Phân biệt MCB, MCCB và ACB — Lựa chọn CB cho trạm xử lý nước thải

1. MCB, MCCB, ACB là gì? Phân biệt và nguyên tắc lựa chọn

MCB, MCCB và ACB đều là thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện hạ áp, thường được gọi chung là CB (circuit breaker). Chức năng cơ bản của chúng là cho phép đóng, mang và cắt dòng điện trong điều kiện vận hành bình thường, đồng thời tự động cắt mạch khi xuất hiện các điều kiện sự cố thuộc phạm vi bảo vệ của thiết bị, điển hình là quá tải và ngắn mạch.

Tuy nhiên, MCB, MCCB và ACB không đơn thuần là ba CB có kích thước khác nhau. Chúng khác nhau về phạm vi ứng dụng, kết cấu, dòng định mức, khả năng cắt ngắn mạch, đặc tính bảo vệ, khả năng điều chỉnh, phụ kiện và vị trí trong hệ thống phân phối điện.

Trong một trạm xử lý nước thải có thể gặp cả ba loại:

*Nguồn hạ áp → ACB/MCCB tổng → MCCB cấp MCC → MCCB/MCB các nhánh → tải*

MCB thường xuất hiện ở các mạch phụ trợ và tải nhỏ; MCCB được sử dụng rộng rãi trong tủ phân phối và MCC; ACB thường nằm ở cấp phân phối chính có dòng điện lớn và yêu cầu bảo vệ, phối hợp hệ thống cao hơn.

Điểm quan trọng khi lựa chọn CB là không được chỉ dựa vào điều kiện:

rồi kết luận thiết bị phù hợp. Một CB đúng về dòng định mức nhưng không đủ khả năng cắt dòng ngắn mạch tại vị trí lắp đặt vẫn có thể là một lựa chọn không đạt yêu cầu.

Theo IEC, circuit-breaker hạ áp thuộc phạm vi IEC 60947-2:2024 khi điện áp danh định của mạch chính không vượt quá 1.000 V AC hoặc 1.500 V DC. Phiên bản hiện hành này áp dụng cho CB bất kể dòng định mức, phương pháp chế tạo hoặc ứng dụng dự kiến, trong phạm vi mà tiêu chuẩn quy định.

2. CB thực sự bảo vệ hệ thống như thế nào?

Muốn hiểu MCB, MCCB và ACB, trước hết cần tách hai trạng thái sự cố thường gặp: *quá tải và ngắn mạch*.

2.1. Quá tải

Quá tải xảy ra khi dòng điện vượt mức làm việc bình thường nhưng mạch điện vẫn còn đường dẫn điện thông thường.

Ví dụ một động cơ bị tải cơ khí tăng lên làm dòng điện tăng kéo dài.

Trong trường hợp này, tác động bảo vệ không nhất thiết phải tức thời. Dây dẫn và thiết bị có khả năng chịu quá dòng trong một khoảng thời gian nhất định, vì vậy bảo vệ quá tải thường có đặc tính thời gian phụ thuộc mức độ quá dòng.

Dòng càng cao, thời gian cho phép thường càng ngắn.

2.2. Ngắn mạch

Ngắn mạch là trạng thái có tổng trở sự cố rất thấp, có thể tạo ra dòng điện lớn hơn nhiều lần dòng vận hành.

Khi đó, yêu cầu quan trọng là phát hiện và cô lập sự cố đủ nhanh để hạn chế tác động nhiệt và điện động lên:

• dây dẫn;
• thanh cái;
• thiết bị;
• điểm đấu nối;
• các phần tử của hệ thống điện.

Do đó, khi chọn CB phải xem xét ít nhất hai bài toán khác nhau:

*Dòng tải → CB có mang được dòng làm việc không?*

*Dòng ngắn mạch → CB có cắt được dòng sự cố tại vị trí đó không?*

Hai điều kiện này không thể thay thế cho nhau.

