Tủ điện hạ thế nhận nguồn điện từ máy biến áp, máy phát điện hoặc dịch vụ tiện ích và phân phối qua các thiết bị chính, liên lạc và cấp nguồn. So với tủ điện đơn giản, thiết bị đóng cắt hạ thế được thiết kế cho dòng điện cao hơn, dòng sự cố, khả năng phân chia ngăn, khả năng bảo trì và điều khiển. Hướng dẫn này bao gồm việc lựa chọn ACB/MCCB, thanh cái, định mức ngắn mạch, cấu trúc cố định và kéo rút, sự phân tách, bảo vệ, an toàn hồ quang và thử nghiệm.
Thiết bị đóng cắt điện hạ thế là gì?
Tủ điện hạ thế là một tổ hợp lắp ráp sẵn tại nhà máy bao gồm các thiết bị đóng cắt và bảo vệ, thanh dẫn điện, mạch điều khiển, thiết bị đo lường và vỏ tủ dành cho các hệ thống có điện áp đến giới hạn hạ thế áp dụng. Các cấp điện áp thông thường bao gồm 400/230 V, 415/240 V, 480/277 V và 690 V xoay chiều (AC).
Một tủ phân phối điện có thể bao gồm nguồn chính vào, máy cắt liên lạc, nguồn máy phát vào, bộ chuyển đổi nguồn tự động, các nhánh ra, bộ khởi động động cơ, tụ bù và thiết bị đo đếm. Toàn bộ cụm thiết bị cần được kiểm chứng về độ tăng nhiệt và khả năng chịu ngắn mạch.
Các thành phần chính
- Máy cắt không khí: các vị trí chính và phụ với bảo vệ điện tử có thể điều chỉnh và định mức dòng điện cao.
- Aptomat khối (MCCB): các nhánh cấp nguồn và aptomat tổng nhỏ hơn với bộ ngắt nhiệt - từ hoặc điện tử.
- Thanh dẫn điện: các dây dẫn pha, trung tính và bảo vệ nối đất có giá đỡ và mối nối.
- Máy biến dòng và đồng hồ đo: dữ liệu đo lường dòng điện/điện áp, chất lượng điện năng và năng lượng.
- Hệ thống điều khiển truyền tải, liên động, I/O từ xa, truyền thông và cảnh báo.
- Phần đính kèm: các khoang, vách ngăn, cửa, không gian cáp và đường dẫn áp suất hồ quang.
Bảng so sánh và lựa chọn nhanh
Sử dụng bảng này như một phần tóm tắt nhanh về các quyết định kỹ thuật và mua sắm chính được giải thích trong bài viết.
| Khu vực quyết định | Ý nghĩa thực tiễn | Cần xác minh những gì |
|---|---|---|
| Thiết bị đóng cắt điện hạ thế là gì? | Tủ điện hạ thế là một tổ hợp lắp sẵn tại nhà máy bao gồm các thiết bị đóng cắt và bảo vệ, thanh dẫn, mạch điều khiển, thiết bị đo lường và vỏ tủ dùng cho các hệ thống có điện áp đến giới hạn hạ thế áp dụng. | Các dịch vụ tiêu biểu bao gồm điện áp xoay chiều 400/230 V, 415/240 V, 480/277 V và 690 V. |
| ACB và MCCB | ACB thường được sử dụng cho dịch vụ chính và liên động có dòng điện cao và có thể là loại rút kéo được. | Nó cung cấp các chức năng điều chỉnh thời gian dài, thời gian ngắn, tức thời và chạm đất. |
| Kết cấu cố định và kết cấu kéo ra | Các thiết bị cố định được bắt vít vào vị trí và có thể làm giảm chi phí và độ phức tạp. | Các khối rút kéo cung cấp các vị trí kết nối, thử nghiệm và cách ly, đồng thời có thể giảm thời gian thay thế. |
| Xếp hạng cơ bản | Xác định điện áp định mức, điện áp cách điện, khả năng chịu xung, tần số, dòng điện thanh dẫn, định mức trung tính, dòng điện chịu đựng ngắn hạn và thời gian, khả năng chịu dòng đỉnh, năng lực cắt của máy cắt, cấp bảo vệ vỏ (IP/NEMA) và... | Xếp hạng cụm lắp ráp và xếp hạng thiết bị không thể thay thế cho nhau. |
| Thiết kế thanh dẫn điện | Thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm phải đáp ứng được độ tăng nhiệt độ liên tục và các lực nhiệt/điện động do ngắn mạch. | Công tác chuẩn bị mối nối, hàn đắp, kiểm soát bu lông, giá đỡ, thông gió và các hiệu ứng tiệm cận đều quan trọng. |
ACB và MCCB
ACB thường được sử dụng cho dịch vụ chính và liên lạc dòng điện cao và có thể là loại rút kéo được. Nó cung cấp các chức năng điều chỉnh thời gian dài, thời gian ngắn, tức thời và chạm đất. MCCB có kích thước nhỏ gọn và phục vụ cho các mạch nhánh và mạch chính nhỏ hơn. Cả hai đều phải được lựa chọn dựa trên điện áp, dòng điện liên tục, khả năng cắt,${\text{ }}$danh mục sử dụng và tính phối hợp—chứ không chỉ dựa trên kích thước khung.
