Thiết Bị Đóng Cắt Mạch Điện Là Gì – Nguyên Lý Hoạt Động

Bạn có đang thắc mắc thiết bị đóng cắt là gì? Chức năng, thành phần, ứng dụng và được phân loại như thế nào? Hãy theo dõi ngay bài viết dưới đây của Điện Châu Á để trả lời tất cả câu hỏi này nhé!

Thiết bị đóng cắt là gì?

Thiết bị đóng cắt là thiết bị điện được sử dụng để đảm nhận chức năng chuyển đổi, điều khiển, đóng cắt,  cũng như bảo vệ mạch điện và các thiết bị điện khỏi những sự cố điện có thể xảy ra. Đây là một thuật ngữ chung cho các thiết bị chuyển mạch. Các thiết bị đóng cắt mạch điện gồm: cầu chì chuyển mạch, bộ chuyển mạch, cầu chì HRC, bộ cách ly không tải, khởi động từ, MCB, ELCB, MCCB, bộ ngắt mạch CB …

Thiết bị đóng ngắt điện là thiết bị điện dùng để chuyển đổi, điều khiển và bảo vệ mạch điện với các thiết bị điện khác ở trạng thái ổn định. Ngoài ra, sản phẩm còn giúp bảo quản các thiết bị điện luôn an toàn và tránh những sự cố điện đáng tiếc có thể phát sinh. 

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại thiết bị thực hiện các nhiệm vụ chuyển mạch khác nhau. Do đó, thuật ngữ thiết bị đóng cắt nói chung được dùng để chỉ nhiều loại thiết bị điện có hoạt động liên quan đến điều khiển, chuyển mạch hay bảo vệ các thiết bị trong một mạch điện.

Sử dụng các thiết bị đóng ngắt điện là một trong những phần quan trọng. Tuy nhiên, hầu hết mọi người đều không biết hết công dụng của việc sử dụng thiết bị đóng cắt. Đây là một thiết bị điện được sử dụng để tự động ngắt các mạch điện giống như cầu chì.

Tên tiếng anh là Circuit Breaker, viết tắt là CB hay tên gọi khác là aptomat trong tiếng Nga. Đây là thiết bị đóng cắt mạch điện, được sử dụng chủ yếu để bảo vệ chống quá tải, đoản mạch, sụt áp và bảo vệ mạch điện.

Thiết bị đóng cắt có chức năng chính là vận chuyển, tạo và phá vỡ các dòng tải thông thường. Nó giống như một bộ chuyển mạch. Ngoài ra, thiết bị này còn đảm nhận vai trò ngắt dòng điện khi phát hiện ra các thiết bị cảm biến có sự cố về điện. Tùy theo mục đích sử dụng khác nhau trong cuộc sống mà thiết bị thực hiện chức năng phù hợp.

Trên thực tế, hiện nay có rất nhiều các thiết bị được sử dụng để thực hiện chức năng chuyển mạch. Do đó,có thể kể tên các thiết bị đóng cắt phổ biến như là: bộ ngắt mạch, máy biến dòng,  bộ chuyển mạch, cầu chì, máy biến điện áp, rơ le bảo vệ, dụng cụ đo, MCB, MCCB, bộ chống sét, bộ cách ly và các thiết bị liên quan.

Trong điều kiện dòng điện bình thường, thiết bị đóng cắt đảm nhận nhiệm vụ bật/tắt máy phát điện, máy phân phối, đường dây truyền tải điện,… Tuy nhiên, nếu một dòng điện lớn chạy qua và thiết bị phát hiện ra mối đe dọa này có thể gây nguy hiểm cho thiết bị điện thì sẽ nhanh chóng ngắt kết nối không đủ an toàn này ra khỏi hệ thống.

Các thành phần của thiết bị đóng cắt

Về cơ bản thì thiết bị đóng cắt sẽ gồm các thiết bị bảo vệ, chuyển mạch phổ biến như: Bộ ngắt mạch, bộ cách ly, máy biến điện áp, máy biến dòng, bảng điều khiển, bộ chuyển mạch, rơle bảo vệ, cầu chì, bộ chống sét và một số thiết bị khác. 

Tùy vào đặc điểm sản xuất khác nhau mà một số thiết bị đóng cắt sẽ có được khả năng hoạt động tốt trong điều kiện dòng điện bình thường hay bất thường. Ngược lại, nhiều thiết bị chỉ có thể thực hiện nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện mà không phát hiện được các sự cố điện xảy ra.

