RCCB nên phối hợp với MCB như thế nào?

Điểm quan trọng không phải là ghép RCCB và MCB có cùng số ampere. Khi thiết bị bảo vệ quá dòng thượng nguồn được dùng để bảo vệ chính RCCB, dòng định mức của RCCB phải không nhỏ hơn dòng định mức của thiết bị bảo vệ đó. Đồng thời, khả năng chịu ngắn mạch của RCCB và khả năng cắt của MCB phải phù hợp với dòng sự cố dự kiến tại vị trí lắp đặt.

RCCB và MCB bảo vệ hai loại sự cố khác nhau

RCCB làm việc bằng cách so sánh dòng điện đi ra và quay về qua các dây dẫn mang điện. Khi xuất hiện một phần dòng điện đi theo đường khác, chẳng hạn qua vỏ thiết bị hoặc đất, tổng dòng không còn cân bằng. Khi dòng dư đạt điều kiện tác động, RCCB ngắt mạch.

MCB lại phản ứng với quá dòng. Phần tử nhiệt xử lý tình trạng quá tải kéo dài, còn cơ cấu từ tác động nhanh khi xuất hiện dòng ngắn mạch lớn. Do hai cơ chế này khác nhau, RCCB không thể thay thế MCB và MCB cũng không thể phát hiện đầy đủ sự cố rò điện xuống đất. IEC 61008-1 xác định RCCB là thiết bị bảo vệ dòng dư không có bảo vệ quá dòng tích hợp, trong khi IEC 60898-1 áp dụng cho circuit breaker bảo vệ quá dòng trong các hệ thống điện gia dụng và tương tự.

Cũng cần phân biệt hai thông số thường bị nhầm. Trên một RCCB ghi 40 A, 30 mA, 40 A là dòng định mức mà thiết bị có thể mang trong điều kiện quy định; 30 mA là độ nhạy dòng dư danh định. Con số 30 mA không có nghĩa RCCB chỉ cấp được 30 mA tải, và con số 40 A cũng không có nghĩa RCCB sẽ tự bảo vệ khi tải vượt 40 A.

Thứ tự lắp không quan trọng bằng việc RCCB được bảo vệ quá dòng

Cách bố trí dễ kiểm soát nhất cho một mạch riêng là:

Nguồn → MCB → RCCB → tải

Trong sơ đồ này, MCB thượng nguồn vừa bảo vệ dây dẫn của mạch vừa tạo bảo vệ quá tải và ngắn mạch cần thiết cho RCCB, với điều kiện các thông số phối hợp đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

Khi một RCCB cấp cho nhiều MCB nhánh

Trong tủ phân phối, sơ đồ thường có dạng:

Nguồn → MCB/cầu chì chính → RCCB → các MCB nhánh → tải

RCCB lúc này xử lý dòng dư của cả nhóm, còn từng MCB nhánh bảo vệ quá dòng cho mạch tương ứng. Thiết bị bảo vệ quá dòng ở phía nguồn phải được tính đến khi kiểm tra khả năng chịu quá tải và ngắn mạch của RCCB.

Không nên biến quy tắc này thành câu “MCB luôn bắt buộc phải nằm trước RCCB”. Một số thiết kế có thể bảo vệ RCCB bằng tập hợp thiết bị phía sau hoặc phương pháp tính tải được tiêu chuẩn và nhà sản xuất cho phép. Điều kiện cần chứng minh vẫn là RCCB không thể bị quá tải hoặc chịu dòng ngắn mạch vượt khả năng của nó. Hướng dẫn phối hợp thiết bị của nhà sản xuất cũng sử dụng nguyên tắc bảo vệ RCCB khỏi cả quá tải và ngắn mạch.

Với mạch một pha, cả dây pha và dây trung tính thuộc mạch được bảo vệ phải đi đúng qua RCCB. Dây PE không đi qua cơ cấu đo dòng dư. Sau RCCB, không nên dùng chung dây trung tính với một nhóm RCCB khác, vì dòng hồi về sai đường có thể làm thiết bị tác động dù tải không có sự cố thực sự.

