Dao Cách Ly (DS): Cấu Tạo, Phân Loại và Nguyên Lý Vận Hành

Dao cách ly (DS – Disconnecting Switch) là một thiết bị đóng cắt trung và cao áp không thể thiếu trong bất kỳ hệ thống điện nào. Chức năng cốt lõi của nó không phải để vận hành (đóng cắt có tải) mà là để đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị khi thực hiện bảo trì, sửa chữa.

Nó tạo ra một “khoảng hở nhìn thấy được”, giúp nhân viên vận hành chắc chắn rằng mạch đã được ngắt hoàn toàn khỏi nguồn điện.

Chức Năng Cốt Lõi Của Dao Cách Ly

Chức năng chính của dao cách ly là để cô lập thiết bị và tạo ra một “khoảng hở an toàn nhìn thấy được”, đảm bảo mạch đã được ngắt hoàn toàn khỏi nguồn điện, chỉ được phép thao tác khi không có tải.

Nhiệm vụ chính của dao cách ly là cô lập thiết bị hoặc một phần của lưới điện khỏi các phần mang điện khác.

• Tạo khoảng hở an toàn: Đây là chức năng quan trọng nhất. Khi dao cách ly ở vị trí MỞ (OFF), nó tạo ra một khoảng cách ly không khí rõ ràng, có thể nhìn thấy bằng mắt thường, đảm bảo tuyệt đối an toàn cho nhân viên sửa chữa.
• Đóng/cắt không tải: Dao cách ly chỉ được phép thao tác khi mạch không có tải hoặc dòng điện rất nhỏ (như dòng dung của đường dây, dòng từ hóa không tải của máy biến áp).
• Thay đổi kết cấu mạch: Dùng để chuyển đổi nguồn cấp, ví dụ như chuyển từ thanh cái busbar này sang thanh cái khác trong các hệ thống có thanh cái kép.

Lưu ý: Tuyệt đối không dùng dao cách ly để cắt dòng điện phụ tải hoặc dòng ngắn mạch. Nhiệm vụ đó thuộc về Máy cắt không khí (ACB) hoặc các loại Aptomat chuyên dụng.

Ứng Dụng Của Dao Cách Ly Trong Thực Tế

Dao cách ly được ứng dụng rộng rãi trong các trạm biến áp và dọc đường dây truyền tải để cô lập máy biến áp, máy cắt, và thanh cái khi cần bảo trì, sửa chữa.

Dao cách ly được sử dụng rộng rãi trong các trạm biến áp và dọc theo các đường dây truyền tải. Các ứng dụng phổ biến bao gồm:

• Cô lập máy biến áp lực để bảo dưỡng máy biến áp.
• Cô lập máy cắt (MC) để kiểm tra, sửa chữa.
• Cô lập thanh cái.
• Cắt các cuộn dập hồ quang hoặc trung tính máy biến áp.
• Cắt không tải các đường dây hoặc cáp (phải được phép của đơn vị quản lý vận hành).

Phân Loại Dao Cách Ly Phổ Biến

Dao cách ly được phân loại chính theo: (1) Cấp điện áp (trung thế, cao thế), (2) Môi trường (trong nhà – indoor, ngoài trời – outdoor), và (3) Cấu trúc truyền động (kiểu chém, trụ quay, kiểu treo).

Dao cách ly được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau để phù hợp với từng vị trí lắp đặt và cấp điện áp.

Phân loại theo cấp điện áp

Phân loại theo cấp điện áp bao gồm: Dao cách ly hạ thế (ít dùng), trung thế (phổ biến 24kV, 35kV), và cao thế/siêu cao thế (110kV, 220kV, 500kV).

• Dao cách ly hạ thế: Ít phổ biến, thường được tích hợp trong các cầu dao.
• Dao cách ly trung thế: Phổ biến ở cấp điện trung thế (24kV, 35kV).
• Dao cách ly cao thế & siêu cao thế: Dùng cho các cấp điện cao thế (110kV, 220kV, 500kV).

Phân loại theo môi trường

Thiết bị trong nhà (Indoor) ưu tiên sự nhỏ gọn (cách điện sứ/epoxy), trong khi thiết bị ngoài trời (Outdoor) ưu tiên vật liệu Polymer (Silicone) để chống chịu thời tiết, ô nhiễm và giảm trọng lượng.

• Trong nhà (Indoor): Thiết kế nhỏ gọn, thường dùng cách điện sứ hoặc epoxy.
• Ngoài trời (Outdoor): Phải chịu được thời tiết, ô nhiễm. Hiện nay vật liệu Polymer (Silicone) rất được ưa chuộng do khả năng kháng ô nhiễm và trọng lượng nhẹ.

Phân loại theo cấu trúc truyền động

Các cấu trúc truyền động phổ biến gồm kiểu chém (ngang/đứng) cho trung thế, và kiểu trụ quay (1, 2, hoặc 3 trụ) cho cấp điện áp cao và siêu cao thế (72.5kV – 500kV).

• Kiểu chém (Ngang/Đứng): Thường dùng cho cấp trung thế.
• Kiểu trụ quay (1 trụ, 2 trụ, 3 trụ): Phổ biến cho cấp điện áp cao (từ 72.5kV đến 500kV).
• Kiểu treo: Tiết kiệm không gian, dùng ở cấp trung thế.