3. MCB là gì?

MCB (Miniature Circuit Breaker) là CB dạng nhỏ gọn, thường được sử dụng cho các mạch có dòng tương đối nhỏ và yêu cầu bảo vệ tiêu chuẩn hóa.

Trong nhà máy, MCB thường gặp ở:

• mạch chiếu sáng;
• ổ cắm;
• nguồn phụ trợ;
• bộ nguồn điều khiển;
• mạch điều khiển;
• một số tải công suất nhỏ.

MCB phổ biến sử dụng cơ cấu bảo vệ nhiệt – từ.

Phần tử nhiệt xử lý quá tải kéo dài. Khi dòng điện vượt mức cho phép, phần tử lưỡng kim nóng lên và làm cơ cấu nhả tác động.

Phần tử điện từ xử lý dòng sự cố lớn. Khi dòng tăng mạnh, lực điện từ đủ lớn làm cơ cấu nhả tác động nhanh.

Như vậy, bên trong một MCB có thể tồn tại hai cơ chế bảo vệ với đặc tính thời gian rất khác nhau.

Đối với MCB dùng cho mục đích gia dụng và tương tự, IEC 60898-1:2015 cùng Amendment 1:2019 quy định các yêu cầu đối với CB bảo vệ quá dòng trong các hệ thống điện AC thuộc phạm vi tiêu chuẩn, với điện áp danh định không vượt quá 440 V AC, dòng danh định không vượt quá 125 A và khả năng cắt ngắn mạch danh định không vượt quá 25.000 A. Đây là phạm vi của tiêu chuẩn IEC 60898-1, không nên hiểu thành giới hạn chung cho mọi thiết bị được gọi là MCB trên thị trường.

4. MCCB là gì?

MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) là CB dạng khối đúc, được sử dụng rất rộng trong hệ thống phân phối điện công nghiệp.

So với MCB, MCCB thường cho phép xử lý các mạch có dòng lớn hơn, khả năng cắt cao hơn và có nhiều lựa chọn hơn về đặc tính bảo vệ, phụ kiện cũng như khả năng điều chỉnh.

Trong trạm xử lý nước thải, MCCB thường xuất hiện tại:

• đầu vào tủ MCC;
• đầu vào tủ phân phối;
• nhánh cấp nguồn cho tủ phụ;
• nhánh động cơ;
• nhánh biến tần;
• máy thổi khí;
• bơm công suất đáng kể;
• các tải công nghiệp khác.

MCCB có thể sử dụng bộ nhả nhiệt – từ hoặc bộ nhả điện tử tùy dòng sản phẩm và yêu cầu bảo vệ.

Đây là khác biệt quan trọng. Khi MCCB sử dụng bộ nhả điện tử, người thiết kế có thể có nhiều khả năng điều chỉnh đặc tính bảo vệ hơn so với một MCB thông thường.

Tuy nhiên, khả năng cụ thể phụ thuộc từng thiết bị. Không nên mặc định rằng mọi MCCB đều có đầy đủ các chức năng điều chỉnh bảo vệ.

5. ACB là gì?

ACB (Air Circuit Breaker) là CB mà môi trường không khí đóng vai trò trong quá trình dập hồ quang theo kết cấu thiết bị.

Trong hệ thống điện hạ áp công nghiệp, ACB thường được sử dụng tại các vị trí có dòng điện lớn và yêu cầu cao về bảo vệ, điều chỉnh hoặc phối hợp hệ thống, chẳng hạn:

• đầu ra máy biến áp;
• incomer của MDB;
• bus coupler;
• đầu vào hệ thống phân phối công suất lớn;
• liên kết giữa các phân đoạn thanh cái.

ACB thường có bộ nhả điện tử với nhiều chức năng bảo vệ và khả năng cài đặt.

Một số ACB có cấu trúc kéo rút, cho phép thiết bị chuyển qua các vị trí làm việc, thử nghiệm hoặc cách ly theo thiết kế của nhà sản xuất. Điều này thuận lợi đối với hệ thống yêu cầu bảo trì và tính liên tục vận hành cao.