Kết cấu cố định và kết cấu kéo ra
Thiết bị cố định được bắt vít cố định tại chỗ và có thể làm giảm chi phí cũng như độ phức tạp. Các tủ kéo ra được cung cấp các vị trí kết nối, thử nghiệm và cách ly, đồng thời có thể giảm thời gian thay thế. Chúng yêu cầu các tấm chắn, chỉ báo vị trí và thiết bị liên động. Dự án cần phải biện minh cho tính có thể kéo ra được dựa trên nhu cầu sẵn có và bảo dưỡng thay vì quy định nó một cách tự động.
Xếp hạng cơ bản
Chỉ định điện áp định mức, điện áp cách điện, khả năng chịu xung, tần số, dòng điện thanh cái, định mức trung tính, dòng điện chịu ngắn mạch và thời gian, khả năng chịu đựng đỉnh, khả năng cắt của aptomat, cấp bảo vệ vỏ (IP/NEMA) và điều kiện môi trường xung quanh. Định mức của cụm lắp ráp và định mức của thiết bị không thể hoán đổi cho nhau.
Thiết kế thanh dẫn điện
Thanh cái đồng hoặc nhôm phải đáp ứng được độ tăng nhiệt độ liên tục và các lực nhiệt/điện động khi ngắn mạch. Việc chuẩn bị mối nối, mạ, kiểm soát bu lông, giá đỡ, thông gió và hiệu ứng lân cận là rất quan trọng. Các tải phi tuyến tính có thể đòi hỏi một dây trung tính đầy đủ hoặc quá khổ vì các sóng hài bậc ba cộng dồn trong dây trung tính.
Các hình thức ly thân
Sự phân cách bên trong chia các thanh cái, các khối chức năng và đầu cực bằng các vách ngăn hoặc tấm chắn. Các hình thức cao hơn có thể làm giảm tiếp xúc ngẫu nhiên và hỗ trợ việc bảo trì nhưng làm tăng không gian và chi phí. Cần chỉ định mục tiêu tiếp cận và tính liên tục thực tế; chỉ riêng số hình thức không cho phép thao tác trên các phần liền kề đang mang điện.
Phối hợp bảo vệ
Các thiết bị cài đặt bảo vệ nên tác động giải trừ thiết bị gần nhất trước trong khi vẫn bảo vệ cáp, máy biến áp và thanh dẫn điện. Xem xét các đặc tính thời gian - dòng điện, ngưỡng tức thời, hiệu ứng giới hạn dòng điện, dòng điện khởi động máy biến áp, dòng điện khởi động động cơ và thời gian giải trừ sự cố hồ quang. Khóa liên động chọn lọc theo vùng có thể cho phép giải trừ sự cố thanh cái nhanh chóng mà vẫn duy trì tính chọn lọc của tuyến phụ.
An toàn điện hồ quang
Lỗi hồ quang có thể giải phóng nhiệt lượng và áp suất dữ dội. Các biện pháp giảm thiểu bao gồm lắp ráp chắc chắn, chia ngăn, thanh dẫn điện cách ly, bảo trì, rơ le phát hiện hồ quang, ngắt dòng điện nhanh chóng, vận hành từ xa và cấu trúc chống hồ quang. Một bộ lắp ráp đã thử nghiệm hồ quang phải được lắp đặt đúng theo đường thông gió và điều kiện phòng đã thử nghiệm. Các quy trình làm việc an toàn vẫn đóng vai trò thiết yếu.