Chọn dòng định mức RCCB theo MCB như thế nào?

Khi MCB hoặc cầu chì thượng nguồn là thiết bị bảo vệ RCCB chống quá tải, có thể dùng nguyên tắc:

In RCCB ≥ In thiết bị bảo vệ quá dòng thượng nguồn

Ví dụ, nếu MCB thượng nguồn là 32 A thì RCCB 40 A hoặc 63 A có thể đáp ứng điều kiện về dòng định mức này. Nếu MCB thượng nguồn là 50 A thì RCCB 40 A không còn đáp ứng nguyên tắc trên; RCCB 63 A sẽ phù hợp hơn về mặt dòng định mức. Hướng dẫn phối hợp của Schneider Electric cũng đưa ví dụ RCCB 40 A hoặc 63 A phía sau breaker 32 A và yêu cầu dòng định mức RCCB không nhỏ hơn breaker thượng nguồn khi breaker đó đảm nhiệm bảo vệ quá tải.

Ngược lại, không phải lúc nào cũng cần cộng toàn bộ dòng định mức của các MCB nhánh rồi bắt RCCB có dòng định mức lớn hơn tổng đó. Nếu đã có một MCB hoặc cầu chì thượng nguồn giới hạn dòng của cả nhóm, chính thiết bị này có thể quyết định mức bảo vệ quá tải của RCCB. Nếu không có giới hạn thượng nguồn như vậy, việc dựa vào tổng các MCB nhánh, hệ số đồng thời hoặc nhu cầu cực đại phải theo thiết kế và tiêu chuẩn áp dụng, không nên tự giả định.

Độ nhạy dòng rò của RCCB được chọn độc lập với MCB

MCB 16 A, 20 A hay 32 A không quyết định RCCB phải là 30 mA, 100 mA hay 300 mA. Đây là hai đại lượng khác nhau.

Dòng định mức của MCB được chọn theo tải, dây dẫn, dòng khởi động và điều kiện cắt khi có sự cố. Độ nhạy IΔn của RCCB được chọn theo mục tiêu bảo vệ dòng dư. Mức 30 mA được sử dụng rộng rãi cho bảo vệ bổ sung chống điện giật trong các ứng dụng phù hợp; các mức dòng dư lớn hơn có thể phục vụ mục tiêu hoặc cấp bảo vệ khác và không mặc nhiên thay thế mức 30 mA tại nơi yêu cầu bảo vệ bổ sung cho con người.

Loại RCCB cũng cần phù hợp với dạng dòng dư mà tải có thể tạo ra. Các tải điện tử, bộ nguồn chuyển mạch, biến tần hoặc thiết bị có mạch chỉnh lưu có thể đặt ra yêu cầu khác so với tải thuần xoay chiều. Vì vậy, việc chọn Type AC, A, F hoặc B nên dựa trên đặc tính tải và hướng dẫn kỹ thuật của thiết bị, thay vì chỉ dựa vào dòng định mức.

Tương tự, đặc tuyến B, C hoặc D của MCB liên quan đến đặc tính tác động khi quá dòng và dòng khởi động. Không tồn tại quy tắc kiểu “RCCB 30 mA phải đi với MCB đường cong C”. Hai thông số giải quyết hai cơ chế bảo vệ khác nhau.

Phối hợp ngắn mạch quan trọng không kém số ampere

Một cặp MCB 32 A và RCCB 40 A có thể đúng về dòng định mức nhưng vẫn chưa đủ cơ sở để kết luận toàn bộ tổ hợp an toàn.

MCB phải có khả năng cắt định mức không thấp hơn dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp đặt. RCCB cũng phải chịu được ứng suất ngắn mạch khi phối hợp với thiết bị bảo vệ phía nguồn. Do RCCB không tự cắt quá dòng, khả năng chịu ngắn mạch của nó có thể phụ thuộc vào mức giới hạn dòng của MCB hoặc cầu chì bảo vệ. Các bảng phối hợp của nhà sản xuất thường xác định tổ hợp thiết bị nào đạt mức chịu ngắn mạch cần thiết.