Tuy nhiên, không nên kết luận rằng "dòng lớn thì bắt buộc phải dùng ACB". MCCB hiện đại cũng có thể đáp ứng nhiều ứng dụng dòng lớn. Việc lựa chọn phải dựa trên toàn bộ yêu cầu kỹ thuật của hệ thống thay vì chỉ dựa vào dòng điện.

6. So sánh MCB, MCCB và ACB

Bảng trên chỉ mô tả xu hướng ứng dụng. Không được sử dụng nó thay cho catalogue và dữ liệu kỹ thuật của thiết bị cụ thể.

Đặc biệt, không nên gắn một giá trị dòng điện cố định để phân chia tuyệt đối "đến đây dùng MCB, từ đây dùng MCCB, trên mức này dùng ACB". Các vùng sản phẩm có thể chồng lấn.

7. Các thông số quan trọng trên CB

7.1. Dòng định mức

Dòng định mức thường được ký hiệu \(I_n\).

Đây là thông số đầu tiên người thiết kế nhìn thấy nhưng không phải thông số duy nhất quyết định lựa chọn.

Nếu dòng tải thiết kế là \(I_b\), về nguyên tắc bảo vệ dây dẫn cần phối hợp giữa dòng tải, dòng định mức hoặc dòng chỉnh định của thiết bị bảo vệ và khả năng mang dòng của dây dẫn.

Một quan hệ cơ bản thường được sử dụng là:

Trong đó:

• \(I_b\): dòng điện thiết kế của mạch [A];
• \(I_n\): dòng định mức hoặc giá trị liên quan của thiết bị bảo vệ [A];
• \(I_z\): khả năng mang dòng liên tục cho phép của dây dẫn trong điều kiện lắp đặt thực tế [A].

Quan hệ trên chỉ là bước đầu của kiểm tra bảo vệ quá tải. Việc lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ còn phải thỏa các yêu cầu bảo vệ tương ứng của tiêu chuẩn áp dụng.

TCVN 7447-4-43:2010 tương đương IEC 60364-4-43:2008 và quy định các yêu cầu bảo vệ dây dẫn mang điện khỏi ảnh hưởng của quá dòng, bao gồm quá tải và ngắn mạch.

7.2. Dòng khung và dòng chỉnh định

Đối với MCCB và ACB có khả năng điều chỉnh, cần phân biệt kích thước khung thiết bị với giá trị bảo vệ được cài đặt.

Ví dụ về mặt khái niệm, một CB có khung cơ khí cho phép dòng lớn không có nghĩa bộ bảo vệ phải luôn được cài ở giá trị lớn nhất của khung.

Đây là lý do khi đọc hồ sơ kỹ thuật không nên chỉ ghi:

*MCCB 250 A*

mà cần hiểu rõ 250 A đang chỉ:

• dòng khung;
• dòng định mức của thiết bị;
• dòng của bộ nhả;
• hay giá trị chỉnh định thực tế.

Ký hiệu cụ thể phải được đọc theo tài liệu của nhà sản xuất.

7.3. Khả năng cắt ngắn mạch

Đây là một trong những thông số quan trọng nhất nhưng thường bị bỏ qua khi chọn CB.

Giả sử dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp đặt là:

thì không thể chọn một CB chỉ vì dòng định mức của nó phù hợp với tải. Khả năng cắt của CB phải được kiểm tra đối với dòng sự cố dự kiến theo các đại lượng và điều kiện quy định của tiêu chuẩn áp dụng.

Đối với CB thuộc IEC 60947-2, hai khái niệm quan trọng là:

• \(I_{cu}\): khả năng cắt ngắn mạch tới hạn danh định;
• \(I_{cs}\): khả năng cắt ngắn mạch làm việc danh định.

Không nên coi \(I_{cu}\) và \(I_{cs}\) là hai cách ghi cho cùng một đại lượng.

\(I_{cu}\) thể hiện khả năng cắt cực hạn theo trình tự thử của tiêu chuẩn, trong khi \(I_{cs}\) liên quan đến khả năng thực hiện trình tự thử ở mức dòng ngắn mạch làm việc và tiếp tục đáp ứng các điều kiện kiểm tra quy định sau thử nghiệm.

