Trong các hệ thống truyền tải và phân phối điện, việc đảm bảo an toàn cho nhân viên và thiết bị khi bảo trì là ưu tiên hàng đầu. Cầu dao cách ly (Disconnecting Switch) là một khí cụ điện không thể thiếu, được thiết kế để tạo ra một khoảng hở cách điện rõ rệt và an toàn.
Khác với Aptomat hay máy cắt không khí (ACB), cầu dao cách ly không dùng để dập hồ quang khi có tải. Vậy, chúng hoạt động như thế nào và khi nào nên sử dụng? Bài viết này sẽ đi sâu vào cấu tạo, nguyên lý, và quy trình vận hành chuẩn theo tiêu chuẩn IEC 62271-102.
Cầu dao cách ly là gì?
Cầu dao cách ly (Disconnecting Switch) là một khí cụ điện trung và cao thế, có chức năng chính là tạo ra một khoảng hở cách điện an toàn (có thể nhìn thấy được) để cô lập thiết bị. Thiết bị này chỉ được phép đóng cắt khi mạch không có tải hoặc dòng tải rất nhỏ.
Chức năng chính của nó là tạo ra một “khoảng cách ly an toàn” có thể nhìn thấy được, ngăn cách giữa phần mang điện và phần đã được cắt điện để phục vụ công tác bảo trì, sửa chữa.
Cần phân biệt rõ, thiết bị này không có khả năng dập hồ quang như cầu chì hay máy cắt. Do đó, nó thường được lắp đặt nối tiếp, ở trước máy cắt để hỗ trợ cho việc sửa chữa thiết bị.
Cấu tạo của cầu dao cách ly
Cấu tạo điển hình của cầu dao cách ly bao gồm 5 bộ phận chính: Sứ cách điện (gốm/polymer), Lưỡi dao (tiếp xúc động, bằng đồng mạ bạc), Ngàm cố định (tiếp xúc tĩnh), Dây dẫn, và Hệ thống truyền động (thủ công hoặc cơ điện).
Một cầu dao cách ly điển hình được cấu tạo từ các bộ phận chính sau:
- Sứ cách điện: Thường làm từ gốm hoặc polymer, có chức năng cách điện giữa các bộ phận mang điện và thân, chịu được cấp điện áp cao. Chất lượng của sứ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng đo điện trở cách điện của toàn hệ thống.
- Lưỡi dao (Tiếp xúc động): Bộ phận di động, thường làm bằng đồng và được mạ bạc để tăng khả năng dẫn điện và chống oxy hóa.
- Ngàm cố định (Tiếp xúc tĩnh): Bộ phận đứng yên, nơi lưỡi dao tiếp xúc khi ở vị trí đóng, đảm bảo kết nối chắc chắn.
- Dây dẫn: Dùng để kết nối các bộ phận của cầu dao với mạch điện.
- Hệ thống truyền động: Bao gồm tay quay (thao tác thủ công) hoặc động cơ điện (thao tác tự động), dùng để đóng hoặc mở lưỡi dao. Nhiều loại cầu dao được trang bị kèm dao nối đất (tiếp địa) để tăng cường an toàn.
Nguyên lý làm việc của dao cách ly
Nguyên lý cơ bản là tạo ra một khoảng hở cách điện vật lý, rõ rệt. Khi truyền động, lưỡi dao tách khỏi ngàm, tạo khoảng hở (vài mm đến vài cm) đủ lớn để ngăn phóng điện cục bộ. Quan trọng nhất: Không có buồng dập hồ quang nên tuyệt đối không được thao tác khi có tải.
Nguyên lý cơ bản của dao cách ly là tạo ra một khoảng hở cách điện rõ rệt.
Khi hệ thống truyền động (tay quay hoặc động cơ) hoạt động, lưỡi dao sẽ tách ra khỏi ngàm cố định. Khoảng hở này (thường từ vài milimet đến vài centimet tùy cấp điện áp) đủ lớn để ngăn chặn hiện tượng phóng điện cục bộ và đảm bảo cách ly hoàn toàn.
Điểm mấu chốt: Cầu dao cách ly không có buồng dập hồ quang. Do đó, nó chỉ được phép thao tác khi mạch điện đã được cắt tải hoàn toàn (bằng máy cắt). Nếu mở cầu dao khi đang có tải, hồ quang điện sẽ xuất hiện, gây nguy hiểm cho người vận hành và hư hỏng thiết bị.