Trong điều kiện dòng điện hoạt động bình thường, thiết bị đóng cắt sẽ thực hiện chức năng bật/ tắt máy phát điện, máy phân phối hay đường dây truyền tải điện,… Tuy nhiên, trường hợp có dòng điện lớn đi qua và thiết bị cảm thấy mối đe dọa này có thể gây nguy hiểm đến các thiết bị điện sẽ ngay lập tức ngắt phần kết nối không an toàn ra khỏi hệ thống.

Sự phát triển của thiết bị đóng cắt điện

Cầu chì có vai trò thực hiện chức năng chuyển mạch đơn giản nhất. Nó được sử dụng rộng rãi như một thiết bị điều khiển và bảo vệ các thiết bị điện trong hệ thống mạch điện dân dụng như: thiết bị đóng cắt của mạng điện trong nhà, trong gia đình, văn phòng…

Đối với loại cầu chì cắt (HRC) được kết hợp với bộ chuyển mạch nhằm mục đích điều khiển, kiểm soát và bảo vệ mạch. Tuy nhiên, trong hệ thống điện cao thế (33 kV), các cầu dao này thường không được ưa chuộng vì: 

• Thứ nhất, thời gian khắc phục sự cố khi cầu chì nổ là lâu hơn, ảnh hưởng đến việc sử dụng thiết bị điện của người sử dụng. 

• Thứ hai, các dòng có thể gây nên sự cố lớn trong hệ thống điện áp cao không thể được xử lý thành công bằng cầu chì.

Với sự tiến bộ của hệ thống điện hiện nay, đặc biệt là những nơi có dòng điện lớn, dù có đủ cầu chì bảo vệ thì bộ ngắt mạch vẫn được lựa chọn sử dụng để đảm bảo an toàn hơn cho mạch điện. Đó là bởi vì khả năng đóng và ngắt mạch, phá vỡ các mạch của nó hiệu quả hơn so với cầu chì.

Những tính năng cần thiết của thiết bị đóng cắt

Độ tin cậy 100%

Khi xảy ra lỗi ở bất kỳ bộ phận nào của hệ thống điện. Các thiết bị đóng cắt mạch điện phải làm việc để cách ly sự cố, đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện.

Có thể tách biệt phần bị lỗi với phần không bị lỗi

Việc tách bộ phận bị lỗi trong thiết bị đóng cắt sẽ đảm bảo rằng bộ phận không bị lỗi không bị ảnh hưởng. Do đó, việc cung cấp điện được đảm bảo liên tục và hệ thống cung cấp điện có thể hoạt động ổn định. Người dùng không phải mất nhiều thời gian chờ đợi sửa lỗi.

Khả năng hoạt động nhanh chóng

Khi phát hiện sự cố, thiết bị đóng cắt phải nhanh chóng tách phần lỗi ra hệ thống. Điều này là để tránh các thiết bị khác bị hư hỏng do dòng điện ngắn mạch. Nếu lỗi không được khắc phục nhanh chóng sẽ rất dễ chuyển lỗi sang các thành phần ổn định, gây nguy hiểm cho việc ngắt toàn hệ thống điện

Có thể thao tác điều khiển bằng tay

Giúp người dùng có thể tự đóng ngắt mạch điện bằng tay trong các trường hợp cần thiết.

Phân loại thiết bị đóng cắt mạch điện

Hiện nay, trên thị trường thiết bị đóng cắt mạch điện được chia làm nhiều loại khác nhau nhằm đáp ứng các mục đích sử dụng phù hợp với nhu cầu của người dùng, bao gồm: Thiết bị đóng cắt hạ thế (LV), thiết bị đóng cắt trung thế (MV) và thiết bị đóng cắt cao thế (HV).

Thiết bị đóng cắt điện hạ thế (LV)

Dòng thiết bị đóng cắt này thường được sử dụng cho các thiết bị có điện áp thấp khoảng từ 1000 VAC đến 1500V DC.

Một số loại thiết bị đóng cắt hạ thế phổ biến có thể kể đến như: Bộ ngắt mạch dùng dầu (OCB), cầu chì HRC, bộ cách ly không tải, Aptomat chống giật (ELCB), bộ cầu chì chuyển mạch (SFU), máy cắt không khí (ACB), thiết bị chống dòng rò (RCCB) & RCBO), CB tép (MCB), CB khối (MCCB),…

Thiết bị đóng cắt điện trung thế (MV)

Thiết bị đóng cắt trung thế hoạt động trong phạm vi điện áp từ 3,3 kV đến 33 kV. Nó được thiết kế nhằm mục đích thực hiện chức năng phân phối năng lượng điện đã được kết nối đến các mạng lưới điện khác nhau.

Thiết bị này sẽ gồm rất nhiều các trạm biến áp thiết bị như: Máy cắt dầu số lượng lớn, cách điện khí SF6, máy cắt dầu tối thiểu, từ trường không khí, chân không và thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí.

Thiết bị đóng cắt trung thế gồm 2 loại trong nhà hoặc ngoài trời và được sử dụng trong các môi trường khác nhau bao gồm: Môi trường dầu, SF6 và chân không.

Nó thực hiện chức năng gây gián đoạn dòng điện khi phát hiện có sự cố bất kỳ ở loại CB nào trong hệ thống. Mặc dù nó có khả năng hoạt động trong những điều kiện khác.

Thiết bị đóng cắt trung thế có các chức năng:

• Chuyển đổi On/Off bình thường

• Cắt dòng điện ngắn mạch

• Chuyển đổi điện áp cảm ứng

• Chuyển đổi nguồn điện cảm ứng

Thiết bị đóng cắt điện cao thế (HV)

Thiết bị đóng cắt cao thế hoạt động trong phạm vi điện áp thường trên 36kV. Trong quá trình thiết kế thiết bị đóng cắt điện cao thế cần cẩn thận hết sức bởi vì trong nó tiềm ẩn rất nhiều nguy hiểm.

Thiết bị đóng cắt HV có thành phần chính là bộ ngắt mạch điện áp cao. Do đó, nó cần phải sở hữu được các tính năng đặc biệt nhằm đảm bảo quá trình vận hành diễn ra an toàn và đáng tin cậy khi được sử dụng trong hệ thống điện.

Việc xảy ra hoạt động hay chuyển mạch bị lỗi của thiết bị đóng cắt HV rất khó xảy ra. Gần như toàn bộ thời gian những bộ ngắt mạch này vẫn sẽ ở trạng thái ON. Thậm chí là thiết bị này còn có thể được hoạt động sau một thời gian dài.

Các hãng thiết bị đóng cắt nổi tiếng

Thiết bị đóng cắt Mitsubishi

Thiết bị đóng cắt Mitsubishi là một loại thiết bị điện của tập đoàn nổi tiếng Mitsubishi Electric đến từ Nhật Bản. Chúng được dùng cho tất cả các công trình dân dụng và công nghiệp, trong các nhà máy, xưởng sản xuất, tòa nhà văn phòng, chung cư,…

Thiết bị đóng cắt Mitsubishi có nhiều ưu điểm như:

• Giá thành thấp, hợp lý với người dùng

• Các tiêu chuẩn kỹ thuật và độ an toàn được đánh giá cao.

• Đáp ứng được những nhu cầu sử dụng trong các công trình dân dụng và công nghiệp.

• Khả năng chống cháy nổ tốt và ít khi xảy ra  các sự cố ngoài ý muốn nhờ được tích hợp thiết bị MCU (thiết bị hiển thị đo lường với MCCB).

• Đảm bảo khả năng cấp điện liên tục mà vẫn thân thiện với môi trường và có thể tái sử dụng.

Thiết bị đóng cắt Shihlin

Thiết bị đóng cắt Shihlin là sản phẩm của hãng Shihlin đến từ Đài Loan. Các thiết bị điện đều được sản xuất trên dây chuyền công nghệ rất tiên tiến nên đều đạt chuẩn quốc tế với độ bền bỉ rất cao.

Ưu điểm của thiết bị đóng cắt Shihlin

• Độ bền tốt, tuổi thọ cao và mẫu mã đa dạng.

• Thông số kỹ thuật rõ ràng, chất lượng cao và chắc chắn.

• Kích hoạt nhanh chóng, khả năng làm việc ổn định.

Thiết bị đóng cắt ABB

Thiết bị đóng cắt ABB dòng sản phẩm điện cao cấp được sản xuất tại Thuỵ Điển. Thiết bị đóng cắt ABB bao gồm các sản phẩm: MCB, MCCB, RCBO, RCCB, ELCB, VCB, ACB được dùng trong điện ha thế, trung thế.

Ưu điểm của thiết bị đóng cắt ABB

• Thiết kế đơn giản, kích thước nhỏ gọn tuy nhiên có khả năng cắt dòng lớn

• Thiết bị có được độ bền cực tốt nhờ cấu tạo chắc chắn và khả năng bảo vệ cao.

• Hiệu quả sử dụng vượt trội, đảm bảo bảo vệ an toàn cho mạch điện khỏi các sự cố bất ngờ.

• Giá cả hợp lý và thời gian bảo hành lâu.

Thiết bị đóng cắt Legrand

Thiết bị đóng cắt Legrand là sản phẩm của thương hiệu thiết bị đóng cắt Legrand nổi tiếng đến từ Pháp. Các sản phẩm thiết bị đóng cắt của thương hiệu này bao gồm các sản phẩm như: MCB, MCCB, khối phân phối nguồn, máy cắt không khí, thiết bị bảo vệ chống sét, máy biến áp và tủ điện nhựa dẻo cách điện, ổ cắm công nghiệp và các phụ kiện dây dẫn.

Các sản phẩm đều đáp ứng được các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về chất lượng và độ an toàn của thế giới, được thiết kế để người dùng lựa chọn dễ dàng, hiệu suất cao, lắp đặt đơn giản và an toàn tối ưu.

Thiết bị đóng ngắt điện Schneider

Thiết bị đóng cắt Schneider là thiết bị điện công nghiệp được sử dụng phổ biến với thiết kế đơn giản và tinh tế. Sản phẩm được sử dụng tại các công trình dân dụng và công trình công nghiệp. Có các thiết bị như: MCB, MCCB, RCCB. 

Thiết bị đóng ngắt điện Schneider là sản phẩm điện đạt chất lượng, an toàn theo tiêu chuẩn Châu Âu nhờ được sản xuất trên dây chuyền công nghệ hiện đại nhất. Ưu điểm của thiết bị đóng cắt này chính là ở chất lượng, khả năng làm việc ổn định và sự bền bỉ khi làm việc ở các điều kiện môi trường khác nhau. 

Thiết bị đóng cắt Hager

Thiết bị đóng cắt Hager là sản phẩm của thương hiệu Hager đến từ Pháp. Thiết bị này được hãng Hager sản xuất với chất liệu được chọn lọc rất kĩ nên có độ bền bỉ cao, tuổi thọ lớn, hoạt động ổn định và đảm bảo khả năng bảo vệ tốt các thiết bị điện khác để ngăn cản hiện tượng quá dòng hay ngắn mạch.

Thiết bị đóng cắt Hager được dùng phổ biến nhất trong các nhà xưởng lớn nhỏ, các nhà máy sản xuất sản phẩm, các công ty cần vận hành nhiều về điện, đặc biệt là những địa điểm có mạng lưới điện lớn như nhà máy điện rất cần thiết bị đóng cắt này. 

Thiết bị đóng cắt Chint

Thiết bị đóng cắt Chint là dòng sản phẩm do Trung Quốc sản xuất, có ưu thế về giá thành thấp nên được sử dụng nhiều tại Việt Nam.

Các thiết bị đóng cắt của Chint rất đa dạng các dòng sản phẩm như: Máy cắt không khí ACB, Aptomat khối MCCB, Aptomat tép MCB, Aptomat chống rò RCCB, RCBO, Contactor, Relay nhiệt, chống sét lan truyền, đồng hồ đo, đèn báo,…

Thiết bị đóng cắt LS

Thiết bị đóng cắt LS đang được sử dụng rất phổ biến tại các nhà máy, các công trình thương mại bởi nó đem đến cho người sử dụng rất nhiều giá trị. Là một thương hiệu đến từ Hàn Quốc, một quốc gia có thương hiệu vô cùng uy tín.

Các thiết bị đóng cắt của LS gồm có:

• Aptomat dạng tép (MCB): là một aptomat có dạng tép có dòng cắt cố định và dòng cắt quá tải thấp (100A/10kA). Sản phẩm này thường được sử dụng trong hệ thống điện dân dụng

• Aptomat dạng khối (MCCB): được sản xuất với dòng cắt ngắn mạch lên đến 80kA, và hiện nay thiết bị này có dòng cắt định mức lên đến 2400A.

• Aptomat ngắn mạch, bảo vệ dòng rò: dòng thiết bị đóng cắt này có khả năng chống rò vô cùng hiệu quả. Kích thước của sản phẩm này như các MCB 1P + N. Tuy vậy, những thiết kế của nó lại có thêm bộ bảo vệ quá dòng. Ngoài khả năng đóng mạch điện thì nó còn có khả năng chống rò dòng vô cùng hiệu quả.

• Máy cắt không khí ACB: nhiệm vụ của thiết bị này chính là đóng cắt và bảo vệ dòng điện một cách an toàn nhất. Khi dòng điện xảy ra các sự cố ngắn mạch hay quá tải. Người sử dụng có thể lựa chọn một model sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình.