Ví dụ, một MCCB tổng cấp nguồn cho nhiều MCCB nhánh. Nếu ngắn mạch xuất hiện sau một MCCB nhánh, mục tiêu của tính chọn lọc là MCCB nhánh đó tác động trong khi MCCB tổng không tác động. Đây không đơn thuần là việc chọn MCCB tổng có dòng định mức lớn hơn MCCB nhánh; đặc tính quá tải, ngưỡng ngắn mạch, thời gian tác động, khả năng giới hạn năng lượng và dữ liệu phối hợp của từng thiết bị đều có thể ảnh hưởng đến kết quả.
Trong thực tế, tính chọn lọc có thể được bảo đảm trên toàn bộ dải dòng sự cố cần xét hoặc chỉ đến một giới hạn nhất định. Vì vậy, việc xác định hai MCCB có “chọn lọc” hay không phải gắn với mức dòng sự cố dự kiến tại vị trí lắp đặt, không thể chỉ nhìn vào dòng định mức hoặc khả năng cắt của từng MCCB.
Xét hai MCCB mắc nối tiếp: MCCB phía nguồn là cấp trên và MCCB phía tải là cấp dưới. Khi sự cố xảy ra sau MCCB cấp dưới, cùng một dòng sự cố ban đầu đi qua cả hai thiết bị. Muốn có chọn lọc, đặc tính bảo vệ phải được phối hợp để MCCB cấp dưới hoàn thành việc loại trừ sự cố trước khi MCCB cấp trên đi đến trạng thái tác động.
Trong vùng quá tải, quá trình này chủ yếu liên quan đến đặc tính thời gian–dòng điện. MCCB cấp dưới cần tác động sớm hơn trong vùng dòng mà nó chịu trách nhiệm bảo vệ, trong khi đặc tuyến của MCCB cấp trên phải nằm đủ xa để không tác động đồng thời. Khi so sánh phải tính cả vùng dung sai của bộ bảo vệ, không chỉ so sánh một đường đặc tuyến danh nghĩa.
Ở vùng ngắn mạch, bài toán phức tạp hơn. Nếu MCCB phía nguồn đi vào vùng tác động tức thời trước khi thiết bị phía dưới cắt xong, cả hai MCCB có thể mở. Với bộ bảo vệ điện tử, có thể tạo khoảng cách bằng ngưỡng bảo vệ ngắn mạch và thời gian trễ. Với MCCB giới hạn dòng tác động rất nhanh, tương tác năng lượng giữa hai thiết bị có thể khiến việc chỉ nhìn đặc tuyến thời gian–dòng điện không còn đủ; khi đó phải sử dụng dữ liệu phối hợp do nhà sản xuất xác nhận.
Vì vậy, nguyên tắc cốt lõi của phối hợp theo cấp là: cấp càng gần tải càng xử lý sự cố trước, cấp càng gần nguồn càng đóng vai trò dự phòng với ngưỡng hoặc thời gian tác động được bố trí phía sau.
Chọn lọc toàn phần đạt được khi MCCB cấp dưới có thể loại trừ mọi mức quá dòng cần xét mà không làm MCCB cấp trên tác động. Trong ứng dụng thực tế, điều này phải được kiểm chứng đến mức dòng ngắn mạch lớn nhất có thể xuất hiện tại điểm đặt MCCB cấp dưới.
Chọn lọc từng phần chỉ được bảo đảm đến một giá trị dòng giới hạn, thường ký hiệu là (I_s). Khi dòng sự cố nhỏ hơn hoặc bằng (I_s), MCCB cấp dưới được bảo đảm tác động chọn lọc. Khi dòng vượt (I_s), không còn cơ sở để khẳng định MCCB cấp trên sẽ giữ trạng thái đóng.
Điều này tạo ra một tiêu chí kiểm tra rất thực tế. Nếu (I_{k,max}) là dòng ngắn mạch dự kiến lớn nhất tại điểm cần bảo vệ thì:
(I_s \ge I_{k,max})
là điều kiện để giới hạn chọn lọc của cặp MCCB bao phủ mức ngắn mạch thực tế tại vị trí đó.
