Hướng dẫn năm 2025: Làm thế nào để kiểm tra hiệu quả các máy thử nghiệm cầu dao VCB?

Chi phí do sự cố tại hiện trường: Một sự rò rỉ chân không không được phát hiện trên một bộ ngắt mạch chân không (VCB) 24 kV đã dẫn đến việc không thể ngắt mạch ngắn. Sự cố mất điện tại trạm biến áp này đã gây thiệt hại cho công ty điện lực của chúng tôi hơn 1.420.000, và chúng tôi đã bỏ sót vấn đề này do các quy trình kiểm tra của mình. – Kỹ sư bảo trì, công ty điện lực khu vực.

Việc kiểm tra cầu dao VCB không giống như kiểm tra cầu dao hạ áp hoặc MCB. Cầu dao VCB hoạt động ở mức điện áp cao/trung bình (thường từ 12 kV đến 24 kV) và dựa vào khả năng hoạt động chính xác của bộ ngắt chân không. Vào năm 2025, với việc tự động hóa mạng lưới điện đang được triển khai, cần phải có thiết bị chuyên dụng để đảm bảo VCB hoạt động đúng cách, có thể kiểm tra chính xác tính toàn vẹn chân không của VCB, chức năng cơ học, điện trở cách điện và độ mòn tiếp điểm theo tiêu chuẩn IEC 62271-100. Bài viết này nêu ra năm kiểm tra chính mà bạn cần thực hiện để kiểm tra Kiểm tra thiết bị ngắt mạch VCB thiết bị.

Hướng dẫn này bao gồm:

• Năm bài kiểm tra thiết yếu đối với máy thử nghiệm cầu dao VCB (và cách thực hiện)
• Các thông số sau đây là yếu tố quan trọng để đảm bảo kết quả đo chính xác: mức chân không; hành trình tiếp xúc; tốc độ đóng/mở; và điện trở cách điện.
• Cách giải thích kết quả so với tiêu chuẩn IEC 62271-100
• Những sai lầm thường gặp và cách tránh chúng
• Các câu hỏi thường gặp về thử nghiệm VCB do các kỹ sư giải đáp

Hiểu VCB là gì và tại sao việc kiểm tra lại quan trọng

Trước khi đi vào các phương pháp kiểm tra, cần lưu ý rằng VCB là viết tắt của Vacuum Circuit Breaker (Công tắc ngắt chân không). Công tắc ngắt chân không được trang bị một thiết bị chân không có chức năng dập tắt hồ quang khi các tiếp điểm mở ra trong điều kiện sự cố. Khác với cầu dao dầu hoặc cầu dao khí, cầu dao chân không không có hiện tượng hồ quang nhìn thấy được và yêu cầu bảo trì tối thiểu. Tuy nhiên, việc kiểm tra cầu dao chân không là rất quan trọng vì một lượng chân không cực nhỏ cũng có thể khiến cầu dao chân không không thể ngắt mạch trong trường hợp sự cố. Có các trạm kiểm tra tự động được tích hợp vào dây chuyền sản xuất tự động để kiểm tra Công tắc ngắt mạch chân không, giúp xác minh các đặc tính này một cách tự động trong quá trình sản xuất.

Năm bài kiểm tra thiết yếu dành cho máy thử nghiệm cầu dao VCB

Phải hoàn tất năm quy trình kiểm định để thực hiện kiểm tra toàn diện các thiết bị ngắt mạch (VCB). Mỗi thiết bị phải trải qua các quy trình kiểm định này, hoặc sau khi tất cả các thiết bị đã được kiểm tra, hoặc định kỳ theo quy định tại tiêu chuẩn IEC 62271-100.

Kiểm tra độ kín chân không (phát hiện rò rỉ)

Chỉ số này đo lường: Áp suất của bộ ngắt chân không phải nhỏ hơn 1,33 × 10⁻³ Pa để đạt yêu cầu kiểm tra. Thử nghiệm này được thực hiện bằng máy phát magnetron hoặc máy kiểm tra chân không cao áp, bằng cách áp dụng điện áp cao (lên đến 70 kV) và đo dòng phát xạ qua các tiếp điểm ngắt. Nếu dòng điện vượt quá mức ngưỡng (tức là 10 µA hoặc ít hơn trên bộ ngắt chân không 12 kV), chân không bị suy giảm. Kết quả thử nghiệm chỉ được chấp nhận nếu không có sự phóng điện liên tục hoặc phát xạ tia X ngoài các giới hạn đã đặt ra.

