Nguyên tắc quyết định là chọn (I_n) không nhỏ hơn dòng tải nhưng không lớn hơn khả năng mang dòng đã hiệu chỉnh của dây. Nếu không có cấp dòng RCBO phù hợp nằm giữa hai giới hạn này, không nên chọn RCBO lớn hơn để “bù”; cần tăng tiết diện dây, cải thiện điều kiện lắp đặt hoặc giảm dòng tải.
Đối với bảo vệ quá tải, ba đại lượng phải được đặt đúng quan hệ:
[
I_B \le I_n \le I_Z
]
Trong đó, (I_B) là dòng điện thiết kế của mạch, (I_n) là dòng điện danh định của RCBO và (I_Z) là khả năng mang dòng liên tục của dây sau khi đã xét điều kiện lắp đặt thực tế. Quan hệ này bảo đảm RCBO không cắt khi mạch làm việc bình thường, đồng thời không cho phép thiết bị bảo vệ có dòng định mức lớn hơn khả năng mang dòng của dây. Đây là nguyên tắc phối hợp cơ bản giữa dây dẫn và thiết bị bảo vệ quá tải.
Ngoài ra, đặc tính tác động của thiết bị bảo vệ phải thỏa:
[
I_2 \le 1,45I_Z
]
với (I_2) là dòng làm thiết bị tác động trong thời gian quy ước. Đối với RCBO có quá dòng tác động quy ước bằng (1,45I_n), việc giữ (I_n \le I_Z) đồng thời bảo đảm điều kiện này về mặt phối hợp quá tải.
Lý do của giới hạn trên là nhiệt. Khi dòng điện vượt khả năng mang dòng cho phép trong thời gian đủ dài, tổn hao trên dây tăng, nhiệt độ ruột dẫn và cách điện tăng theo. Nếu (I_n) được chọn lớn hơn (I_Z), dây có thể bị quá tải nhiệt trong vùng mà RCBO vẫn chưa buộc phải cắt.
Nếu tải cần 25 A nhưng dây trong điều kiện thực tế chỉ có (I_Z = 23) A, chọn RCBO 25 A không còn thỏa điều kiện bảo vệ dây. Ngược lại, nếu chọn RCBO 20 A cho tải liên tục 22 A, RCBO có thể tác động do quá tải dù bản thân dây có khả năng chịu dòng cao hơn.
Khả năng mang dòng của dây không chỉ phụ thuộc tiết diện. Một bảng tra đúng phải xác định ít nhất vật liệu ruột dẫn, loại cách điện, số ruột dẫn mang tải và phương pháp lắp đặt. Sau đó còn phải hiệu chỉnh theo điều kiện thực tế.
Có thể biểu diễn nguyên tắc này dưới dạng:
[
I_Z = I_{Z,ref} \times k_1 \times k_2 \times \ldots
]
Trong đó, (I_{Z,ref}) là khả năng mang dòng ở điều kiện tham chiếu; các hệ số (k) phản ánh những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt của dây. Các trường hợp thường phải xét gồm nhiệt độ môi trường cao, nhiều cáp hoặc nhiều mạch đi chung, cáp đi qua vật liệu cách nhiệt, điều kiện chôn đất và cách bố trí cáp. Các bảng khả năng mang dòng trong hệ tiêu chuẩn lắp đặt điện cũng được phân chia theo phương pháp lắp đặt và điều kiện tham chiếu thay vì chỉ theo mm².
Vì vậy, câu nói “dây 2,5 mm² đi RCBO 20 A” chỉ có thể xem là kinh nghiệm trong một điều kiện lắp đặt cụ thể. Khi điều kiện thay đổi, 20 A có thể vẫn phù hợp hoặc có thể trở nên quá lớn so với khả năng mang dòng thực tế.