Vì vậy, không nên chỉ nhìn thấy “MCB 32 A, RCCB 40 A” rồi coi việc phối hợp đã hoàn tất. Cần kiểm tra ít nhất ba lớp:

1. Dòng định mức để RCCB không bị quá tải

2. Khả năng cắt của MCB so với dòng ngắn mạch dự kiến

3. Khả năng chịu ngắn mạch có điều kiện của RCCB với thiết bị bảo vệ được sử dụng

Các yêu cầu lựa chọn và lắp đặt thiết bị bảo vệ, cách ly và đóng cắt trong hệ thống hạ áp thuộc phạm vi IEC 60364-5-53; phiên bản hợp nhất hiện hành bao gồm các sửa đổi đến năm 2024.

Hai ví dụ phối hợp RCCB và MCB

Trường hợp 1: MCB thượng nguồn 32 A và RCCB 40 A, 30 mA

Về dòng định mức, RCCB 40 A lớn hơn MCB 32 A nên MCB có thể giới hạn quá tải ở mức thấp hơn khả năng mang dòng định mức của RCCB. Độ nhạy 30 mA được đánh giá riêng theo yêu cầu bảo vệ dòng dư. Sau đó vẫn phải kiểm tra khả năng cắt của MCB, khả năng chịu ngắn mạch của RCCB và điều kiện của dây dẫn.

Đây là lý do tổ hợp “32 A 40 A” có thể hợp lý hơn việc cố chọn hai thiết bị cùng 32 A.

Trường hợp 2: MCB thượng nguồn 50 A và RCCB 40 A

Nếu MCB 50 A là thiết bị duy nhất bảo vệ RCCB chống quá tải, RCCB 40 A có thể phải mang dòng lớn hơn dòng định mức của nó trước khi MCB tác động. Phối hợp này vì thế không đáp ứng nguyên tắc bảo vệ quá tải đơn giản. Chuyển sang RCCB 63 A giải quyết phần dòng định mức, nhưng vẫn chưa thay thế bước kiểm tra khả năng chịu/cắt ngắn mạch.

Cách kiểm tra nhanh một cặp RCCB và MCB

Trước khi chốt thiết kế, có thể kiểm tra theo thứ tự sau:

1. Xác định MCB bảo vệ tải và dây dẫn ở mức dòng nào

2. Bảo đảm RCCB có dòng định mức phù hợp với phương án bảo vệ quá tải, đặc biệt In RCCB không nhỏ hơn MCB thượng nguồn khi MCB đó bảo vệ RCCB

3. Chọn IΔn của RCCB theo mục tiêu bảo vệ dòng dư, không theo số ampere của MCB

4. Chọn loại RCCB theo đặc tính dòng dư của tải và yêu cầu của nhà sản xuất thiết bị

5. Kiểm tra khả năng cắt của MCB và khả năng chịu ngắn mạch của RCCB tại dòng sự cố dự kiến

6. Kiểm tra đúng số cực và cách đi dây L/N, không trộn trung tính giữa các nhóm RCCB

7. Đối chiếu bảng phối hợp của nhà sản xuất và tiêu chuẩn áp dụng tại công trình, đặc biệt khi dòng ngắn mạch cao hoặc dùng thiết bị khác series

8. Thực hiện kiểm tra chức năng theo hướng dẫn của nhà sản xuất, bao gồm nút TEST của RCCB

Phối hợp RCCB và MCB đúng không phải là chọn hai thiết bị có cùng số ampere. Cách tiếp cận đúng là để RCCB xử lý dòng dư, MCB xử lý quá tải và ngắn mạch, sau đó bảo đảm RCCB không bị quá tải, tổ hợp chịu được dòng ngắn mạch dự kiến và các thông số IΔn, loại RCCB, đặc tuyến MCB được chọn theo đúng chức năng riêng. Với phương án đơn giản có MCB thượng nguồn bảo vệ RCCB, nguyên tắc In RCCB ≥ In MCB là điểm kiểm tra đầu tiên; nhưng kết luận cuối cùng vẫn cần xét khả năng cắt, dữ liệu phối hợp của nhà sản xuất và điều kiện thực tế của hệ thống.