiếc/thanh cái bằng nhôm, với khoảng cách cách điện đủ giữa các pha và với đất, khoảng cách rò rỉ ≥25mm/kV. Có thể tùy chỉnh thanh cái đôi hoặc thanh cái đơn có cấu trúc đường vòng để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của mạng lưới phân phối điện; khoang thanh cái được thiết kế kín để ngăn bụi và hơi ẩm xâm nhập và đảm bảo độ ổn định cách điện lâu dài.

(4) Các thành phần kết nối cáp: Khoang cáp có không gian rộng rãi, có thể chứa cáp điện áp cao với tiết diện 3×300mm² trở xuống và được trang bị kẹp cáp, đầu nối tiếp đất và máy biến dòng để thuận tiện cho việc lắp đặt cáp, tiếp đất và giám sát dòng điện.

3. Hệ thống điều khiển thứ cấp và khóa liên động

   (1) Khóa liên động cơ khí "năm biện pháp phòng ngừa": Thực hiện khóa liên động bắt buộc thông qua các cấu trúc cơ khí như thanh nối và chốt để đảm bảo:

① Ngăn chặn việc đóng/mở công tắc cách ly khi đang có tải;

        ② Ngăn ngừa việc đóng/mở sai cầu dao chân không;

        ③ Tránh đấu nối dây tiếp đất/ đóng công tắc tiếp đất khi đang có điện;

        ④ Ngăn không cho mạch đóng khi dây nối đất/công tắc nối đất đang đóng;

        ⑤ Ngăn ngừa việc vô tình đi vào khoang chứa động vật sống.

(2) Ngăn rơle thứ cấp: Tích hợp rơle bảo vệ, ampe kế, vôn kế, đèn báo và nút vận hành. Nó có thể được cấu hình với các chức năng bảo vệ như quá dòng, ngắt tức thời, trình tự không và quá áp, và hỗ trợ kết nối với các thiết bị bảo vệ tích hợp và hệ thống tự động hóa.

(3) Cơ chế vận hành: Bộ ngắt mạch sử dụng cơ chế vận hành bằng lò xo, có thể vận hành bằng tay/điện với mô-men xoắn vận hành nhỏ và đóng mở đáng tin cậy; công tắc cách ly/công tắc nối đất sử dụng vận hành bằng tay và được trang bị các chỉ báo vị trí để hiển thị trực quan trạng thái thiết bị.

2.2 Nguyên lý hoạt động

- Hoạt động bình thường: Máy cắt chân không đóng, công tắc cách ly ở vị trí đóng, dòng điện được phân phối qua thanh dẫn → máy cắt → cáp → tải phía hạ lưu; hệ thống thứ cấp giám sát các thông số hoạt động như dòng điện và điện áp theo thời gian thực.

- Thao tác mở: Kích hoạt cầu dao để mở bằng tay hoặc bằng điện nhằm ngắt dòng điện tải; để bảo trì, ngắt công tắc cách ly và đóng công tắc nối đất để thực hiện cách ly điện và nối đất an toàn cho đường dây.

- Bảo vệ sự cố: Khi xảy ra ngắn mạch, quá tải và các sự cố khác trên đường dây, rơle bảo vệ sẽ kích hoạt cầu dao mở nhanh chóng, ngắt mạch sự cố và tránh sự lan rộng của sự cố; sau khi khắc phục sự cố, có thể thực hiện thiết lập lại thủ công để khôi phục nguồn điện.