Chuyển mạch tự động và Hòa đồng bộ
Sơ đồ chính-phụ-chính truyền tải tải giữa hai máy biến áp. Thiết bị đóng cắt của máy phát điện có thể đồng bộ hóa các nguồn và chia sẻ tải. Hệ thống điều khiển phải ngăn chặn việc mắc song song ngoài ý muốn, kiểm tra tính ổn định của nguồn, quản lý thời gian chuyển mạch và cắt tải khi công suất nguồn bị hạn chế. Các khóa liên động cơ học và điện phải phù hợp với nguyên lý vận hành.
Tích hợp với thiết bị LBAJI
Thiết bị đóng cắt hạ thế thường tạo thành phần phân phối thứ cấp của Trạm biến áp lắp ghép sẵn YBM-12 hoặc Trạm biến áp hợp bộ năng lượng mới 35 kV. Bảo vệ trung thế phía nguồn có thể sử dụng Tủ điện trung thế KYN28A-12. Tổng trở máy biến áp và cấu hình vận hành quyết định mức sự cố hạ áp.
Kiểm tra chấp thuận tại nhà máy
FAT bao gồm các bước kiểm tra ngoại quan và kích thước, thông mạch hệ thống dây điện, kiểm tra độ bền điện và mạch bảo vệ, vận hành cơ khí, cài đặt máy cắt, khóa liên động, đo lường, truyền thông, logic chuyển đổi và mô phỏng cảnh báo. Bằng chứng thử nghiệm điển hình hoặc xác minh thiết kế phải bao gồm cấu trúc và định mức được chào thầu.
Danh sách kiểm tra thông số kỹ thuật
- Một sợi, điện áp, tần số và nối đất.
- Tải bình thường/khẩn cấp và dòng điện thanh cái.
- Dòng điện sự cố lớn nhất/nhỏ nhất và thời gian duy trì.
- Các chức năng bảo vệ chính, dự phòng và đường dây cung cấp.
- Kết cấu cố định/rút kéo và phân cách.
- Trung tính, đất, SPD và đo đếm.
- Logic truyền tải, tạo sinh và giao tiếp.
- Môi trường, vỏ bọc, đường vào cáp và khả năng tiếp cận.
- Tiêu chuẩn, kiểm tra, FAT và chạy thử.
Cách các thiết bị bảo vệ tủ điện hạ thế phối hợp hoạt động với nhau
ACB và MCCB cắt dòng sự cố, cầu chì cung cấp khả năng giới hạn dòng điện nhanh chóng, rơ-le hoặc bộ ngắt điện tử quyết định thời điểm hoạt động, và dao cách ly thiết lập trạng thái cô lập. Đặcσ tính dòng điện-thời gian của chúng phải phối hợp với nhau sao cho một sự cố nhánh không làm ngắt cầu dao tổng một cách không cần thiết.
Lắp đặt và bảo trì tủ điện hạ thế
Kiểm tra nhiệt độ phòng, hệ thống thông gió, giá đỡ cáp, tấm đệm cáp, độ liên kết, lực siết và khoảng cách làm việc trong quá trình lắp đặt. Việc bảo trì nên bao gồm kiểm tra trực quan, vệ sinh khi cần thiết, hoạt động cơ học, kiểm tra tiếp xúc và cách điện, kiểm tra bảo vệ và xem xét nhiệt độ bất thường hoặc nhật ký sự cố.
Tài liệu kỹ thuật và đọc thêm
Các nguồn độc lập sau đây hỗ trợ các tiêu chuẩn, thuật ngữ, phép tính và bối cảnh an toàn được thảo luận trong hướng dẫn này:
- Tiêu chuẩn thiết bị đóng cắt bọc kim loại IEC 62271-200 — Phạm vi, phân loại, điều kiện dịch vụ, thử nghiệm hồ quang nội bộ, các khóa liên động và các yêu cầu đối với thiết bị đóng cắt bọc kim loại dòng điện xoay chiều lên đến 52 kV.
- Tiêu chuẩn IEEE C37.121 hướng dẫn về trạm biến áp hợp bộ đóng cắt — Hướng dẫn phối hợp cho các khoang tủ đóng cắt và máy biến áp trong trạm biến áp trọn bộ ba pha.
- Các yêu cầu về an toàn điện năng của OSHA — Các yêu cầu an toàn đối với công tác thi công có liên quan đến thiết bị truyền tải và phân phối điện.
