Trong lưới phân phối trung thế, một sự cố thoáng qua trên đường dây có thể làm gián đoạn điện dù nguyên nhân đã biến mất sau một khoảng thời gian rất ngắn. Cành cây chạm dây, sét lan truyền, vật thể tạm thời hoặc phóng điện trên không là những tình huống cần được phân biệt với sự cố tồn tại lâu dài.
Máy cắt Recloser là thiết bị đóng cắt tự động được thiết kế để phát hiện dòng sự cố, mở mạch và thử đóng lại theo một chu trình đã cài đặt. Nếu sự cố đã biến mất, thiết bị có thể khôi phục cấp điện. Nếu sự cố vẫn tồn tại, Recloser sẽ tiếp tục cắt theo logic bảo vệ và cuối cùng chuyển sang trạng thái khóa mở.
Tên gọi đầy đủ thường gặp là Automatic Circuit Recloser, có thể hiểu là máy cắt tự đóng lại hoặc thiết bị tự đóng lại trên lưới điện. Tiêu chuẩn IEC 62271-111 và IEEE C37.60 được dùng cho nhóm automatic circuit recloser trong hệ thống xoay chiều đến 38 kV. Việc áp dụng cụ thể phải được kiểm tra theo phiên bản tiêu chuẩn và hồ sơ dự án. Có thể tham khảo thông tin tiêu chuẩn tại IEC/IEEE C37.60 – IEC 62271-111.
Máy cắt Recloser là gì?
Recloser là một thiết bị đóng cắt có khả năng:
- Đóng và mở mạch điện.
- Phát hiện dòng hoặc điều kiện sự cố thông qua cảm biến và bộ điều khiển.
- Cắt mạch khi thông số vượt ngưỡng bảo vệ.
- Chờ trong khoảng thời gian cài đặt.
- Tự động đóng lại một hoặc nhiều lần.
- Khóa mở nếu sự cố vẫn tồn tại sau số lần thử cho phép.
- Ghi nhận sự kiện và truyền dữ liệu nếu hệ thống có kết nối điều khiển từ xa.
Một Recloser hiện đại không chỉ là một máy cắt đặt trên cột. Hệ thống thường gồm mô-đun đóng cắt, cảm biến dòng/điện áp, bộ điều khiển bảo vệ, nguồn điều khiển, pin hoặc nguồn phụ trợ, tủ điều khiển và giao tiếp truyền thông.
Các nhà sản xuất có thể dùng công nghệ buồng cắt chân không, cách điện rắn, cách điện không khí hoặc cấu hình khác tùy dòng thiết bị. Vì vậy, không nên suy ra cấu tạo và thông số của mọi Recloser từ một model cụ thể.
Vì sao Recloser cần chức năng tự đóng lại?
Không phải sự cố nào trên đường dây cũng kéo dài. Nếu thiết bị cắt mạch một lần rồi giữ mở cho mọi tình huống, một sự cố thoáng qua cũng có thể làm mất điện lâu hơn cần thiết.
Chu trình tự đóng lại giúp hệ thống:
- Thử khôi phục cấp điện sau khi sự cố thoáng qua biến mất.
- Giảm thời gian gián đoạn đối với phần lưới không còn sự cố.
- Phân biệt sự cố tạm thời và sự cố duy trì.
- Hỗ trợ phân đoạn lưới và phối hợp với cầu chì, máy cắt hoặc Recloser khác.
- Tạo dữ liệu sự kiện để nhân sự kỹ thuật đánh giá nguyên nhân.
Chu trình tự đóng lại của máy cắt Recloser
Chu trình thực tế phụ thuộc vào model, bộ điều khiển, đường cong bảo vệ và quy định vận hành. Một trình tự khái quát có thể diễn ra như sau:
Bước 1: Trạng thái bình thường
Recloser đang đóng, dòng điện nằm trong vùng vận hành cho phép và bộ điều khiển liên tục theo dõi các tín hiệu từ cảm biến dòng, điện áp hoặc trạng thái thiết bị.
