Vì vậy, không thể kết luận hai thiết bị phối hợp tốt chỉ vì dòng định mức của MCCB lớn hơn MCB. Một cặp MCB–MCCB cần được kiểm tra đồng thời ở vùng quá tải, vùng ngắn mạch, khả năng cắt tại vị trí lắp đặt và giới hạn chọn lọc thực tế của đúng tổ hợp thiết bị.
MCB và MCCB cùng là thiết bị bảo vệ quá dòng nhưng thường đảm nhận các cấp khác nhau. MCB phía tải bảo vệ mạch nhánh; MCCB phía nguồn bảo vệ đường cấp, thanh cái hoặc nhóm mạch nhánh. Khi sự cố chỉ xảy ra trên một nhánh, MCB của nhánh đó nên tác động trước để các nhánh còn lại tiếp tục được cấp điện.
Tính chọn lọc phải được xét theo mức dòng sự cố. Với dòng quá tải vừa phải, thời gian tác động thường đủ dài để tạo khoảng cách giữa hai đặc tuyến. Với dòng ngắn mạch lớn, cả MCB và MCCB có thể đi vào vùng tác động rất nhanh, nên nguy cơ hai thiết bị cùng cắt cao hơn.
Có hai trạng thái cần phân biệt. Chọn lọc toàn phần nghĩa là thiết bị phía dưới có thể cô lập sự cố một mình trong toàn bộ dải dòng sự cố cần xét. Chọn lọc một phần chỉ được bảo đảm đến một dòng giới hạn chọn lọc, thường ký hiệu là (I_s). Nếu dòng ngắn mạch dự kiến tại mạch nhánh lớn hơn (I_s), MCCB phía trên có thể tác động cùng MCB dù cả hai vẫn đủ khả năng cắt.
Điểm thực hành quan trọng là: chọn lọc là yêu cầu về thứ tự tác động, không phải chỉ là yêu cầu MCCB có dòng định mức lớn hơn MCB.
Trong vùng quá tải, phần tử nhiệt hoặc chức năng bảo vệ dài hạn quyết định thời gian cắt. Dòng càng vượt định mức nhiều thì thiết bị tác động càng nhanh. Để phân cấp tốt, đặc tuyến của MCCB phía trên phải nằm đủ xa về phía thời gian dài hơn hoặc dòng lớn hơn so với đặc tuyến của MCB phía dưới trong vùng mà hai thiết bị có thể cùng cảm nhận sự cố.
Nếu MCCB dùng bộ bảo vệ điện tử, các tham số dòng tác động dài hạn và thời gian trễ dài hạn cần được đặt sao cho MCCB không tác động trước MCB ở các quá tải thuộc phạm vi mạch nhánh. Nếu MCCB dùng cơ cấu nhiệt-từ cố định, khả năng tạo khoảng cách phụ thuộc nhiều hơn vào tỷ số dòng định mức và hình dạng đặc tuyến kỹ thuật của hai thiết bị.
Không có một tỷ lệ cố định như “MCCB phải lớn gấp hai lần MCB” áp dụng cho mọi trường hợp. Ví dụ, MCB 32 A đặt dưới MCCB 63 A có thể cho khoảng cách tốt ở một số vùng dòng nhưng vẫn không bảo đảm chọn lọc ở vùng ngắn mạch. Ngược lại, một MCCB có dòng định mức lớn nhưng ngưỡng tác động tức thời đặt thấp vẫn có thể cắt đồng thời với MCB.
Khi kiểm tra, cần nhìn toàn bộ dải đặc tuyến thay vì chỉ so hai giá trị dòng định mức. Đồng thời, cài đặt của MCCB vẫn phải phù hợp với khả năng mang dòng của đường dây phía trên; không được tăng ngưỡng bảo vệ chỉ để đạt chọn lọc nếu điều đó làm mất chức năng bảo vệ dây dẫn.