Cũng cần tách hai khái niệm: tiết diện danh nghĩa là kích thước hình học của ruột dẫn, còn (I_Z) là giới hạn dòng điện phụ thuộc cả cấu tạo và môi trường lắp đặt. Khi chọn RCBO, đại lượng cần so trực tiếp với (I_n) là (I_Z), không phải con số mm² đứng riêng lẻ.
Bảng dưới đây minh họa dây đồng cách điện PVC, nhiệt độ ruột dẫn 70°C, hai ruột dẫn mang tải, nhiệt độ môi trường tham chiếu 30°C trong không khí và chưa áp dụng hệ số suy giảm bổ sung. B2 và C là hai phương pháp lắp đặt tham chiếu khác nhau nên cùng một tiết diện cho ra (I_Z) khác nhau.
|
Tiết diện dây đồng |
(I_Z) B2 |
(I_n) RCBO lớn nhất theo (I_Z) B2 |
(I_Z) C |
(I_n) RCBO lớn nhất theo (I_Z) C |
|
1,5 mm² |
16,5 A |
16 A |
19,5 A |
16 A |
|
2,5 mm² |
23 A |
20 A |
27 A |
25 A |
|
4 mm² |
30 A |
25 A |
36 A |
32 A |
|
6 mm² |
38 A |
32 A |
46 A |
40 A |
|
10 mm² |
52 A |
50 A |
63 A |
63 A |
|
16 mm² |
69 A |
63 A |
85 A |
80 A |
Các mức RCBO trong bảng được chọn theo nguyên tắc lấy cấp dòng danh định ưu tiên lớn nhất nhưng vẫn không vượt (I_Z). Các cấp dòng ưu tiên của RCBO bao gồm 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 và 125 A.
Cột “RCBO lớn nhất” chỉ là giới hạn trên xét riêng khả năng mang dòng của dây. Nó không có nghĩa mạch dùng dây 6 mm² thì mặc định phải lắp RCBO 32 A hoặc 40 A. Nếu tải chỉ cần 18 A, RCBO 20 A có thể phù hợp dù tiết diện dây lớn hơn mức tối thiểu cần thiết.
Ngược lại, bảng này không được dùng nguyên xi cho mạch ba pha có ba ruột dẫn mang tải, cáp XLPE, dây nhôm, cáp chôn đất hoặc cáp đi thành nhóm. Những trường hợp đó cần dùng đúng bảng khả năng mang dòng và hệ số hiệu chỉnh tương ứng.
Có thể chọn RCBO theo một trình tự ngắn nhưng chặt chẽ:
1. Xác định dòng tải thiết kế (I_B) từ công suất, điện áp, số pha, hệ số công suất và đặc tính tải nếu có
2. Xác định (I_{Z,ref}) theo tiết diện, vật liệu ruột dẫn, loại cách điện, số ruột mang tải và phương pháp lắp đặt
3. Áp dụng các hệ số hiệu chỉnh để nhận được (I_Z) thực tế của dây
4. Chọn cấp dòng RCBO (I_n) sao cho (I_B \le I_n \le I_Z)
5. Kiểm tra các điều kiện bảo vệ khác như đặc tính tác động quá dòng, khả năng cắt ngắn mạch, dòng dư tác động và đường cong tác động theo yêu cầu của mạch
Nếu bước 4 không tìm được một cấp dòng danh định phù hợp, thiết kế cần thay đổi. Không nên chọn cấp nhỏ hơn (I_B) vì mạch có thể bị cắt khi vận hành bình thường, cũng không nên chọn cấp lớn hơn (I_Z) vì dây không còn được phối hợp bảo vệ quá tải đúng yêu cầu.
Giả sử dây đồng PVC 2,5 mm² có (I_Z = 23) A ở điều kiện tham chiếu B2 và dòng tải thiết kế là 18 A. RCBO 20 A thỏa:
[
18 \le 20 \le 23
]
Nếu RCBO có dòng tác động quy ước (I_2 = 1,45I_n), thì:
[
I_2 = 1,45 \times 20 = 29\text{ A}
]
Trong khi:
[
1,45I_Z = 1,45 \times 23 = 33,35\text{ A}
]
Do (29 \le 33,35), điều kiện phối hợp bảo vệ quá tải được đáp ứng.