3. Thông số kỹ thuật cốt lõi (Phạm vi phủ sóng toàn diện, có thể tùy chỉnh)

| Danh mục Tham số | Thông số Kỹ thuật Cốt lõi | Mô tả Chi tiết |

|--------------------|---------------------|----------------------|

| Điện áp định mức | 12kV | Phù hợp với tiêu chuẩn lưới phân phối 10kV của Trung Quốc |

| Tần số định mức | 50Hz | Phù hợp với tiêu chuẩn tần số lưới điện |

| Dòng điện định mức | 630A / 1250A / 1600A / 2000A / 3150A | Phù hợp với mọi trường hợp, từ phân phối quy mô nhỏ đến tải công nghiệp quy mô lớn |

| Dòng điện ngắn mạch định mức | 20kA / 25kA / 31.5kA / 40kA (3 giây) | Có thể lựa chọn máy cắt chân không với các công suất cắt khác nhau tùy theo yêu cầu |

| Dòng điện chịu đựng cực đại định mức | 50kA / 63kA / 80kA / 100kA | Tương ứng với khả năng chịu đựng cực đại của dòng điện ngắn mạch |

| Loại công tắc chính | Bộ ngắt mạch chân không | Tùy chọn ZN28, ZN63 (VS1) và các mẫu khác, cơ cấu lò xo/nam châm vĩnh cửu |

| Cấp độ cách điện | Điện áp chịu được tần số nguồn: 42kV/1 phút; Điện áp chịu được xung sét: 75kV | Phù hợp với tiêu chuẩn GB 311 để đảm bảo độ tin cậy về cách điện |

| Cấp độ bảo vệ | IP30 (Tủ) / IP67 (Đầu nối cầu dao) | Ngăn ngón tay chạm vào các bộ phận mang điện; chống bụi và chống nước cho đầu nối cầu dao |

| Kích thước tủ | Chiều cao: 2200~2300mm; Chiều rộng: 1000~1200mm; Chiều sâu: 1200~1500mm | Kích thước có thể tùy chỉnh theo cấu hình |

| Tuổi thọ cơ học | Máy cắt mạch: ≥10.000 lần; Công tắc cách ly: ≥5.000 lần | Tuổi thọ cao của các bộ phận cốt lõi và chu kỳ hoạt động không cần bảo trì dài |

| Môi trường làm việc | Nhiệt độ: -25℃～+40℃; Độ ẩm: ≤95% (không ngưng tụ); Độ cao: ≤2000m (có thể tùy chỉnh cho vùng cao) | Thích ứng với hầu hết các môi trường trong nhà; cách nhiệt tăng cường cho khu vực vùng cao |

| Tiêu chuẩn thực hiện | GB 3906, IEC 60298, GB 311, DL/T 404 | Hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia, công nghiệp và quốc tế |

4. Ưu điểm cốt lõi của sản phẩm

4.1 Bảo vệ an toàn tối ưu và rủi ro vận hành có thể kiểm soát

1. Hệ thống khóa liên động "năm biện pháp phòng ngừa" hoàn chỉnh: Khóa liên động cơ khí bắt buộc loại bỏ các tai nạn về người và thiết bị do thao tác sai của con người ngay từ nguồn gây ra.

2. Bảo vệ chống sự cố hồ quang: Cách ly khoang + kênh xả áp định hướng giúp hạn chế hiệu quả sự lan truyền sự cố và đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành và bảo trì.

3. Hiệu suất cách điện tuyệt vời: Khoảng cách rò rỉ điện tăng lên và khoảng cách cách điện đủ lớn giúp thích ứng với môi trường khắc nghiệt như độ ẩm cao và ô nhiễm, đảm bảo khả năng cách điện ổn định và đáng tin cậy.

4. Cấu trúc vỏ kim loại kín: Vỏ kim loại hoàn toàn có khả năng nối đất giúp ngăn ngừa điện giật và nhiễu từ môi trường bên ngoài, đảm bảo vận hành an toàn hơn.

4.2 Hiệu suất cao và khả năng thích ứng với điều kiện làm việc phức tạp

1. Khả năng ngắt mạch cao và dòng điện lớn: Máy cắt mạch chân không có khả năng ngắt mạch mạnh mẽ, đáp ứng yêu cầu của các tình huống dòng điện lớn như trạm biến áp lớn và tải công nghiệp.