Ý nghĩa thực tế là: *khả năng cắt không chỉ trả lời "CB có cắt được sự cố không", mà còn liên quan đến trạng thái của thiết bị sau khi chịu sự cố theo cấp thử nghiệm tương ứng.*

8. Vì sao không thể chọn khả năng cắt chỉ theo công suất tải?

Dòng ngắn mạch không được quyết định chủ yếu bởi công suất của tải đang sử dụng.

Nó phụ thuộc vào hệ thống nguồn và tổng trở từ nguồn đến điểm sự cố, bao gồm:

• công suất và tổng trở máy biến áp;
• hệ thống nguồn phía trước;
• chiều dài cáp;
• tiết diện dây dẫn;
• tổng trở thanh cái;
• các phần tử trung gian;
• cấu hình vận hành của hệ thống.

Về bản chất:

Trong đó:

• \(I_{sc}\): dòng ngắn mạch dự kiến;
• \(U\): điện áp tương ứng của hệ thống;
• \(Z_{eq}\): tổng trở tương đương nhìn từ điểm sự cố về phía nguồn.

Đây chỉ là biểu diễn nguyên lý. Đối với hệ thống ba pha và tính toán ngắn mạch thực tế cần sử dụng mô hình, điện áp tương ứng và phương pháp tính phù hợp với tiêu chuẩn áp dụng.

Ý nghĩa quan trọng là:

*càng gần nguồn có tổng trở thấp, dòng ngắn mạch có thể càng lớn.*

Do đó, một MCCB 100 A đặt gần máy biến áp có thể yêu cầu khả năng cắt lớn hơn một MCCB 250 A đặt ở rất xa nguồn.

Dòng tải nhỏ không đồng nghĩa dòng ngắn mạch nhỏ.

9. Đặc tính thời gian – dòng điện của CB

CB không tác động tại cùng một thời gian cho mọi mức quá dòng.

Quan hệ giữa dòng điện và thời gian tác động được thể hiện bằng đường đặc tính thời gian – dòng điện.

Ở vùng quá tải, CB thường cho phép dòng vượt định mức tồn tại trong một khoảng thời gian. Khi mức quá dòng tăng, thời gian tác động giảm.

Ở vùng ngắn mạch, bảo vệ có thể tác động rất nhanh.

Đặc tính này đặc biệt quan trọng đối với động cơ. Khi khởi động, động cơ có thể tạo ra dòng cao hơn dòng vận hành bình thường. Nếu CB được chọn hoặc cài đặt không phù hợp, thiết bị có thể tác động mặc dù động cơ không có sự cố.

Ngược lại, tăng định mức hoặc tăng ngưỡng bảo vệ chỉ để tránh CB nhảy có thể làm giảm khả năng bảo vệ mạch.

Vì vậy, khi CB thường xuyên tác động lúc khởi động, câu hỏi cần đặt ra không phải là:

*"Có nên tăng CB lên một cấp không?"*

mà là:

*"CB đang tác động ở chức năng bảo vệ nào và đặc tính khởi động thực tế của tải là gì?"*

10. Bộ bảo vệ LSIG trên MCCB và ACB

Các MCCB và ACB sử dụng bộ nhả điện tử có thể cung cấp nhiều chức năng bảo vệ. Một cách ký hiệu phổ biến là LSIG.

10.1. Long-time

Bảo vệ quá dòng có thời gian dài, thường liên quan đến bảo vệ quá tải.

Các thông số có thể bao gồm ngưỡng dòng và thời gian tác động.

10.2. S – Short-time

Bảo vệ ngắn hạn cho dòng sự cố lớn hơn, nhưng có thể duy trì một khoảng trễ được kiểm soát.

Chức năng này rất quan trọng khi cần phối hợp chọn lọc giữa các cấp CB.

10.3. Instantaneous

Bảo vệ tức thời đối với dòng sự cố lớn.