Một sai lầm thường gặp trong các thử nghiệm này là không tiến hành thử nghiệm ở cả điều kiện môi trường xung quanh và sau chu kỳ gia nhiệt (nếu có thể). Việc chỉ thử nghiệm ở điều kiện môi trường xung quanh sẽ dẫn đến kết quả thử nghiệm không chính xác.

Thử nghiệm các thông số cơ học (hành trình, tốc độ, thời gian)

Chỉ số này đo lường: Các loại hành trình bao gồm hành trình tiếp xúc (độ dời), hành trình vượt quá, thời gian mở, thời gian đóng và tốc độ trung bình của hành trình.
Để thực hiện các thử nghiệm hành trình: Bộ thử nghiệm VCB sẽ gắn một cảm biến tuyến tính vào tiếp điểm chuyển động và gửi lệnh mở/đóng công tắc. Kết quả sẽ được ghi lại dưới dạng các đường cong. Đối với VCB 12 kV, bạn nên chấp nhận hành trình tiếp điểm mở từ 8–12 mm, thời gian mở từ 30–60 ms và thời gian đóng từ 50–80 ms.
Tầm quan trọng của các bài kiểm tra quá trình đóng cắt: Việc đóng cắt chậm sẽ tạo ra năng lượng hồ quang quá mức, trong khi đóng cắt nhanh sẽ dẫn đến hiện tượng tiếp điểm bị nảy hoặc dính vào nhau.

Thử nghiệm cách điện cao áp (điện áp chịu đựng)

Chỉ số này đo lường: Thiết bị ngắt mạch và giá đỡ cách điện hỗ trợ các thử nghiệm độ bền điện môi.
Thực hiện như thế nào? Áp dụng điện áp 42 kV (đối với VCB 24 kV) hoặc 28 kV (đối với VCB 12 kV) trong 60 giây giữa các tiếp điểm mở; giữa mỗi cực và đất. Không được có hiện tượng phóng điện hoặc dòng rò vượt quá giới hạn của nhà sản xuất (thường <2 mA). (Ghi chú về tự động hóa: các thiết bị kiểm tra cách điện trong dây chuyền sản xuất (như trong dây chuyền sản xuất tự động VCB) thực hiện thử nghiệm này theo quy trình 100% đầy đủ trên mỗi thiết bị vào cuối quá trình lắp ráp.)

Thử nghiệm điện trở tiếp xúc (điện trở vòng lặp)

Chỉ số này đo lường: Điện trở mạch chính đóng từ cực này sang cực kia (bao gồm cả bộ ngắt chân không). Thực hiện các bước sau: sử dụng máy đo điện trở vi ohm (DC 50 – 100A). Đối với VCB, điện trở vòng lặp chấp nhận được đối với các thiết bị ‘mới’ thường phải nhỏ hơn 50 vi ohm và nhỏ hơn 100 vi ohm đối với thiết bị đang sử dụng.

Việc quan sát thấy xu hướng tăng của điện trở cho thấy hoặc là sự mài mòn của bề mặt tiếp xúc, hoặc là sự lệch trục của kết nối cơ khí.

Thử nghiệm độ bền cơ học (tuổi thọ)

Chỉ số này đo lường: Thử nghiệm này đánh giá khả năng của thiết bị trong việc chịu đựng nhiều lần thao tác cơ học mà không bị hỏng hóc. Phương pháp thử nghiệm bao gồm việc sử dụng hệ thống thử nghiệm tự động để thực hiện chu kỳ đóng và mở cầu dao một số lần nhất định (theo quy định trong IEC 62271-100; M1 – 10.000 chu kỳ; M2 – 30.000 chu kỳ). Trong quá trình này, hệ thống thử nghiệm đo lường các thông số sau: thời gian mở, thời gian đóng và mức độ mài mòn của các tiếp điểm của bộ ngắt mạch. Khi một bộ ngắt mạch đã được thử nghiệm 10.000 lần, thời gian mở của nó dự kiến sẽ tăng ít hơn 5%.