Giả sử tổng hệ số hiệu chỉnh của điều kiện lắp đặt là 0,8. Khi đó:
[
I_Z = 23 \times 0,8 = 18,4\text{ A}
]
Nếu tải chỉ 14 A, RCBO 16 A thỏa:
[
14 \le 16 \le 18,4
]
Nhưng nếu tải là 18 A, cấp 16 A nhỏ hơn (I_B), còn cấp 20 A lớn hơn (I_Z). Không có cấp RCBO phù hợp trong khoảng yêu cầu. Khi đó cần tăng tiết diện dây, thay đổi điều kiện lắp đặt để cải thiện khả năng tản nhiệt hoặc giảm tải.
Đây là lý do cùng một tiết diện 2,5 mm² có thể phải phối hợp với RCBO khác nhau và vì sao hệ số suy giảm không được bỏ qua.
Với (I_Z = 30) A và (I_B = 24) A, RCBO 25 A phù hợp:
[
24 \le 25 \le 30
]
RCBO 32 A không phù hợp nếu xét bảo vệ quá tải cho dây trong điều kiện này, bởi 32 A lớn hơn (I_Z).
Sau khi chọn được (I_n) theo (I_B) và (I_Z), vẫn chưa thể coi việc chọn RCBO đã hoàn tất. Tiết diện dây không quyết định trực tiếp các thông số còn lại của thiết bị.
Dòng dư tác động (I_{\Delta n}) là độ nhạy của chức năng chống dòng rò và thường được ghi bằng mA. Con số 30 mA không phải là dòng tải 30 A. Một RCBO có thể mang đồng thời thông số 20 A và 30 mA: 20 A là dòng định mức của chức năng bảo vệ quá dòng, còn 30 mA là dòng dư tác động của chức năng chống rò. Các đại lượng này được quy định riêng trong tiêu chuẩn sản phẩm RCBO.
Khả năng cắt ngắn mạch phải phù hợp với dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp đặt. Một RCBO có (I_n) phù hợp với dây vẫn có thể không phù hợp nếu khả năng cắt của nó thấp hơn dòng sự cố có thể xuất hiện tại điểm đó. Nguyên tắc lựa chọn thiết bị bảo vệ yêu cầu khả năng cắt không thấp hơn dòng ngắn mạch dự kiến.
Đường cong tác động B, C hoặc D liên quan đến vùng tác động tức thời và khả năng đáp ứng với dòng khởi động hoặc dòng xung của tải. Nó phải được lựa chọn theo đặc tính tải và điều kiện bảo vệ ngắn mạch, không thể suy ra chỉ từ tiết diện dây.
Do đó, “chọn RCBO theo tiết diện dây” nên được hiểu là bước phối hợp bảo vệ quá tải. Sau bước này vẫn phải xác nhận chức năng chống dòng dư, khả năng cắt, đặc tính tác động và cấu hình cực phù hợp với mạch thực tế.
Muốn chọn RCBO đúng theo tiết diện dây, trước hết phải chuyển tiết diện và điều kiện lắp đặt thành một giá trị (I_Z) có cơ sở. Sau đó chọn dòng định mức RCBO sao cho:
[
I_B \le I_n \le I_Z
]
Với RCBO có (I_2 = 1,45I_n), điều kiện tác động quá tải cũng được phối hợp khi (I_n \le I_Z).
Vì vậy, bảng kinh nghiệm kiểu “1,5 mm² dùng 16 A, 2,5 mm² dùng 20 A” chỉ hữu ích khi đi kèm điều kiện tham chiếu. Nếu dây bị giảm khả năng tản nhiệt hoặc dòng tải nằm ngoài khoảng cho phép, cần thay đổi tiết diện hay điều kiện lắp đặt thay vì chọn RCBO theo thói quen.