Chuyên viên tư vấn & Báo giá
Ms. Khuyên Bùi
Phân loại cầu dao cách ly
Cầu dao cách ly được phân loại chủ yếu theo 3 tiêu chí: Số pha (1 pha, 3 pha), Môi trường lắp đặt (trong nhà, ngoài trời), và Kiểu truyền động (chém đứng, chém ngang, quay, treo).
Cầu dao cách ly được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí:
- Theo số pha: Bao gồm loại 1 pha (sử dụng cho máy biến áp 1 pha) và 3 pha (phổ biến trong máy biến áp 3 pha).
- Theo môi trường lắp đặt:
- Trong nhà: Thường được lắp trong vỏ tủ điện công nghiệp hoặc trạm kín, yêu cầu cấp bảo vệ IP66.
- Ngoài trời: Thiết kế chịu được thời tiết, nắng, mưa (ví dụ: loại polymer cho lưới 24kV – 35kV).
- Theo kiểu truyền động: Loại chém đứng, chém ngang, loại quay, hoặc loại treo.
Phạm vi ứng dụng của cầu dao cách ly
Ứng dụng chính là để cách ly an toàn các thiết bị điện cao áp như máy biến áp, máy cắt, hoặc thanh cái (busbar) khỏi lưới điện, phục vụ cho công tác bảo trì trạm biến áp.
Cầu dao cách ly là thiết bị không thể thiếu trong các trạm biến áp và mạng lưới điện cao áp. Ứng dụng chính của chúng bao gồm:
- Cách ly thiết bị: Dùng để cách ly máy biến áp, máy cắt, hoặc thanh cái (busbar) khỏi phần còn lại của hệ thống, phục vụ cho dịch vụ bảo trì trạm biến áp.
- Đóng/cắt không tải: Thực hiện đóng/cắt không tải cho máy biến áp, đường dây, hoặc cáp.
- Nối tắt: Dùng để nối tắt các thiết bị cần bảo trì, đảm bảo an toàn tuyệt đối.
- Thay đổi cấu hình lưới: Cho phép chuyển đổi kết nối giữa các thanh cái hoặc các phần của mạng điện (luôn phải thực hiện khi không tải).
Hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng cầu dao cách ly
Việc vận hành và bảo dưỡng phải tuân thủ nghiêm ngặt: Vận hành chỉ khi không tải, thao tác dứt khoát. Bảo dưỡng cần kiểm tra định kỳ tiếp điểm (độ ngập, khe hở), vệ sinh sứ cách điện, bôi mỡ và kiểm tra hệ thống truyền động. Đây là phần cốt lõi của dịch vụ bảo trì hệ thống điện.
Quy trình vận hành dao cách ly
Quy trình chuẩn: 1) Xác nhận lệnh và kiểm tra máy cắt đã MỞ (OFF). 2) Thao tác dứt khoát (bằng tay hoặc nút điều khiển). 3) Kiểm tra bằng mắt thường 3 pha. 4) Không đảo ngược nếu có hồ quang. Luôn dùng hệ thống liên động (interlock) để chống thao tác sai.
Vận hành cầu dao cách ly đòi hỏi tuân thủ nghiêm ngặt quy trình an toàn, vì sai sót có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
Nguyên tắc vàng: Chỉ được vận hành cầu dao cách ly khi mạch không có điện áp/dòng điện, hoặc khi đã đẳng thế. Nghiêm cấm tuyệt đối thao tác khi có tải.
Các bước vận hành chuẩn:
- Kiểm tra lệnh: Xác nhận lệnh thao tác từ người có thẩm quyền.
- Kiểm tra máy cắt: Đảm bảo máy cắt (CB, ACB) ở phía trước đã ở vị trí MỞ (OFF).
- Thao tác: Thực hiện thao tác dứt khoát, nhanh gọn bằng tay quay hoặc nút điều khiển (với hệ thống cơ giới).
- Kiểm tra: Sau khi thao tác, phải kiểm tra bằng mắt thường, đảm bảo lưỡi dao đã vào/ra hoàn toàn khỏi ngàm ở cả 3 pha.
