Cấu tạo và Hoạt động của Tủ trung thế thứ cấp

Cấu tạo và Hoạt động của Tủ trung thế thứ cấp

Trong hệ thống phân phối điện hiện nay, tủ trung thế thứ cấp là thiết bị không thể thiếu tại các trạm biến áp, khu công nghiệp, tòa nhà cao tầng hoặc khu dân cư lớn. Với vai trò phân phối và bảo vệ nguồn điện ở cấp điện áp trung bình từ 7.2kV đến 24kV, tủ trung thế thứ cấp được thiết kế tối ưu cả về kỹ thuật và độ an toàn. Cùng tìm hiểu chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tủ trung thế thứ cấp qua bài viết dưới đây.

Thành phần chính

Ngăn cáp – ngăn máy cắt – ngăn đo lường

Một tủ trung thế thứ cấp tiêu chuẩn được chia thành nhiều khoang chức năng, đảm nhận các vai trò cụ thể:

Ngăn cáp: Đây là nơi kết nối cáp nguồn đến và cáp tải đi. Cáp được đấu nối bằng đầu cáp co nguội hoặc đầu cáp co nhiệt. Các sản phẩm tiêu biểu như đầu cáp co nguội 3M 24kV hoặc đầu cáp ELBOW ABB 3x185mm² thường được sử dụng để đảm bảo cách điện và khả năng vận hành ổn định trong môi trường ngoài trời hoặc trong nhà.

Ngăn máy cắt: Chứa máy cắt chân không (VCB) hoặc máy cắt SF6, dùng để đóng cắt mạch điện trong trường hợp cần thao tác hoặc khi có sự cố. Ngăn này tích hợp nhiều chức năng như điều khiển đóng cắt, hiển thị vị trí trạng thái, kết nối với rơ le bảo vệ.

Ngăn đo lường: Được bố trí các thiết bị đo như biến dòng (CT), biến điện áp (VT), công tơ đo đếm điện năng, hỗ trợ cho việc giám sát và phân tích thông số hệ thống.

Relay bảo vệ – biến dòng/áp – đèn tín hiệu

Relay bảo vệ trung thế là “bộ não” của tủ. Thiết bị này liên tục giám sát dòng điện, điện áp, tần số và phát hiện các sự cố như chạm đất, ngắn mạch, quá dòng. Khi phát hiện sự cố, relay sẽ truyền lệnh để máy cắt tác động, cách ly phần hư hỏng ra khỏi hệ thống.

Biến dòng (CT) và biến áp (VT) cung cấp tín hiệu chính xác về dòng điện và điện áp, giúp relay và thiết bị đo vận hành hiệu quả. Tùy loại tủ mà các biến dòng này được tích hợp sẵn hoặc gắn ngoài qua cảm biến kết hợp SeSmart RMU ABB.

Đèn tín hiệu LED giúp cảnh báo trạng thái tủ như: nguồn có/không, đóng/mở máy cắt, báo sự cố hoặc chỉ thị pha. Đây là thành phần quan trọng hỗ trợ người vận hành theo dõi tình trạng hoạt động của tủ trung thế một cách trực quan.

Công nghệ cách điện sử dụng

Tủ trung thế cách điện SF6

Tủ trung thế SF6 là dòng tủ được sử dụng phổ biến trong mạng lưới điện phân phối thứ cấp hiện đại nhờ tính năng cách điện vượt trội, kích thước nhỏ gọn và độ bền cao. Khí SF6 có khả năng cách điện và dập hồ quang tốt, giúp giảm thiểu rủi ro sự cố điện.

Một ví dụ tiêu biểu là tủ RMU ABB SafeRing DeV 35kV, thiết kế khép kín, sử dụng khí SF6 làm môi trường cách điện chính. Tủ này có thể tích hợp 2–5 ngăn, linh hoạt tùy theo nhu cầu lắp đặt trong trạm kiosk hoặc trạm treo ngoài trời.

Tủ SF6 còn có khả năng vận hành trong điều kiện khắc nghiệt, không yêu cầu nhiều về bảo trì nhờ thiết kế kín hoàn toàn, tránh ảnh hưởng từ bụi bẩn, độ ẩm và côn trùng.

Tủ trung thế cách điện không khí (AIS)

Tủ trung thế AIS (Air Insulated Switchgear) sử dụng không khí làm môi trường cách điện. Đây là loại tủ truyền thống, dễ bảo trì, có giá thành thấp hơn so với dòng SF6 hoặc SIS. Tuy nhiên, kích thước tủ AIS thường lớn hơn và yêu cầu không gian lắp đặt rộng hơn.

Trong thực tế, dòng tủ ABB CCF 24kV là đại diện cho AIS với thiết kế 3 ngăn gồm 2 ngăn cầu dao phụ tải và 1 ngăn liên động cầu chì. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các công trình không gian rộng như trạm điện trong khu công nghiệp, nhà máy xử lý nước, hoặc trạm cắt trung gian.

Tủ trung thế cách điện rắn Solid Insulated (SIS)

Tủ SIS cách điện rắn là công nghệ mới, sử dụng vật liệu epoxy hoặc polyurethane để bao bọc các phần dẫn điện, tạo lớp cách điện chắc chắn và an toàn. Đây là giải pháp thân thiện môi trường, không dùng khí SF6, đáp ứng các tiêu chuẩn về giảm phát thải khí nhà kính.

Tủ SIS có thiết kế kín, gọn nhẹ, dễ dàng tích hợp vào hệ thống tủ RMU thông minh, đặc biệt phù hợp trong môi trường đô thị, nơi yêu cầu cao về độ an toàn và tính thẩm mỹ.

Nhiều sản phẩm SIS còn tích hợp sẵn relay kỹ thuật số, cảm biến dòng áp, sẵn sàng kết nối với hệ thống SCADA hoặc IoT phục vụ vận hành tự động.

Nguyên lý đóng cắt – phối hợp bảo vệ

Nguyên lý đóng cắt trong tủ trung thế được thực hiện qua mạch điều khiển – relay – máy cắt. Khi có dòng sự cố (ví dụ: ngắn mạch), relay sẽ nhận tín hiệu từ biến dòng, xử lý trong vài mili giây và truyền lệnh đến máy cắt để cô lập sự cố. Máy cắt hoạt động tức thời nhờ hệ thống lò xo tích năng hoặc động cơ đóng cắt, bảo vệ an toàn cho thiết bị và người vận hành.

Phối hợp bảo vệ trong hệ thống tủ trung thế được tính toán sao cho đảm bảo vùng sự cố bị cách ly mà không ảnh hưởng đến phần còn lại. Relay trung thế thường được cấu hình với các mức tác động như:

Bảo vệ quá dòng (O/C)

Bảo vệ chạm đất (E/F)

Bảo vệ quá áp/áp thấp

Với cảm biến kết hợp SeSmart được gắn trong các tủ như RMU ABB CCV 24kV, người vận hành dễ dàng giám sát dòng sự cố, trạng thái đóng cắt từ xa và kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm qua giao thức Modbus hoặc IEC 61850.

Nếu bạn đang tìm kiếm Tủ trung thế thứ cấp chất lượng cao, liên hệ cho chúng tôi qua thông tin bên dưới: