Máy cắt trung thế VCB

Cách gọi tên VCB xuất phát từ đâu?

VCB là viết tắt của từ Vacuum Circuit Breaker, còn gọi là Máy cắt chân không. Đây cũng là cách gọi ghép 3 chữ cái đầu tiên theo tên tiếng Anh như nhiều thiết bị đóng cắt khác mà chúng ta đã biết như:

• ACB (Air Circuit Breaker),
• MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) hay còn gọi là Aptomat,
• ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker),
• RCCB (Residual Current Circuit Breaker),
• RCBO (Residual Circuit Breaker with Overload),
• MCB (Miniature Circuit Breaker),

3. Nguyên lý làm việc của Máy cắt chân không VCB

Là máy cắt có bộ phận dập hồ quang bằng chân không. Ở loại máy cắt chân không này, tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động được gắn trong buồng chân không được bịt kín hoàn toàn. Hồ quang được dập tắt trong môi trường chân không cao. VCB được sử dụng chủ yếu cho cấp điện áp từ 12kV đến 36kV.

Môi trường chân không là môi trường cách điện lý tưởng. Độ bền điện của chân không gấp hơn 30 lần so với độ bền điện của không khí, ở điều kiện tiêu chuẩn. Trong môi trường chân không, mật độ không khí hầu như không có, nên khả năng ion hóa trong chân không hầu như không tồn tại, nên thời gian cháy của hồ quang bé.

Thực tế, các máy cắt chân không VCB vẫn áp dụng kiểu cắt điện truyền thống. Tuy nhiên, sự khác biệt ở chỗ là thay vì sử dụng lò xo cũ, thì máy được tác động bằng nam châm. Bên cạnh đó, hoạt động của khí cụ điện này được thiết kế với đặc điểm “không cần bảo trì” vì thế khả năng hoạt động của nó luôn đạt đến độ chính xác cao và rất ít khi xảy ra các sự cố sai tiêu chuẩn kỹ thuật.

Khi xảy ra sự cố (ngắn mạch…) dòng điện tăng cao, role nhận tín hiệu và truyền lệnh để máy cắt sẽ thực hiện hành động cắt. Khi hai tiếp điểm tách rời nhau, hồ quang xuất hiện làm cho nhiệt độ tăng cao. Do quá trình ion hóa, bề mặt tiếp xúc của hai tiếp điểm Máy cắt chân không VCB bị bay hơi tạo nên plasma làm đầy khoảng không ở vùng điện cực.

Mật độ hơi kim loại bay ra từ tiếp điểm phụ thuộc vào dòng điện hồ quang. Khi dòng điện giảm thì tốc độ bay hơi giảm. Tại thời điểm dòng điện đi bằng 0 (không), hơi kim loại mất tính dẫn điện; và nhanh chóng khuếch tán ra môi trường xung quanh (do môi trường xung quanh là chân không nên không bị ảnh hưởng bởi các phân tử khí). Do đó, độ bền điện ở khoảng không giữa hai tiếp điểm của máy cắt chân không được phục hồi. Cường độ hồi phục trong một vài giây đầu tiên là 1 kV / μs giây, đối với dòng hồ quang 100A.

Vỏ cách điện làm bằng vật liệu composit hình trụ. Tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động dạng tròn, và thường làm bằng kim loại gồm: Crom – đồng, có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt và dập hồ quang thuận lợi.

3.1. Dòng điện băm hồ quang trong máy cắt chân không

Dòng điện băm hồ quang là dòng điện mà tại đó hồ quang bị dập tắt trước khi dòng điện bằng 0 (không). Do đó, dòng điện băm càng nhỏ thì khả năng phục hồi độ bền điện càng lớn, điều kiện cháy lặp lại của hồ quang càng giảm. Dòng băm hồ quang này được khảo sát chủ yếu trong Vacuum Circuit Breaker (VCB) và Air Blast Circuit Breaker, không có hiện tượng trong máy cắt dầu (Oil Circuit Breaker).