Bước 2: Phát hiện sự cố
Khi dòng điện hoặc điều kiện điện áp vượt ngưỡng cài đặt, bộ điều khiển xác định có khả năng xảy ra sự cố. Tùy cấu hình, bảo vệ có thể liên quan đến quá dòng pha, quá dòng chạm đất, mất điện áp, lệch pha hoặc các chức năng khác.
Bước 3: Cắt mạch
Recloser mở mạch để giới hạn ảnh hưởng của sự cố. Thời gian tác động và đặc tính bảo vệ phải phối hợp với các thiết bị phía trước, phía sau và các nhánh liên quan.
Bước 4: Chờ theo thời gian chết
Sau lần cắt, bộ điều khiển giữ mạch ở trạng thái mở trong một khoảng thời gian được cài đặt. Khoảng thời gian này cho phép bộ điều khiển hoàn tất logic bảo vệ và tạo điều kiện kiểm tra xem sự cố còn tồn tại hay không.
Bước 5: Đóng lại lần thứ nhất
Recloser thử đóng lại. Nếu sự cố là thoáng qua và đã biến mất, dòng điện trở về trạng thái phù hợp, thiết bị có thể duy trì trạng thái đóng.
Bước 6: Cắt lại nếu sự cố còn tồn tại
Nếu sự cố vẫn còn, Recloser tiếp tục mở mạch. Tùy chương trình cài đặt, thiết bị có thể thực hiện thêm một hoặc nhiều lần đóng lại.
Bước 7: Khóa mở
Nếu số lần đóng lại đã đạt giới hạn mà sự cố vẫn tồn tại, Recloser chuyển sang trạng thái lockout hoặc khóa mở. Khi đó, hệ thống không tiếp tục tự đóng lại theo chu trình thông thường. Việc kiểm tra, xác định nguyên nhân và khôi phục phải tuân theo quy trình của đơn vị vận hành.
Có thể hình dung chu trình như sau:
Bình thường → phát hiện sự cố → cắt mạch → chờ → đóng lại → sự cố đã hết thì duy trì đóng / sự cố còn thì cắt tiếp → khóa mở.
Cấu tạo cơ bản của một hệ thống Recloser
Mô-đun đóng cắt
Đây là phần thực hiện thao tác đóng và mở mạch. Nhiều Recloser hiện đại sử dụng buồng cắt chân không, nhưng công nghệ cụ thể phải được xác minh theo model.
Cảm biến dòng và điện áp
Cảm biến cung cấp dữ liệu để bộ điều khiển nhận biết trạng thái dòng điện, điện áp và điều kiện sự cố. Cấu hình cảm biến ảnh hưởng đến khả năng đo lường, bảo vệ và giám sát.
Bộ điều khiển Recloser
Bộ điều khiển thực hiện các nhiệm vụ như:
- Nhận tín hiệu từ cảm biến.
- So sánh tín hiệu với ngưỡng bảo vệ.
- Tạo lệnh cắt và đóng.
- Quản lý số lần đóng lại.
- Ghi nhật ký sự kiện.
- Cho phép cài đặt đường cong bảo vệ.
- Kết nối với hệ thống SCADA hoặc trung tâm điều khiển nếu được hỗ trợ.
Nguồn điều khiển và pin
Nguồn điều khiển phải đáp ứng yêu cầu thao tác, giám sát và truyền thông. Với thiết bị ngoài trời, cần kiểm tra tình trạng pin, bộ sạc, nguồn phụ trợ và dải nhiệt độ vận hành.
Tủ điều khiển và truyền thông
Tủ điều khiển có thể tích hợp chỉ thị, cổng giao tiếp, modem, giao thức truyền thông và các đầu vào/đầu ra điều khiển. Các chi tiết này cần được xác định trong hồ sơ kỹ thuật nếu dự án yêu cầu giám sát từ xa.