Các hãng sản xuất phổ biến trên thị trường bao gồm Schneider Electric, ABB, Siemens, GE, Tuấn Ân, COELME, SIEYUAN…

Cấu Tạo và Nguyên Lý Hoạt Động

Cấu tạo cơ bản gồm 6 phần: Cách điện (sứ/polymer), Lưỡi dao (động), Ngàm cố định (tĩnh), Dây dẫn, Bộ truyền động (tay/điện), và Khung đỡ. Nguyên lý là dùng bộ truyền động di chuyển lưỡi dao tiếp xúc hoặc tách khỏi ngàm cố định khi không có tải.

Dù có nhiều thiết kế, dao cách ly cơ bản gồm 6 bộ phận chính:

1. Hệ thống cách điện: Là các trụ cách điện (bằng sứ, polymer, hoặc epoxy) dùng để đỡ lưỡi dao và cách ly phần mang điện với khung đỡ (đã nối đất).
2. Lưỡi dao (tiếp điểm động): Bộ phận chuyển động để đóng hoặc mở mạch.
3. Ngàm cố định (tiếp điểm tĩnh): Nơi lưỡi dao tiếp xúc khi ở vị trí ĐÓNG, được nối cố định vào dây dẫn.
4. Dây dẫn: Kết nối các tiếp điểm với hệ thống bên ngoài.
5. Bộ truyền động: Có thể là sào thao tác (bằng tay), hoặc bộ truyền động cơ khí/động cơ điện (cho phép thao tác tại chỗ hoặc từ xa).
6. Khung đỡ: Bằng thép mạ kẽm, dùng để cố định toàn bộ kết cấu.

Nguyên lý hoạt động: Khi có tín hiệu (bằng tay hoặc tự động), bộ truyền động sẽ làm lưỡi dao di chuyển ra khỏi ngàm cố định (để MỞ) hoặc đi vào ngàm cố định (để ĐÓNG). Quá trình này diễn ra dứt khoát. Vì không có bộ phận dập hồ quang nên chỉ được thực hiện khi không tải.

Các Thông Số Kỹ Thuật Quan Trọng (IEC 62271)

Các thông số quan trọng nhất khi chọn DS theo tiêu chuẩn IEC 62271 (cập nhật 2025) là: Điện áp định mức (kV), Dòng điện định mức (A), Khả năng chịu ngắn mạch (kA/s), Điện áp chịu xung sét (BIL), và Chiều dài đường rò (mm/kV).

Khi lựa chọn dao cách ly, bạn phải quan tâm đến các thông số sau:

Quy Trình Đóng Cắt An Toàn (Bắt Buộc)

Quy tắc vàng: (1) Khi CẮT: Cắt Máy Cắt (MC) trước, mở Dao Cách Ly (DS) sau. (2) Khi ĐÓNG: Đóng Dao Cách Ly (DS) trước, đóng Máy Cắt (MC) sau. Luôn dùng khóa liên động (Interlock) để chống thao tác nhầm.

Đây là quy tắc vàng trong vận hành điện: “Cắt máy cắt (MC) trước, mở dao cách ly (DS) sau. Đóng dao cách ly (DS) trước, đóng máy cắt (MC) sau.”

Quy trình CẮT điện:

1. Bước 1: Cắt máy cắt (MC) để ngắt tải.
2. Bước 2: Mở dao cách ly phía đường dây.
3. Bước 3: Mở dao cách ly phía thanh cái.

Quy trình ĐÓNG điện (cấp lại):

1. Bước 1: Đóng dao cách ly phía thanh cái.
2. Bước 2: Đóng dao cách ly phía đường dây.
3. Bước 3: Đóng máy cắt (MC) để cấp tải.

Để tránh thao tác nhầm, các hệ thống hiện đại luôn có khóa liên động (Interlock) cơ khí hoặc điện, không cho phép mở dao cách ly khi máy cắt đang ĐÓNG.

Các Lỗi Thường Gặp và Giải Pháp

Ba lỗi phổ biến nhất là: (1) Thao tác khi có tải (gây hồ quang), (2) Chọn sai vật liệu cách điện (gây rò điện), và (3) Không bảo dưỡng định kỳ (gây kẹt, tăng điện trở tiếp xúc).

Dưới đây là các lỗi nghiêm trọng nhất cần tránh khi vận hành và lựa chọn dao cách ly:

1. Lỗi: Thao tác DS khi đang có tải.
   • Hậu quả: Gây hồ quang điện, cháy nổ, phá hủy thiết bị, nguy hiểm tính mạng.
   • Giải pháp: Luôn tuân thủ quy trình (cắt MC trước). Lắp đặt khóa liên động bắt buộc.
2. Lỗi: Chọn sai vật liệu cách điện.
   • Hậu quả: Dùng cách điện sứ (indoor) cho khu vực ô nhiễm, ẩm ướt (outdoor) sẽ gây rò điện, phóng điện bề mặt.
   • Giải pháp: Ưu tiên dùng Polymer cho ngoài trời, đặc biệt là khu vực ven biển hoặc ô nhiễm công nghiệp.
3. Lỗi: Không bảo dưỡng định kỳ.
   • Hậu quả: Tiếp điểm bị oxy hóa, tăng điện trở, gây nóng. Bộ truyền động bị kẹt, không thao tác được khi cần.
   • Giải pháp: Thực hiện bảo trì hệ thống điện định kỳ, kiểm tra tiếp điểm, bôi trơn các khớp chuyển động theo khuyến cáo của nhà sản xuất.

Để tìm hiểu thêm các kiến thức chuyên sâu, bạn có thể tham khảo mục Kiến Thức của chúng tôi hoặc liên hệ các chuyên gia để được tư vấn về dịch vụ phù hợp.