Về cơ bản, trong máy cắt dầu (Oil Circuit Breaker), điều khiển hồ quang tỷ lệ thuận với dòng sự cố hoặc dòng điện bị gián đoạn. Như vậy, trong một máy cắt, năng lượng dập tắt tỷ lệ với dòng điện bị gián đoạn (tức dòng điện về 0 (không) thì hồ quang mới bị dập tắt). Do đó, không thể dập tắt hồ quang trước khi dòng điện đạt trị số không.

Dòng điện băm trong máy cắt chân không VCB phụ thuộc vào áp suất hơi và đặc tính phát xạ điện tử của vật liệu tiếp xúc. Vật liệu gồm crom – đồng (40% Cr và 60% Cu) thích hợp nhất để cấu thành tiếp tiếp điểm máy cắt chân không. Bởi ở vật liệu này, dòng băm dao động trong quãng (1A đến 5A), thời gian cháy của hồ quang bé hơn 15ms.

Mô tả cấu tạo của máy cắt chân không VCB

4. Cấu tạo của máy cắt chân không VCB

Các sản phẩm máy cắt chân không VCB trên thị trường đều được cấu tạo với 4 bộ phận chính sau:

1 -  Mạch vòng dẫn điện của máy cắt chân không VCB: là bộ phận dẫn điện vào và lấy điện ra. Bộ phận mạch vòng dẫn điện được cấu tạo gồm 3 phần:

• Thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh: hai thanh này thường có tiết diện hình tròn và hình chữ nhật được làm từ đồng.
• Đầu nối: làm nhiệm vụ tạo lực ép cần thiết để điện trở tiếp xúc nhỏ hơn giá trị cho phép.
• Tiếp điểm: thường ở dạng hình nón cụt và được sản xuất từ vật liệu là đồng cadini nhằm đáp ứng được nhu cầu hoạt động trong dòng điện lớn.

2 -  Buồng dập hồ quang của máy cắt chân không VCB: đối với máy cắt chân không VCB, buồng dập hồ quang được coi là bộ phận quan trọng nhất, được cấu tạo là buồng kín trong đó có độ chân không cao nhằm đóng cắt hồ quang phát sinh, và hồ quang này được dập tắt trong môi trường chân không. Buồng dập hồ quang là nơi chứa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động.

3 - Cơ cấu truyền động của máy cắt chân không VCB: máy cắt chân không VCB sử dụng cơ cấu truyền động lực kết hợp nam châm điện để ngắt dòng điện.

4 -  Kết cấu bộ phận dẫn điện trong máy cắt chân không VCB được quy định mỗi pha sử dụng một buồng dập hồ quang, bởi vậy việc cách điện giữa các pha thường sử dụng sứ trụ và chỉ cần tính toán dòng điện đầu ra và đầu vào là được.

Mô tả cấu tạo của máy cắt chân không VCB

5. Đặc điểm của máy cắt chân không VCB

Khi quyết định lựa chọn khí cụ này, khách hàng cần nắm được những đặc điểm cơ bản của nó như sau:

5.1. Ưu điểm máy cắt chân không VCB

• Máy cắt chân không VCB sử dụng công nghệ chân không; là công nghệ tiên tiến được sử dụng rộng rãi dùng trong cấp điện trung áp. Bên cạnh đó VCB không ngừng cải tiến để phù hợp với những công nghệ hiện đại nhất, những tiêu chuẩn khắt khe nhất về điện.
• Với thiết kế nhỏ gọn, tiện lợi khi sử dụng. Ví dụ điển hình như: từ cấp điện áp 15kV được giảm liên tục và có thể đạt mức 1kV, buồng dập hồ quang tại thời điểm ban đầu là 180mm đến hiện nay kích thước chỉ còn 50mm, thay vì sử dụng vật liệu đồng nguyên chất và các hợp kim Cu-Bi thì ngày nay máy cắt chân không VCB đã được thay thế bằng hợp kim cao cấp Cu-Cr.
• Máy cắt chân không VCB khi sử dụng không cần phải bảo hành hay bảo dưỡng phức tạp như khi sử dụng máy cắt không khí ACB.
• Đặc biệt, với máy cắt chân không khi hết hạn sử dụng, thì buồng cắt chân không có thể tái chế lại, không vứt bỏ đi linh kiện này, vì thế, rất thân thiện mới môi trường sống.
• Tuổi thọ dài: máy cắt chân không VCB được sản xuất với công nghệ tiên tiến nhờ áp dụng kỹ thuật hàn điện hiện đại trong lò chân không, chính vì điều này sẽ làm tăng tuổi thọ cho VCB, đạt tối thiểu 20 năm. Từ đó giúp người dùng tiết kiệm chi phí thay thế đổi mới một cách hiệu quả.

