IEC 61009-1:2024 đưa ra các yêu cầu chung đối với RCBO dùng trong gia dụng và các ứng dụng tương tự. Với Type F và Type B, IEC 62423 bổ sung các yêu cầu và phép thử liên quan đến những dạng dòng rò phức tạp hơn Type A.
Cách chọn loại RCBO đáng tin cậy nhất là đi từ cấu trúc điện tử của tải → dạng dòng rò có thể xuất hiện → Type RCBO có khả năng nhận biết dạng dòng đó. Không nên chỉ nhìn vào tên thiết bị như “máy giặt”, “điều hòa”, “bộ sạc” hay “biến tần”, vì hai thiết bị cùng tên có thể sử dụng kiến trúc nguồn hoàn toàn khác nhau.
|
Dạng dòng rò cần xét |
Đặc điểm tải thường gặp |
Type cần xem xét |
|
Dòng rò AC hình sin ở tần số nguồn |
Tải tuyến tính, gần như không có linh kiện điện tử công suất |
Type AC |
|
AC hình sin và DC xung |
Chỉnh lưu một pha, nguồn điện tử, thiết bị có diode/thyristor |
Type A |
|
DC xung cùng dòng rò tổng hợp do biến tần một pha |
Động cơ điều tốc, điều hòa inverter, heat pump, thiết bị dùng frequency converter một pha |
Type F |
|
Có khả năng xuất hiện DC trơn hoặc dòng rò từ bộ biến đổi công suất phức tạp |
Biến tần ba pha, một số UPS, PV, bộ sạc EV và hệ truyền động công suất |
Type B |
Có thể xem AC → A → F → B như mức mở rộng về các dạng dòng rò có thể xử lý, nhưng không nên biến nó thành quy tắc “cứ chọn Type cao nhất là tốt nhất”. Mục tiêu là chọn đúng đặc tính bảo vệ theo tải, đồng thời tuân theo tài liệu của nhà sản xuất và quy định áp dụng cho hệ thống.
Type AC được thiết kế để tác động với dòng rò xoay chiều hình sin ở tần số nguồn. Vì vậy, nó phù hợp nhất với những tải tuyến tính, không có hoặc gần như không có mạch điện tử làm biến dạng dạng sóng dòng rò. Tài liệu kỹ thuật thường đưa ra các ví dụ như điện trở gia nhiệt thuần, đèn sợi đốt hoặc halogen và một số tải cảm/điện dung truyền thống.
Điểm giới hạn nằm ở các thiết bị hiện đại. Chỉ cần xuất hiện bộ chỉnh lưu, nguồn chuyển mạch, LED driver, dimmer hoặc bộ điều khiển điện tử, dòng rò khi có sự cố có thể không còn là hình sin thuần. Khi đó, lựa chọn Type AC chỉ dựa trên việc nguồn cấp là “230 V AC” là chưa đủ.
Do đó, Type AC chỉ nên được xem xét khi có cơ sở xác định tải không tạo ra thành phần DC xung hoặc các dạng dòng rò ngoài phạm vi của nó. Quy định tại từng thị trường và hướng dẫn của nhà sản xuất vẫn phải được kiểm tra vì việc sử dụng Type AC có thể bị hạn chế trong một số hệ thống.
Type A bổ sung khả năng nhận biết dòng rò DC xung bên cạnh dòng rò AC hình sin. Đây là dạng dòng có thể xuất hiện khi dòng điện đi qua diode, thyristor hoặc các mạch chỉnh lưu một pha thường gặp trong nguồn điện tử và thiết bị gia dụng hiện đại.
Vì vậy, Type A thường phù hợp hơn Type AC khi mạch cấp cho thiết bị IT, nguồn chuyển mạch, LED driver, điều khiển chiếu sáng, bếp từ hoặc các thiết bị gia dụng có điện tử nhưng không sử dụng hệ truyền động biến tần đòi hỏi Type F. Hướng dẫn lựa chọn của Hager cũng phân nhóm các tải điện tử một pha này vào Type A.
Một giới hạn quan trọng là DC trơn. Tài liệu kỹ thuật về hiện tượng DC blinding cho biết Type A được thiết kế để tiếp tục hoạt động khi có thành phần DC trơn chồng lên tới khoảng 6 mA. Đây là mức chịu đựng để thiết bị vẫn thực hiện đúng chức năng đối với dạng dòng rò mà nó được thiết kế phát hiện, không có nghĩa Type A trở thành thiết bị bảo vệ dòng rò DC trơn.
Nếu thành phần DC quá lớn, lõi từ của bộ cảm biến dòng rò có thể tiến tới bão hòa, làm giảm khả năng phản ứng với dòng rò biến thiên và làm thay đổi ngưỡng tác động. Đây là lý do Type A không nên được sử dụng thay Type B khi hệ thống thực sự có khả năng phát sinh dòng rò DC trơn đáng kể.
Type F phát triển từ Type A để xử lý thêm dòng rò tổng hợp có nhiều thành phần tần số, điển hình ở thiết bị sử dụng bộ biến đổi tần số một pha. IEC 62423 xác định Type F cho những ứng dụng trong đó frequency inverter được cấp giữa pha và trung tính hoặc cấu hình tương đương, nơi có thể xuất hiện dòng rò AC, DC xung và dòng rò tổng hợp.