Cách chọn và kiểm định máy thử ngắt mạch VCB

Khi đánh giá việc lựa chọn máy kiểm tra ngắt mạch, cần xem xét các tính năng sau đây để đảm bảo phù hợp khi sử dụng với các bộ ngắt mạch van (VCB) trong môi trường sản xuất hoặc trong công tác bảo trì tại hiện trường:

• Dòng máy kiểm tra chân không: Phải có khả năng phát hiện áp suất >1×10⁻² Pa (rò rỉ) và <1×10⁻⁴ Pa (bình thường).
• Độ chính xác của cảm biến dịch chuyển: ≤±0,1 mm đối với phép đo hành trình.
• Khả năng chịu điện áp: Ít nhất 70 kV đối với các bộ ngắt mạch chân không (VCB) 12–24 kV.
• Ghi dữ liệu: Nên lưu trữ các đường cong cho từng lần thử nghiệm và xuất sang định dạng CSV hoặc trực tiếp sang hệ thống MES.
• Tuân thủ: Được chế tạo theo Phụ lục của tiêu chuẩn IEC 62271-100 (hướng dẫn thử nghiệm).

Theo Benlong Automation, dây chuyền sản xuất của họ kết hợp các bài kiểm tra nêu trên thành một quy trình liền mạch duy nhất và đảm bảo rằng tất cả các bộ ngắt mạch chân không (VCB) đều đã được kiểm tra tự động theo tiêu chuẩn 100% trước khi xuất xưởng.

Những sai lầm thường gặp trong kiểm thử VCB và cách khắc phục

• Sai lầm 1: Việc kiểm tra tính toàn vẹn của hệ thống chân không bằng máy đo điện trở cách điện (megger) truyền thống được thực hiện bằng cách sử dụng máy đo điện trở cách điện (còn gọi là megger). Phương pháp này có thể được cải thiện bằng cách sử dụng máy kiểm tra chân không chuyên dụng, áp dụng điện áp cao (AC hoặc DC) vào các tiếp điểm hở thay vì nối đất.
• Sai lầm 2: Không ghi lại đồ thị chuyển động tiếp xúc: Chỉ một giá trị “độ dốc” là chưa đủ. Bạn nên luôn ghi lại toàn bộ đồ thị chuyển động theo thời gian, vì điều này giúp bạn nhận biết hiện tượng nảy, vượt quá giới hạn và dao động tiếp xúc.
• Sai lầm thứ 3: Không tính đến sự điều chỉnh nhiệt độ đối với điện trở tiếp xúc. Đối với đồng, điện trở thay đổi 0,41 TP3T trên mỗi độ C. Giải pháp: Đo nhiệt độ hoặc điều chỉnh giá trị về điểm tham chiếu 20 độ C.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Bài kiểm tra VCB là gì?

Bài kiểm tra VCB Đây là bộ lịch trình thử nghiệm kiểm tra điện và cơ khí đầy đủ được thực hiện trên một bộ ngắt mạch chân không nhằm xác nhận khả năng ngắt an toàn dòng điện sự cố và chịu được điện áp hoạt động bình thường của thiết bị. Bộ thử nghiệm này bao gồm bốn bài kiểm tra: kiểm tra tính toàn vẹn chân không (phát hiện rò rỉ khí), kiểm tra điện áp chịu đựng cách điện, đo điện trở tiếp xúc và các bài kiểm tra đặc tính cơ khí (thời gian đóng/mở, hành trình, tốc độ). Các thử nghiệm này được quy định trong tiêu chuẩn IEC 62271-100, là yêu cầu bắt buộc trong thử nghiệm kiểu loại và thường được thực hiện như các thử nghiệm định kỳ trong quá trình sản xuất.

VCB được sử dụng để làm gì?

Việc sử dụng các bộ ngắt mạch chân không (VCB) trong việc điều khiển và bảo vệ các mạch điện trung thế (MV) có điện áp tối đa 40,5 kV chủ yếu được áp dụng cho các mục đích sau: (1) Hệ thống phân phối chính trong các nhà máy công nghiệp (2) Thiết bị đóng cắt liên quan đến trạm biến áp công cộng (3) Hệ thống điện khí hóa đường sắt (25 kV AC) (4) Máy phát điện tuabin gió (5) Ngân hàng tụ điện. Sự ưa chuộng đối với VCB xuất phát từ đặc tính không cần bảo trì (tức là không dùng dầu, không dùng SF6), tuổi thọ điện cực lớn (thời gian hoạt động) (30.000 chu kỳ) và độ tin cậy cao.