Chẳng hạn, nếu dữ liệu phối hợp của một cặp MCCB xác định (I_s = 15\ kA), trong khi dòng ngắn mạch lớn nhất tại tủ nhánh chỉ là (10\ kA), giới hạn chọn lọc bao phủ dòng sự cố dự kiến. Nếu tại vị trí đó có thể xuất hiện (25\ kA), cặp thiết bị chỉ có chọn lọc từng phần đến 15 kA; trên mức này MCCB cấp trên có thể tác động cùng MCCB cấp dưới.
Cần phân biệt rõ (I_s) với khả năng cắt (I_{cu}) hoặc (I_{cs}). MCCB có khả năng cắt lớn không đồng nghĩa với cặp MCCB có tính chọn lọc cao. Khả năng cắt xác định thiết bị có thể ngắt dòng sự cố ở mức nào; tính chọn lọc xác định thiết bị nào trong chuỗi bảo vệ sẽ tác động.
Chọn lọc theo dòng dựa trên việc bố trí các ngưỡng tác động ngắn mạch khác nhau. MCCB cấp dưới được đặt ngưỡng thấp hơn để nhận biết và cắt sự cố tại nhánh, còn ngưỡng của MCCB cấp trên được đặt cao hơn.
Phương pháp này có hiệu quả khi dòng sự cố tại các cấp khác nhau đủ cách xa nhau, chẳng hạn do chiều dài cáp hoặc tổng trở của mạng làm dòng ngắn mạch giảm đáng kể ở phía tải. Điểm hạn chế là khi dòng sự cố lớn vượt vào vùng tác động tức thời của cả hai MCCB, khoảng cách ngưỡng có thể không còn đủ để duy trì chọn lọc.
Vì thế, chọn lọc theo dòng thường phải được kiểm tra trên đặc tuyến thực tế và theo dòng ngắn mạch tại từng nút, thay vì áp dụng một tỷ lệ dòng định mức cố định cho mọi hệ thống.
Với MCCB có bộ bảo vệ điện tử và chức năng bảo vệ ngắn mạch có trễ, cấp trên có thể được cài thời gian tác động dài hơn cấp dưới. Khi xảy ra sự cố, MCCB cấp dưới được phép cắt trước; nếu nó không loại trừ được sự cố, MCCB cấp trên mới tác động sau khoảng trễ đã đặt.
Khi phối hợp các chức năng L–S–I, ngưỡng và thời gian của cấp trên phải được bố trí sau cấp dưới đồng thời tính đến dung sai bảo vệ và thời gian cắt thực tế. Không nên sử dụng một khoảng trễ cố định cho mọi dòng MCCB vì yêu cầu phụ thuộc vào trip unit và dữ liệu của từng thiết bị.
Đánh đổi của phương pháp này là MCCB gần nguồn có thể giữ dòng sự cố lâu hơn. Vì vậy, thời gian trễ không được tăng chỉ để đạt chọn lọc mà phải đồng thời phù hợp với khả năng chịu nhiệt và chịu điện động của cáp, thanh cái và thiết bị phía trước.
Ở dòng ngắn mạch lớn, MCCB giới hạn dòng có thể bắt đầu mở tiếp điểm và hạn chế dòng đỉnh cũng như năng lượng (I^2t) trước khi dòng sự cố đạt giá trị dự kiến tự do. Khi hai MCCB giới hạn dòng mắc nối tiếp, tương tác động học này có thể tạo ra mức chọn lọc lớn hơn mức có thể suy ra đơn thuần từ đường cong thời gian–dòng.
Đây cũng là lý do không nên tự kết luận chọn lọc năng lượng bằng cách chồng hai đặc tuyến lên nhau. Giá trị chọn lọc trong vùng này phụ thuộc vào cấu tạo và sự tương tác của đúng cặp thiết bị. Cách kiểm tra phù hợp là sử dụng bảng chọn lọc hoặc dữ liệu phối hợp đã được xác nhận cho cặp MCCB cụ thể.
Một số MCCB sử dụng bộ bảo vệ điện tử hỗ trợ liên động chọn lọc theo vùng. Các bộ bảo vệ trao đổi tín hiệu để xác định thiết bị nào nằm gần vùng sự cố nhất. Thiết bị gần sự cố có thể cắt nhanh, trong khi cấp trên trì hoãn khi nhận được tín hiệu rằng cấp dưới đang xử lý sự cố.
Giải pháp này giúp giảm mâu thuẫn giữa hai mục tiêu thường đối nghịch: giữ chọn lọc theo cấp và cắt nhanh dòng sự cố lớn. Tuy nhiên, nó yêu cầu trip unit và hệ thống liên động tương thích nên không phải mọi MCCB đều có thể áp dụng.
Kiểm tra tính chọn lọc nên bắt đầu từ điều kiện vận hành thực tế của hệ thống, sau đó mới đối chiếu đặc tính thiết bị.
Trong vùng quá tải, cần đặt đặc tuyến của MCCB cấp trên và cấp dưới trên cùng hệ trục dòng–thời gian. Các dải đặc tuyến, bao gồm dung sai, phải được bố trí sao cho cấp dưới hoàn thành chức năng bảo vệ trước cấp trên trong vùng cần phối hợp.
Trong vùng ngắn mạch có bảo vệ trễ, tiếp tục kiểm tra ngưỡng ngắn mạch và thời gian tác động. Với trip unit điện tử, cần đặc biệt chú ý các chức năng S và I: nếu ngưỡng tức thời của MCCB cấp trên nằm quá thấp, nó có thể phá vỡ chọn lọc dù vùng quá tải đã được phối hợp tốt.
Khi dòng sự cố đi vào vùng tác động tức thời hoặc vùng giới hạn dòng, đặc tuyến riêng lẻ thường không đủ để kết luận. Lúc này phải kiểm tra bảng selectivity/discrimination của đúng dòng MCCB, trip unit, điện áp và cấu hình cài đặt. Bảng có thể công bố chọn lọc toàn phần hoặc một giá trị (I_s) cụ thể.
IEC 60947-2 là tiêu chuẩn sản phẩm quan trọng đối với MCCB hạ áp, còn dữ liệu thử nghiệm và bảng phối hợp của nhà sản xuất cung cấp thông tin cần thiết cho từng tổ hợp thiết bị. Đặc biệt ở vùng ngắn mạch tức thời, không nên lấy kết quả của một tổ hợp MCCB rồi mặc định áp dụng cho model hoặc hãng khác.
Bước cuối cùng là so sánh (I_s) với dòng ngắn mạch dự kiến tại điểm lắp đặt. Chỉ khi giới hạn chọn lọc bao phủ mức sự cố thực tế mới có thể xem mục tiêu chọn lọc tại điểm đó là được đáp ứng.
Một hệ thống nhiều cấp nên được phối hợp từ tải về phía nguồn, vì MCCB gần tải nhất là thiết bị cần phản ứng đầu tiên với sự cố tại nhánh. Trình tự thực hiện có thể đi theo các bước sau:
1. Xác định dòng tải và dòng ngắn mạch tại từng cấp, đặc biệt là (I_{k,max}) tại các tủ và nhánh cần duy trì chọn lọc
2. Chọn khả năng cắt của từng MCCB phù hợp với mức sự cố tại vị trí lắp đặt, tách riêng kiểm tra này khỏi bài toán chọn lọc
3. Thiết lập bảo vệ quá tải từ cấp dưới lên cấp trên, tránh chồng lấn vùng tác động khi đã tính dung sai
4. Phối hợp bảo vệ ngắn mạch, đặt ngưỡng cấp trên cao hơn hoặc thời gian trễ dài hơn khi trip unit cho phép
5. Kiểm tra vùng tác động tức thời bằng bảng phối hợp của nhà sản xuất, nhất là với MCCB giới hạn dòng
6. Đối chiếu giới hạn (I_s) với dòng ngắn mạch thực tế, thay vì chỉ kết luận dựa trên dòng định mức của hai MCCB
Ví dụ với ba cấp MCCB C → B → A theo hướng từ nguồn xuống tải, sự cố sau A trước hết phải do A xử lý. Nếu A không cắt được, B đóng vai trò dự phòng; C là cấp dự phòng tiếp theo. Điều này đòi hỏi từng cặp C–B và B–A được kiểm tra, nhưng cũng phải xem toàn bộ chuỗi để tránh tình trạng cài đặt một cấp nhằm đạt chọn lọc với thiết bị phía dưới lại làm mất phối hợp với thiết bị phía trên.
Trong hệ thống sử dụng trip unit điện tử, nguyên tắc thường là các ngưỡng và thời gian bảo vệ tăng dần khi tiến về phía nguồn. Tuy nhiên, đây là nguyên tắc cấu trúc chứ không phải một tỷ lệ cài đặt cố định. Giá trị cuối cùng phải dựa trên đặc tuyến, dòng sự cố, yêu cầu bảo vệ dây dẫn và dữ liệu phối hợp của thiết bị thực tế.
Tính chọn lọc không phải mục tiêu duy nhất của hệ thống bảo vệ. Nếu tăng ngưỡng hoặc kéo dài thời gian của MCCB cấp trên quá mức, sự cố gần nguồn có thể tồn tại lâu hơn và làm tăng ứng suất nhiệt (I^2t) cũng như ứng suất điện động lên thanh cái, cáp và thiết bị.
Do đó, mỗi cài đặt phải đồng thời đáp ứng hai yêu cầu: cho cấp dưới đủ cơ hội loại trừ sự cố và vẫn bảo vệ cấp trên trong giới hạn an toàn của hệ thống. Chọn lọc tốt nhưng làm chậm bảo vệ quá mức không phải là một phương án phối hợp hoàn chỉnh.
Một giới hạn khác là dữ liệu chọn lọc có tính đặc thù theo tổ hợp thiết bị. Hai MCCB có cùng dòng định mức nhưng khác trip unit, khả năng giới hạn dòng hoặc đặc tính tức thời có thể cho kết quả hoàn toàn khác nhau. Ngay cả cùng một cặp thiết bị, thay đổi cài đặt cũng có thể làm thay đổi giới hạn chọn lọc.
Cuối cùng, không nên đồng nhất tính chọn lọc với phối hợp dự phòng khả năng cắt. Hai khái niệm đều liên quan đến nhiều thiết bị bảo vệ mắc nối tiếp nhưng giải quyết hai nhiệm vụ khác nhau. Với bài toán tính chọn lọc MCCB, câu hỏi quyết định luôn là: khi sự cố xuất hiện tại một cấp, MCCB nào sẽ tác động và các MCCB phía nguồn có tiếp tục đóng hay không.
Tính chọn lọc MCCB là nguyên tắc tổ chức bảo vệ theo cấp để sự cố được cô lập tại vùng nhỏ nhất có thể. Muốn đạt được điều đó, không thể chỉ chọn MCCB cấp trên có dòng định mức lớn hơn cấp dưới; phải phối hợp đặc tuyến quá tải, ngưỡng ngắn mạch, thời gian tác động và trong nhiều trường hợp phải kiểm tra bảng chọn lọc của đúng tổ hợp thiết bị.
Trong thiết kế thực tế, tiêu chí quan trọng là so sánh giới hạn chọn lọc (I_s) với dòng ngắn mạch dự kiến tại điểm cần bảo vệ. Đồng thời, mọi cài đặt tạo trễ cho cấp trên vẫn phải giữ được yêu cầu bảo vệ cáp, thanh cái và thiết bị. Khi hai điều kiện này cùng được đáp ứng, hệ thống mới vừa duy trì tính liên tục cấp điện vừa cô lập sự cố đúng cấp.