Vùng ngắn mạch là phần khó nhất của phối hợp MCB MCCB. Với MCB thông dụng, vùng tác động từ tức thời thường nằm khoảng 3–5 lần dòng định mức với đường cong B, 5–10 lần với đường cong C và 10–20 lần với đường cong D. Khi dòng sự cố vượt vùng này, MCB có thể cắt rất nhanh.
MCCB cũng có thể có bảo vệ tức thời hoặc bảo vệ ngắn hạn có trễ. Nếu ngưỡng tức thời của MCCB quá thấp, một ngắn mạch ở nhánh có thể khiến cả MCB và MCCB cùng nhận lệnh cắt. Nếu MCCB có chức năng ngắn hạn điều chỉnh được, việc đặt ngưỡng cao hơn hoặc thêm một khoảng trễ có thể tạo thời gian để MCB phía dưới loại trừ sự cố trước.
Tuy nhiên, không nên chỉ chồng hai đường cong dòng–thời gian rồi kết luận rằng đã có chọn lọc ở mọi dòng ngắn mạch. Trong vùng dòng rất lớn, giới hạn dòng, năng lượng xuyên qua và chuyển động cơ khí của bộ cắt diễn ra trong thời gian rất ngắn; hành vi thực tế của hai thiết bị mắc nối tiếp có thể khác kết quả suy ra từ đường cong tĩnh.
Vì vậy, sau khi kiểm tra đặc tuyến, cần kiểm tra thêm dữ liệu phối hợp của đúng cặp thiết bị. Nếu bảng phối hợp cho một giới hạn chọn lọc (I_s), điều kiện thực hành là dòng ngắn mạch dự kiến tại điểm lắp MCB phải không vượt quá giới hạn đó nếu muốn duy trì chọn lọc trong phạm vi đã xác nhận. Nếu tổ hợp đạt chọn lọc toàn phần, vẫn phải đối chiếu với mức dòng sự cố cực đại thực tế của hệ thống.
Khả năng cắt trả lời một câu hỏi khác: thiết bị có thể ngắt an toàn dòng ngắn mạch tại vị trí lắp đặt hay không. Với MCB, dòng ngắn mạch dự kiến (I_k) cần được đối chiếu với khả năng cắt danh định (I_{cn}). Với MCCB, cần kiểm tra khả năng cắt ngắn mạch cực hạn (I_{cu}) và, khi cần, khả năng cắt làm việc (I_{cs}) tại điện áp hệ thống.
Nếu dòng ngắn mạch dự kiến tại điểm lắp MCB là 8 kA nhưng MCB chỉ có (I_{cn}=6) kA, không thể xem thiết bị đó tự thân đáp ứng yêu cầu chỉ vì MCCB phía trên có khả năng cắt lớn hơn. Chỉ khi đúng tổ hợp MCB–MCCB đã được xác nhận cho chế độ bảo vệ dự phòng hoặc cascading thì hiệu ứng giới hạn dòng của thiết bị phía trên mới có thể được tính đến cho cấp dưới.
Cascading và selectivity vì thế không đồng nghĩa. Cascading ưu tiên việc giúp thiết bị phía dưới làm việc với mức ngắn mạch cao hơn nhờ sự hỗ trợ của thiết bị phía trên. Selectivity ưu tiên việc chỉ thiết bị gần sự cố cắt, còn thiết bị phía trên vẫn đóng. Một tổ hợp có thể có cascading tốt nhưng không duy trì chọn lọc ở toàn bộ dải dòng sự cố.
Đây cũng là lý do không nên tự suy diễn khả năng phối hợp từ các thông số riêng lẻ. Các giá trị như 32 A, 125 A, 6 kA hay 25 kA cho biết những đặc tính cần thiết của từng thiết bị nhưng chưa mô tả đầy đủ tương tác động của hai cấp bảo vệ khi xảy ra ngắn mạch.