Làm thế nào để kiểm tra VCB?

Để kiểm tra VCB, bạn cần một thiết bị chuyên dụng Kiểm tra cầu dao bộ. Quy trình từng bước như sau:

1. Ngắt kết nối VCB và xả hết điện tích tụ điện (tuân thủ quy trình khóa/dán nhãn).
2. Tiến hành kiểm tra bằng mắt thường để phát hiện các vết nứt trên vỏ thủy tinh hoặc gốm của bộ ngắt chân không.
3. Tiến hành kiểm tra tính toàn vẹn chân không bằng cách sử dụng thiết bị kiểm tra cao áp có trang bị magnetron; cấp điện áp cao hơn qua các điểm tiếp xúc và theo dõi bất kỳ hiện tượng rò rỉ nào.
4. Đo điện trở tiếp xúc bằng đồng hồ đo điện trở vi-ohm (50–100 A DC).
5. Tiến hành thử nghiệm vận hành cơ học bằng cách ghi lại tổng thời gian mở, tổng thời gian đóng, hành trình và tốc độ trung bình với sự hỗ trợ của cảm biến hành trình.
6. Tiến hành thử nghiệm cách điện cao áp (tức là thử nghiệm chịu điện áp tần số công nghiệp) giữa hai pha cũng như giữa pha và đất.

Tất cả các kết quả phải được so sánh với bảng thông số kỹ thuật của nhà sản xuất hoặc các tiêu chí chấp nhận theo tiêu chuẩn IEC 62271-100.

VCB là viết tắt của từ gì trong lĩnh vực điện?

Kỹ thuật điện bao gồm các thuật ngữ như VCB, viết tắt của “Vacuum Circuit Breakers” (cầu dao chân không). Cầu dao chân không đơn giản là một thiết bị ngắt mạch điện được thiết kế để có thể ngắt mạch điện rất nhanh trong trường hợp xảy ra sự cố, từ đó giúp ngăn ngừa đường dây hoặc thiết bị điện bị hư hỏng do quá dòng. Trong các thiết bị này, cách thức hoạt động là sử dụng vỏ gốm hoặc thủy tinh để chứa hai bộ tiếp điểm riêng biệt (tiếp điểm “cố định” và tiếp điểm “di chuyển”); khi các tiếp điểm bị tách ra do sự tích tụ điện năng hoặc quá dòng (như trong ví dụ trên), sẽ có một hồ quang điện tức thời giữa hai bộ tiếp điểm và hồ quang này sẽ tắt trong vòng vài mili giây. Do đó, các loại thiết bị điện này chiếm ưu thế trong các ứng dụng có điện áp từ 3,6 kV đến 40,5 kV (gọi là ứng dụng “trung áp”).

Phương pháp đúng đắn để kiểm tra các bộ ngắt chân không (VCB) vào năm 2025 đòi hỏi phải có một quy trình hệ thống nhằm đánh giá toàn diện tính toàn vẹn của môi trường chân không, các bộ phận cơ khí, khả năng cách điện, điện trở tiếp xúc và độ bền cơ học. Tất cả các thử nghiệm phải sử dụng thiết bị thử nghiệm phù hợp, bao gồm máy kiểm tra chân không magnetron, bộ chuyển đổi hành trình, máy đo điện trở vi mô và bộ cao áp, với kết quả được giải thích theo tiêu chuẩn IEC 62271-100. Đối với sản xuất hàng loạt VCB, có các dây chuyền thử nghiệm ngắt mạch tích hợp, chẳng hạn như dây chuyền sản xuất VCB tự động hoàn toàn mới, tự động hóa một cách đáng tin cậy và nhất quán từng trong 5 thử nghiệm nêu trên, đảm bảo kiểm tra 100% và khả năng truy xuất dữ liệu, đồng thời sản xuất 25-30 VCB mỗi ca làm việc hàng ngày. Cho dù bạn là kỹ sư làm việc cho một công ty điện lực hay chịu trách nhiệm sản xuất và thử nghiệm VCB, tài liệu này được cung cấp để đảm bảo rằng bạn có thể ngăn chặn những hậu quả tốn kém nếu bất kỳ sự cố thử nghiệm VCB nào nêu trên xảy ra.