Khi dòng vượt ngưỡng cài đặt, CB tác động không có chủ ý tạo thời gian trễ như vùng S.

10.4. G – Ground fault

Bảo vệ sự cố chạm đất theo chức năng của bộ bảo vệ.

Không phải mọi MCCB hoặc ACB đều có đầy đủ LSIG. Khả năng cài đặt, phạm vi chỉnh định và thuật toán bảo vệ phụ thuộc vào từng bộ trip unit.

11. Phối hợp chọn lọc giữa các CB

Giả sử hệ thống có:

*MDB → MCC → MCCB nhánh bơm*

Khi một nhánh bơm xảy ra sự cố, mục tiêu hợp lý trong nhiều hệ thống là CB gần điểm sự cố nhất cắt trước, trong khi MCC và MDB vẫn duy trì cấp điện cho các tải không bị sự cố.

Đó là bản chất của *phối hợp chọn lọc*.

Nếu CB tổng và CB nhánh có đặc tính bảo vệ không được phối hợp tốt, một sự cố tại một bơm có thể làm CB cấp trên tác động và khiến cả MCC mất điện.

Hậu quả trong trạm xử lý nước thải có thể lớn hơn nhiều so với việc mất riêng một bơm:

• nhiều bơm dừng đồng thời;
• máy thổi khí mất nguồn;
• hệ thống khuấy dừng;
• quá trình sinh học bị ảnh hưởng;
• hệ thống điều khiển hoặc phụ trợ có thể mất nguồn tùy kiến trúc.

Do đó, "CB không nhảy khi bình thường" chưa đủ để chứng minh thiết kế bảo vệ tốt.

Một hệ thống bảo vệ tốt phải hướng tới:

*cắt đúng sự cố – đúng vị trí – trong thời gian phù hợp – hạn chế vùng mất điện.*

Việc xác nhận selectivity thực tế cần dựa trên đường cong đặc tính, dữ liệu của nhà sản xuất, cài đặt trip unit và nghiên cứu phối hợp bảo vệ của hệ thống.

12. Cascading và back-up protection không phải selectivity

Hai khái niệm này dễ bị nhầm.

*Selectivity* nhằm giới hạn phạm vi mất điện bằng cách ưu tiên thiết bị gần sự cố tác động.

Trong khi đó, *cascading/back-up protection* liên quan đến việc thiết bị phía trên hỗ trợ thiết bị phía dưới xử lý dòng sự cố theo tổ hợp đã được nhà sản xuất xác nhận.

Do đó, một hệ thống có khả năng back-up không mặc nhiên có selectivity hoàn toàn.

Khi sử dụng giải pháp phối hợp theo bảng của nhà sản xuất, phải kiểm tra đúng:

• model CB phía trên;
• model CB phía dưới;
• điện áp hệ thống;
• khả năng cắt;
• mức dòng ngắn mạch;
• cài đặt liên quan;
• điều kiện mà bảng phối hợp áp dụng.

Không nên suy rộng bảng phối hợp của một cặp thiết bị sang các model khác chỉ vì chúng có cùng dòng định mức.

13. Nguyên tắc lựa chọn CB theo dòng tải

Bước đầu tiên là xác định dòng thiết kế \(I_b\).

Đối với tải ba pha cân bằng nếu biết công suất điện tác dụng đầu vào:

Trong đó:

• \(P\): công suất điện tác dụng [W];
• \(U\): điện áp dây [V];
• \(I_b\): dòng thiết kế [A];
• \(\cos\varphi\): hệ số công suất.

Nếu sử dụng công suất cơ đầu ra \(P_2\) của động cơ:

Trong đó \(\eta\) là hiệu suất động cơ.

Tuy nhiên, đối với động cơ thực tế, dòng định mức trên nhãn động cơ hoặc dữ liệu kỹ thuật của nhà sản xuất là thông tin quan trọng để thiết kế và kiểm tra.

Sau đó mới xem xét CB.

Nhưng đây mới chỉ là *bước kiểm tra dòng làm việc*, không phải toàn bộ quá trình lựa chọn.