Một quy trình kiểm tra hiệu quả nên đi từ mức sự cố của hệ thống đến hành vi của từng cấp bảo vệ, thay vì bắt đầu bằng việc chọn tỷ số dòng định mức.
|
Bước kiểm tra |
Nội dung cần xác định |
Điều kiện cần đạt |
|
1 |
Vị trí MCCB, MCB và dòng tải của từng cấp |
Phân cấp đúng theo sơ đồ nguồn–nhánh |
|
2 |
Dòng ngắn mạch dự kiến tại từng điểm |
Có giá trị cực đại để kiểm tra khả năng cắt và chọn lọc |
|
3 |
Dòng định mức, cài đặt dài hạn và đặc tuyến MCB/MCCB |
Cấp dưới tác động trước trong vùng quá tải cần xét |
|
4 |
Ngưỡng tức thời hoặc ngắn hạn của MCCB |
Không chồng lấn bất lợi với vùng tác động nhanh của MCB |
|
5 |
Khả năng cắt của từng thiết bị |
(I_{cn}) hoặc (I_{cu}) phù hợp với dòng sự cố, trừ tổ hợp back-up đã được xác nhận |
|
6 |
Giới hạn chọn lọc của đúng cặp thiết bị |
(I_k) tại nhánh không vượt giới hạn cần thiết để duy trì chọn lọc |
Sau bước 6, cần kiểm tra lại các chế độ vận hành có thể làm thay đổi dòng ngắn mạch, chẳng hạn thay đổi nguồn cấp hoặc nâng công suất máy biến áp. Một cặp thiết bị đang chọn lọc ở cấu hình hiện tại có thể mất chọn lọc khi mức ngắn mạch của hệ thống tăng.
Giả sử một mạch nhánh dùng MCB 32 A, đường cong C, (I_{cn}=6) kA; phía trên là MCCB 125 A có (I_{cu}=25) kA tại điện áp đang xét. Dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí MCB là 3,5 kA. Nếu dữ liệu phối hợp của đúng cặp thiết bị cho giới hạn chọn lọc (I_s=4) kA, thì điều kiện:
[
I_k=3,5\text{ kA}\le I_s=4\text{ kA}
]
được thỏa mãn.
Ví dụ này đồng thời cho thấy ba phép kiểm tra khác nhau. MCB có (I_{cn}=6) kA nên về khả năng cắt tự thân, dòng 3,5 kA nằm trong giới hạn. Dòng sự cố cũng thấp hơn (I_s=4) kA nên điều kiện chọn lọc được duy trì trong trường hợp giả định.
Nếu hệ thống được nâng cấp làm dòng ngắn mạch tại nhánh tăng lên 5 kA, MCB vẫn có thể đủ khả năng cắt vì (5<6) kA. Tuy nhiên, điều kiện chọn lọc không còn được bảo đảm vì (5>4) kA. Trường hợp này cho thấy đủ khả năng cắt không đồng nghĩa với đạt chọn lọc.
Phối hợp MCB và MCCB đúng nghĩa là kiểm soát cả thứ tự tác động lẫn khả năng cắt an toàn. MCCB phía nguồn cần bảo vệ cấp phân phối nhưng không nên cắt trước MCB khi sự cố vẫn nằm trong phạm vi mà MCB có thể xử lý; MCB phía tải phải loại trừ nhanh sự cố của mạch nhánh mà không kéo theo mất điện ở các nhánh không liên quan.
Do đó, cần xác định dòng ngắn mạch tại điểm lắp, kiểm tra đặc tuyến quá tải, kiểm tra ngưỡng tác động nhanh, đối chiếu khả năng cắt và cuối cùng xác nhận giới hạn chọn lọc của đúng tổ hợp. Chỉ nhìn dòng định mức hoặc chỉ nhìn khả năng cắt là chưa đủ để kết luận hệ thống đã được phân cấp bảo vệ đúng.