Recloser thường được dùng ở đâu?
Đường dây phân phối trên không
Đây là môi trường ứng dụng phổ biến vì đường dây trên không dễ chịu ảnh hưởng của sét, cây cối, động vật, gió hoặc vật thể bên ngoài. Recloser giúp phân đoạn và bảo vệ các nhánh khi được phối hợp đúng.
Trạm biến áp và xuất tuyến trung thế
Recloser có thể được dùng trên xuất tuyến hoặc trong cấu hình bảo vệ, tự động hóa của trạm. Việc thay thế hoặc phối hợp với máy cắt trạm phải dựa trên sơ đồ bảo vệ, mức ngắn mạch và yêu cầu vận hành.
Nhánh rẽ và khu vực cần tăng độ tin cậy
Lắp Recloser tại các vị trí phân đoạn phù hợp có thể giúp giới hạn phạm vi mất điện khi xảy ra sự cố. Tuy nhiên, vị trí lắp phải được tính toán cùng sơ đồ phối hợp bảo vệ và phương thức vận hành lưới.
Nguồn điện phân tán
Khi hệ thống có điện mặt trời, máy phát hoặc nguồn phân tán, Recloser có thể cần thêm chức năng kiểm tra đồng bộ, chống đóng điện không phù hợp và phối hợp với bảo vệ nguồn. Không tự suy ra rằng mọi Recloser đều có sẵn các chức năng này.
Recloser khác LBS và dao cách ly như thế nào?
| Thiết bị | Chức năng chính | Tự phát hiện và cắt sự cố? | Tự đóng lại? |
|---|---|---|---|
| Recloser | Bảo vệ, đóng cắt và tự đóng lại theo chu trình | Có, theo cấu hình bảo vệ | Có |
| LBS | Đóng cắt dòng tải trong điều kiện định mức | Thường không thay thế chức năng cắt sự cố của máy cắt | Thường không |
| Dao cách ly | Tạo khoảng cách ly nhìn thấy được, phục vụ an toàn khi thao tác và bảo trì | Không | Không |
Nói ngắn gọn, máy cắt Recloser là thiết bị bảo vệ có thể cắt dòng sự cố và tự đóng lại theo chu trình; cầu dao phụ tải LBS dùng để đóng cắt dòng tải trong phạm vi định mức; còn dao cách ly tạo điểm cách ly an toàn và thông thường không dùng để đóng cắt khi đang mang tải. Ba thiết bị này thường cùng xuất hiện trên lưới phân phối, xem thêm 6 thiết bị trên đường dây trung thế thường gặp.
Khi thi công và bảo trì recloser trên tuyến trung thế, cần tuân thủ hành lang an toàn lưới điện theo quy định hiện hành.
Kết luận
Máy cắt Recloser giúp lưới phân phối trung thế tự khôi phục cấp điện sau sự cố thoáng qua và khóa mở khi sự cố còn tồn tại. Hiệu quả của thiết bị phụ thuộc vào cài đặt chu trình tự đóng lại, phối hợp bảo vệ với cầu chì, máy cắt và các Recloser khác, cũng như vị trí lắp đặt trên lưới.
Khi đọc thông số máy cắt Recloser, cần kiểm tra cấp điện áp định mức, dòng cắt ngắn mạch, bộ điều khiển và tiêu chuẩn áp dụng như IEC 62271-111/IEEE C37.60. Nếu còn băn khoăn vì sao thiết bị ghi 24kV lại dùng cho lưới 22kV, xem bài điện 22kV và 24kV khác nhau thế nào.
Lưu ý an toàn: Nội dung chỉ nhằm giải thích nguyên lý. Việc cài đặt, thao tác và bảo trì Recloser trên lưới trung thế phải do nhân sự có chuyên môn và thẩm quyền thực hiện theo quy trình của đơn vị vận hành.