- Xử lý sự cố: Nếu hồ quang xuất hiện, không được đảo ngược thao tác (ví dụ, đang mở mà thấy hồ quang thì phải tiếp tục mở dứt khoát, không được đóng lại). Luôn sử dụng hệ thống liên động (interlock) để ngăn ngừa thao tác sai.
Công tác bảo dưỡng dao cách ly
Các hạng mục chính: Kiểm tra tiếp xúc lưỡi dao (độ ngập > 90%, khe hở 2-5mm), vệ sinh sứ, bôi mỡ/vaseline chuyên dụng cho tiếp điểm và hệ truyền động, kiểm tra điện trở sấy (heating) trong hộp điều khiển. Bảo dưỡng lớn và thí nghiệm điện định kỳ 3 năm/lần.
Bảo dưỡng định kỳ là chìa khóa để cầu dao cách ly hoạt động tin cậy. Đây là một phần quan trọng của dịch vụ bảo trì hệ thống điện tổng thể.
Các hạng mục kiểm tra định kỳ:
- Tiếp điểm: Kiểm tra độ ngập của lưỡi dao (thường phải đạt 90%), khe hở tiếp xúc (chuẩn 2-5mm). Vệ sinh sạch sẽ, bôi mỡ/vaseline chuyên dụng.
- Sứ cách điện: Lau chùi sạch, kiểm tra xem có nứt, vỡ, hoặc bám bẩn.
- Truyền động: Đảm bảo hệ thống truyền động đồng bộ 3 pha, bôi mỡ các khớp nối và trục quay.
- Hộp điều khiển: Kiểm tra điện trở sấy để chống ẩm cho hộp truyền động.
Theo khuyến nghị, nên thực hiện bảo trì và thí nghiệm điện chuyên sâu cho cầu dao cách ly ít nhất 3 năm/lần.
Nên chọn cầu dao cách ly loại nào?
Việc lựa chọn dựa trên 4 yếu tố then chốt: Điện áp định mức (kV) (phù hợp cấp điện trung thế 24kV, 35kV…), Dòng điện định mức (A) (ví dụ 630A, 1250A, 2000A, 3150A), Môi trường lắp đặt (trong nhà/ngoài trời), và Tiêu chuẩn (IEC 62271-102).
Việc lựa chọn cầu dao cách ly phụ thuộc vào các yếu tố kỹ thuật then chốt:
- Điện áp định mức: Phù hợp với cấp điện áp của lưới (ví dụ: điện trung thế 24kV, 35kV).
- Dòng điện định mức: Phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện làm việc tối đa của hệ thống (ví dụ: 630A, 1250A, 2000A, 3150A).
- Môi trường lắp đặt: Trong nhà hay ngoài trời.
- Tiêu chuẩn: Luôn ưu tiên các sản phẩm đạt chứng nhận IEC (như IEC 62271-102).
Các thương hiệu uy tín trên thị trường bao gồm Schneider, ABB, Siemens, v.v.
Để nhận được tư vấn kỹ thuật chính xác và lựa chọn sản phẩm phù hợp nhất với dự án của bạn, hãy liên hệ với KTH Electric. Chúng tôi cung cấp các dịch vụ và giải pháp toàn diện cho hệ thống điện công nghiệp.
Kết luận
Cầu dao cách ly là một thiết bị an toàn trọng yếu, đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ con người và thiết bị khi tiến hành bảo trì. Hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý và tuân thủ tuyệt đối quy trình vận hành không tải là yêu cầu bắt buộc.
Nếu bạn cần hỗ trợ đánh giá hệ thống điện hoặc bảo trì thiết bị, đội ngũ chuyên gia của KTH Electric luôn sẵn sàng giúp đỡ.
Ông Đỗ Tấn Tuấn là người trực tiếp phụ trách toàn bộ nội dung trên website kth-electric.com. Các bài viết được xây dựng từ nguồn kiến thức chuyên sâu, kết hợp giữa tài liệu tham khảo uy tín (có trích dẫn cụ thể) và kinh nghiệm thực tiễn dày dặn của ông. Vì vậy, bạn đọc có thể hoàn toàn tin tưởng vào tính chính xác và độ tin cậy của thông tin, đảm bảo mỗi nội dung chia sẻ đều mang lại giá trị tham khảo hữu ích và đáng tin cậy.