5.2. Nhược điểm của máy cắt chân không VCB

• Các loại máy cắt chân không VCB thường thì không có linh kiện để sửa chữa, hoặc khó sửa chữa. Vì thế, khi VCB này hết hạn sử dụng, sẽ phải thay mới.
• Dòng máy này chỉ thích hợp sử dụng cho cấp điện áp từ 35kV trở xuống.
• Khí cụ điện này yêu cầu công nghệ sản xuất rất cao.

5.3. Công dụng của máy cắt chân không VCB

Hiện nay, các sản phẩm máy cắt chân không VCB đang được sử dụng để đóng cắt, nhằm bảo vệ mạch điện trong các trường hợp quá tải và ngắn mạch. Khí cụ điện này có thể rút ngắn được thời gian gián đoạn mạch. Từ đó, giúp các đặc tính chống ngắn mạch điện được tăng lên cao hơn. Đây là cách để củng cố các vật liệu cách điện khi thi công các công trình một cách hiệu quả.

6. Các thương hiệu nổi tiếng sản xuất máy cắt chân không VCB

Hiện nay, thị trường cung cấp máy cắt chân không VCB rất đa dạng và phong phú; nhiều chủng loại cùng với nhiều thương hiệu khác nhau. Khách hàng có thể cân nhắc chọn cho mình một thương hiệu uy tín nhằm có được sự yên tâm nhất trong quá trình sử dụng, cũng như sự chọn lựa đầu tư sao cho chi phí thấp nhất có thể.

Tiêu biểu như các hãng sản xuất danh tiếng sau đây:

6.1. Máy cắt chân không VCB Schneider Electric

Rất nhiều khách hàng hài lòng khi chọn máy cắt chân không VCB Schneider Electric. Thiết kế của máy cắt chân không VCB Schneider luôn có kích thước nhỏ gọn, kiểu dáng đơn giản và dễ sử dụng. Nó không chỉ có khả năng hoạt động rộng rãi trong các mạch điện công nghiệp mà còn có tuổi thọ cao và không tốn chi phí bảo hành, bảo dưỡng trong quá trình sử dụng. Không chỉ với các thiết bị điện dân dụng, mà còn với các thiết bị điện công nghiệp, và đặc biệt với các sản phẩm máy cắt chân không, Schneider đã áp dụng các tiêu chuẩn cao nhất nhằm mang đến thị trường những khí cụ hiện đại, chất lượng cao hơn nhiều so với các thương hiệu khác.

6.2. Máy cắt chân không VCB Mitsubishi

Thương hiệu đến từ Nhật. Sản phẩm được sản xuất dựa trên tiêu chuẩn hàng đầu nên khi sử dụng sẽ có được hiệu quả cao trong việc bảo vệ hệ thống mạch điện một cách tối ưu nhất.

6.3. Máy cắt chân không VCB ABB

Được sản xuất theo công nghệ tiên tiến đến từ Thụy Sỹ. Các sản phẩm máy cắt chân không của hãng ABB được thị trường đánh giá rất cao về chất lượng, độ bền và hiệu quả sử dụng. Dòng sản phẩm này hiện có giá bán phù hợp với điều kiện kinh tế của người dùng Việt nên nó đang có khả năng cạnh tranh rất lớn trên thị trường.

6.4. Máy cắt chân không VCB LS

LS được biết đến trên thị trường là một thương hiệu sản xuất các thiết bị đóng cắt nổi tiếng đến từ Hàn Quốc. Hiện nay, máy VCB của LS đang được ứng dụng trong rất nhiều công trình.