Trong các trạm biến áp phân phối, khu đô thị, tòa nhà cao tầng hay nhà máy công nghiệp, tủ RMU đã trở thành thiết bị đóng cắt trung thế phổ biến nhất hiện nay nhờ kích thước nhỏ gọn, độ an toàn cao và gần như không cần bảo trì. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ tủ RMU là gì, cấu tạo bên trong, các loại ngăn chức năng, cách phân loại theo công nghệ cách điện và những lưu ý quan trọng khi lựa chọn thiết bị cho lưới điện.
1. Tủ RMU là gì?
RMU là viết tắt của Ring Main Unit — tủ điện trung thế dùng cho lưới phân phối mạch vòng (ring network). Đây là thiết bị đóng cắt hợp bộ, được chế tạo, thử nghiệm và niêm phong hoàn chỉnh tại nhà máy theo tiêu chuẩn IEC 62271-200, với toàn bộ phần mang điện được đặt trong khoang kín cách điện (thường là khí SF6).
Tên gọi “Ring Main” xuất phát từ cấu trúc lưới điện mà nó phục vụ: các trạm biến áp phân phối được đấu nối liên tiếp thành một vòng khép kín. Nhờ cấu trúc này, khi một đoạn cáp gặp sự cố, người vận hành có thể cô lập đoạn hỏng và cấp điện lại cho các trạm còn lại từ hướng ngược lại của mạch vòng. Do đó, một tủ RMU điển hình luôn có tối thiểu hai ngăn cáp vào/ra (đấu vòng) và một ngăn bảo vệ máy biến áp.
2. Vị trí của RMU trong lưới trung thế
Sơ đồ điển hình của một lưới phân phối mạch vòng bao gồm: từ hai lộ xuất tuyến của trạm 110/22kV, cáp ngầm trung thế chạy qua lần lượt các trạm phân phối. Tại mỗi trạm, tủ RMU đóng vai trò “nút giao”: cáp vào — cáp ra — rẽ nhánh xuống máy biến áp.
Ở chế độ bình thường, mạch vòng thường được vận hành hở: một điểm trên vòng để mở, mỗi nửa vòng được cấp từ một nguồn. Khi sự cố xảy ra, thao tác đóng/cắt các dao cách ly phụ tải (LBS) trong tủ RMU cho phép chuyển điểm mở để cô lập đoạn sự cố và khôi phục cấp điện. Thao tác này hiện nay có thể tự động hóa hoàn toàn với RMU có động cơ và RTU.
3. Cấu tạo tủ RMU
Một tủ RMU điển hình bao gồm các phần chính:
- Khoang khí chính (gas tank): Vỏ thép không gỉ hàn kín, chứa thanh cái, dao cắt phụ tải, dao tiếp địa và máy cắt. Khoang được nạp khí SF6 áp suất thấp (0,3–0,5 bar dư), tuổi thọ thiết kế lên đến 30 năm, đạt cấp “sealed pressure system” theo IEC 62271-1.
- Bộ truyền động và cơ cấu thao tác: Mỗi ngăn có cơ cấu lò xo thao tác bằng tay hoặc động cơ điện. Hệ thống liên động cơ khí ba vị trí (đóng — cắt — tiếp địa) đảm bảo an toàn tuyệt đối khi vận hành.
- Khoang cáp: Nơi đấu nối cáp trung thế qua đầu cáp elbow hoặc đầu cáp co nguội/co nhiệt, có cửa liên động với dao tiếp địa.
- Khoang hạ thế / điều khiển: Chứa rơle bảo vệ, bộ chỉ thị sự cố (FPI), đèn báo điện áp (VPIS/VDS) và các thiết bị phụ trợ.
- Bộ chỉ thị và an toàn: Đồng hồ áp suất khí, cửa sổ quan sát vị trí tiếp điểm và van xả áp hướng luồng hồ quang. Các tủ hiện đại đạt cấp chịu hồ quang bên trong IAC AFL/AFLR 20kA/1s theo IEC 62271-200.
4. Các ngăn chức năng của tủ RMU
Tủ RMU được cấu hình từ các ngăn chức năng tiêu chuẩn, được ký hiệu phổ biến như sau:
| Ký hiệu | Tên ngăn | Thiết bị chính | Chức năng |
|---|---|---|---|
| C | Ngăn cáp (Ring switch) | Dao cắt phụ tải LBS 630A + dao tiếp địa | Đấu vòng cáp vào/ra |
| F | Ngăn cầu chì | LBS kết hợp cầu chì HRC + dao tiếp địa | Bảo vệ MBA ≤ 1000–2000kVA |
| D / V | Ngăn máy cắt | Máy cắt chân không VCB 200–630A + rơle | Bảo vệ MBA công suất lớn/xuất tuyến |
| B | Ngăn đo lường | TU, TI | Đo đếm ranh giới |
5. Phân loại tủ RMU
5.1. Theo môi chất cách điện và cắt
- RMU cách điện SF6: Sử dụng khí SF6 để cách điện và dập hồ quang.
- RMU không SF6 (SF6-free): Xu hướng mới sử dụng khí sạch (clean air/nitơ), cách điện rắn (2SIS) hoặc khí hỗn hợp fluoronitrile để bảo vệ môi trường.
- RMU cách điện không khí: Hiện ít được sử dụng do kích thước lớn.
5.2. Theo khả năng mở rộng
- Loại compact (non-extensible): Các ngăn nằm chung một khoang khí, kích thước nhỏ gọn nhưng không thể thêm ngăn sau này.
- Loại mở rộng (extensible/modular): Mỗi ngăn là một module khí riêng, cho phép ghép nối thêm ngăn khi phụ tải phát triển.
6. Thông số kỹ thuật chính
| Thông số | Giá trị điển hình |
|---|---|
| Điện áp định mức | 24kV (Um) |
| Dòng định mức thanh cái | 630A |
| Dòng cắt ngắn mạch | 16–25kA/1s hoặc 3s |
| Cấp bảo vệ khoang khí | IP67 |
| Tiêu chuẩn | IEC 62271-200, 62271-1 |
7. Ưu và nhược điểm
Ưu điểm: Kích thước nhỏ gọn, an toàn cao, không cần bảo trì phần mang điện, lắp đặt nhanh và phù hợp với lưới điện mạch vòng.
Nhược điểm: Không thể sửa chữa phần trong khoang khí, khí SF6 là khí nhà kính, giới hạn về dòng điện (thường ≤ 630A/25kA) so với tủ trung thế hợp bộ (metal-clad switchgear).
8. Lưu ý lắp đặt và vận hành
- Đảm bảo bán kính cong của cáp trung thế theo yêu cầu kỹ thuật.
- Thực hiện thí nghiệm cách điện, kiểm tra liên động và áp suất khí trước khi đóng điện.
- Khi thay thế cầu chì, phải thay đồng bộ cả ba pha cùng chủng loại.
- Luôn theo dõi đồng hồ áp suất khí định kỳ để đảm bảo độ an toàn của khoang kín.
9. Kết luận
Tủ RMU là thiết bị “xương sống” của lưới phân phối trung thế hiện đại. Việc lựa chọn cấu hình ngăn, khả năng mở rộng và công nghệ cách điện (SF6 hay SF6-free) cần dựa trên quy hoạch phụ tải và yêu cầu dự án. Nắm vững cấu tạo và thông số kỹ thuật sẽ giúp các kỹ sư lập đặc tính kỹ thuật chính xác và đảm bảo vận hành lưới điện an toàn, tin cậy.