2. Khả năng thích ứng với hoạt động thường xuyên: Máy cắt điện có tuổi thọ cơ học cao, phù hợp với các ngành công nghiệp yêu cầu đóng ngắt thường xuyên như công nghiệp sắt thép và công nghiệp hóa chất.

3. Cấu hình thanh cái linh hoạt: Hỗ trợ thanh cái đơn, thanh cái đôi, thanh cái đơn có đường vòng và các cấu trúc khác, thích ứng với nhiều mạng lưới phân phối điện khác nhau.

4. Khả năng tương thích với mọi điều kiện hoạt động: Có thể hoạt động ổn định trong môi trường như -25℃~+40℃, vùng cao và độ ẩm cao mà không cần bất kỳ hạn chế đặc biệt nào về môi trường.

4.3 Bảo trì thuận tiện và chi phí vòng đời thấp

1. Thiết kế bảo trì theo từng khoang: Mỗi khoang hoạt động độc lập, có thể sửa chữa riêng biệt mà không ảnh hưởng đến hoạt động của các mạch khác.

2. Thiết kế bảo trì hai mặt: Cửa trước và cửa sau, lắp đặt treo tường, không cần không gian bảo trì bên hông, tỷ lệ sử dụng không gian cao.

3. Các bộ phận cốt lõi không cần bảo trì: Buồng dập tắt hồ quang của máy cắt mạch chân không không cần bảo trì, cấu trúc tổng thể không có bộ phận dễ hỏng, chi phí bảo trì thấp.

4. Giám sát trực quan: Được trang bị các chỉ báo vị trí và cửa sổ hiển thị thông số để kiểm tra trực quan tình trạng thiết bị và tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm tra hàng ngày.

4.4 Mở rộng thông minh cho tương lai

1. Nâng cấp thông minh: Có thể tích hợp các mô-đun giám sát cảm biến nhiệt độ, bảo vệ chống hồ quang, giám sát trực tuyến để thực hiện việc nhận biết trạng thái thiết bị.

2. Kết nối tự động hóa: Hỗ trợ các giao thức truyền thông như Modbus và IEC 61850, và có thể kết nối liền mạch với các hệ thống tự động hóa mạng lưới phân phối.

3. Khả năng tương thích với nhiều thiết bị bảo vệ: Có thể phối hợp với các thiết bị bảo vệ tích hợp và thiết bị đo lường, điều khiển phổ biến trong và ngoài nước để đáp ứng nhu cầu của lưới điện thông minh.

5. Các kịch bản ứng dụng điển hình

1. Mạng lưới phân phối đô thị: Sử dụng các công tắc đầu vào, đầu ra và phân vùng của các trạm phân phối 10kV để thực hiện phân phối điện và cách ly sự cố.

2. Các doanh nghiệp công nghiệp và khai thác mỏ: Được sử dụng để phân phối điện trong các nhà máy, mỏ, luyện kim và các ngành công nghiệp khác nhằm bảo vệ các tải quan trọng như động cơ và quạt.

3. Cung cấp điện phụ trợ cho nhà máy điện: Là thiết bị đóng cắt cho hệ thống cung cấp điện phụ trợ của nhà máy điện để đảm bảo cung cấp điện ổn định cho các hệ thống phụ trợ của máy phát điện.

4. Vận tải đường sắt: Được sử dụng cho hệ thống cung cấp điện kéo của tàu điện ngầm, đường sắt nhẹ và các phương tiện vận tải đường sắt khác để đảm bảo phân phối điện ổn định và đáng tin cậy.

5. Kết nối lưới điện năng lượng mới: Sử dụng làm thiết bị đóng cắt nối lưới cho các nhà máy điện mặt trời, điện gió và các nhà máy điện năng lượng mới khác để thực hiện truyền tải điện năng lượng mới một cách an toàn.

6. Cơ sở hạ tầng: Áp dụng cho những nơi có yêu cầu cao về độ tin cậy cung cấp điện như sân bay, bệnh viện và trung tâm dữ liệu.