Đây là khác biệt thực tế giữa Type A và Type F. Một máy giặt không điều khiển tốc độ bằng biến tần có thể thuộc nhóm Type A, trong khi máy giặt sử dụng động cơ đồng bộ và bộ điều tốc điện tử có thể cần Type F. Điều hòa inverter, heat pump và một số dụng cụ điện điều tốc cũng là những ứng dụng điển hình.
Type F còn được thiết kế để có khả năng làm việc tốt hơn trong môi trường có dòng rò hỗn hợp và giảm tác động không mong muốn trong một số ứng dụng biến tần. Tài liệu kỹ thuật cho biết Type F có thể duy trì chức năng khi có DC trơn chồng lên tới khoảng 10 mA.
Con số 10 mA cần được hiểu đúng: đó không phải bằng chứng rằng Type F có chức năng phát hiện dòng rò DC trơn như Type B. Nếu lỗi có thể tạo ra dòng DC trơn đáng kể, Type F không phải phương án thay thế tự động cho Type B.
Type B mở rộng phạm vi bảo vệ sang những dạng dòng rò mà Type AC, A và F không bao phủ đầy đủ. IEC 62423 quy định Type B có khả năng bảo vệ đối với dòng rò AC hình sin tới 1.000 Hz, dòng rò DC xung và dòng rò DC trơn.
Dòng DC trơn thường trở thành vấn đề đáng chú ý hơn khi tải sử dụng bộ biến đổi công suất như biến tần ba pha, bộ chỉnh lưu nhiều pha, một số UPS, hệ PV hoặc thiết bị sạc xe điện. Vì vậy, đây là những nhóm tải thường được đưa vào hướng dẫn ứng dụng Type B.
Tuy nhiên, không nên chuyển quy tắc này thành “EV luôn phải dùng Type B”. Một số bộ sạc có RDC-DD 6 mA tích hợp để phát hiện thành phần DC và cô lập mạch trước khi dòng DC làm ảnh hưởng đến RCD phía trước. Chẳng hạn, EVlink Home được công bố có RDC-DD 6 mA tích hợp và vẫn yêu cầu tối thiểu RCD Type A ở phía cấp nguồn.
Vì vậy, với EV, PV hoặc bất kỳ bộ biến đổi công suất nào, lựa chọn cuối cùng phải dựa vào cấu trúc thiết bị và yêu cầu của nhà sản xuất. Nếu hệ thống không có biện pháp riêng để kiểm soát DC trơn và dòng rò DC trơn có thể xuất hiện, Type B là nhóm cần được xem xét.
Thay vì ghi nhớ một danh sách thiết bị cố định, có thể chọn loại RCBO theo trình tự sau:
1. Kiểm tra tài liệu của tải để tìm yêu cầu về RCD/RCBO Type AC, A, F hoặc B, đặc biệt với biến tần, PV, EV, heat pump và thiết bị công suất lớn
2. Xác định kiến trúc điện tử: tải tuyến tính, chỉnh lưu một pha, biến tần một pha hay bộ biến đổi nhiều pha
3. Xác định dạng dòng rò bất lợi nhất mà tải có thể tạo ra: AC hình sin, DC xung, dòng tổng hợp nhiều tần số hay DC trơn
4. Chọn Type bao phủ dạng dòng rò đó, thay vì lựa chọn chỉ dựa vào tên thiết bị
5. Kiểm tra quy định và phối hợp bảo vệ trước khi chốt thiết bị, sau đó mới lựa chọn riêng IΔn, dòng định mức, số cực, khả năng cắt và đặc tính bảo vệ quá dòng
Một ví dụ cho thấy vì sao bước thứ hai quan trọng: cùng là máy giặt nhưng thiết kế không điều khiển tần số có thể thuộc nhóm Type A, còn phiên bản sử dụng động cơ điều tốc bằng biến tần có thể chuyển sang Type F. Tương tự, cùng là bộ sạc EV nhưng yêu cầu phía trước có thể khác nhau tùy thiết bị có hay không có chức năng phát hiện DC 6 mA.
Nếu có nhiều cấp RCD/RCBO mắc nối tiếp, cũng phải xem xét dạng dòng rò mà thiết bị phía trên có thể phải chịu. Hướng dẫn kỹ thuật cảnh báo rằng không nên đặt Type A phía trước Type F hoặc Type B nếu dòng rò đặc trưng của tải phía sau có khả năng làm suy giảm hoạt động của Type A.
Như vậy, chọn loại RCBO không phải là chọn giữa bốn mức “tốt hơn” theo giá tiền. Đây là bài toán khớp khả năng phát hiện dòng rò của RCBO với dạng dòng rò thực tế mà tải và bộ biến đổi điện tử có thể tạo ra.
Nếu tải chỉ tạo dòng rò AC hình sin, Type AC có thể đáp ứng khi quy định cho phép. Khi có điện tử một pha và DC xung, chuyển sang Type A. Khi xuất hiện biến tần một pha cùng dòng rò tổng hợp, Type F phù hợp hơn. Khi hệ thống có khả năng tạo dòng rò DC trơn mà không được một thiết bị chuyên dụng khác kiểm soát, cần xem xét Type B.
Điểm quyết định luôn là dạng dòng rò dự kiến và yêu cầu của nhà sản xuất, không phải tên thiết bị hay suy nghĩ “Type càng cao càng an toàn”. Sau khi xác định đúng AC, A, F hay B, các thông số như IΔn, dòng định mức, đường cong quá dòng, số cực và khả năng cắt vẫn phải được lựa chọn độc lập để RCBO phù hợp với toàn bộ mạch điện.