14. Quy trình lựa chọn MCB, MCCB hoặc ACB

Một quy trình kỹ thuật nên đi theo thứ tự sau:

• xác định điện áp và hệ thống điện;
• xác định loại tải;
• xác định dòng thiết kế;
• xác định khả năng mang dòng của dây dẫn/thanh cái;
• xác định dòng ngắn mạch dự kiến tại vị trí lắp đặt;
• lựa chọn khả năng cắt;
• kiểm tra đặc tính bảo vệ;
• kiểm tra điều kiện khởi động hoặc dòng xung kích của tải;
• kiểm tra phối hợp với CB phía trên và phía dưới;
• kiểm tra yêu cầu cách ly, điều khiển và phụ kiện;
• kiểm tra điều kiện môi trường và nhiệt độ;
• xác nhận theo catalogue và dữ liệu phối hợp của nhà sản xuất.

Quy trình này cho thấy câu hỏi *"động cơ 15 kW dùng MCCB bao nhiêu A?"* chưa cung cấp đủ dữ liệu để đưa ra một lựa chọn hoàn chỉnh.

Có thể tính được dòng tải sơ bộ, nhưng chưa thể xác nhận CB nếu chưa biết ít nhất điện áp, dòng định mức động cơ, phương thức khởi động, cáp, Isc tại vị trí lắp đặt và yêu cầu phối hợp bảo vệ.

15. Lựa chọn CB cho động cơ

Động cơ là trường hợp cần đặc biệt thận trọng vì có dòng khởi động và yêu cầu bảo vệ riêng.

Trong một nhánh khởi động trực tiếp điển hình:

*MCCB → contactor → relay quá tải → động cơ*

ba thiết bị không thực hiện cùng một nhiệm vụ.

MCCB thực hiện các chức năng đóng cắt và bảo vệ theo thiết kế của nó.

Contactor đóng cắt động cơ trong vận hành thường xuyên.

Relay quá tải bảo vệ động cơ đối với quá tải theo đặc tính của relay.

Do đó, không nên lựa chọn MCCB cho động cơ bằng cách đặt dòng CB càng gần dòng định mức động cơ càng tốt mà không kiểm tra đặc tính khởi động.

Mặt khác, cũng không được tăng MCCB quá lớn để "cho motor dễ khởi động", vì dây dẫn và hệ thống vẫn phải được bảo vệ phù hợp.

Với động cơ sử dụng VFD, cấu hình bảo vệ còn phụ thuộc vào biến tần. Thiết bị bảo vệ phía nguồn VFD cần được lựa chọn theo thiết kế điện và hướng dẫn của nhà sản xuất VFD; không nên sao chép trực tiếp cấu hình của một nhánh DOL.

16. MCB, MCCB hay ACB cho từng vị trí?

Không có một ranh giới dòng điện duy nhất quyết định lựa chọn.

16.1. Khi MCB thường phù hợp

MCB thường phù hợp khi:

• dòng tải tương đối nhỏ;
• mạch phụ trợ hoặc tải cuối;
• khả năng cắt của thiết bị đáp ứng Isc tại điểm lắp đặt;
• không cần khả năng điều chỉnh bảo vệ phức tạp;
• không có yêu cầu đặc biệt về truyền thông hoặc phối hợp.

Trong MCC, MCB thường xuất hiện ở mạch nguồn PLC, bộ nguồn 24 VDC, quạt tủ, chiếu sáng tủ hoặc các mạch phụ trợ khác tùy thiết kế.

16.2. Khi MCCB thường phù hợp

MCCB là lựa chọn phổ biến khi:

• dòng tải và yêu cầu công nghiệp vượt phạm vi phù hợp của MCB;
• cần khả năng cắt ngắn mạch cao hơn;
• cần điều chỉnh bảo vệ;
• cấp nguồn cho động cơ hoặc tủ điện khác;
• cần phụ kiện điều khiển;
• cần phối hợp bảo vệ trong hệ thống công nghiệp.

Trong tủ MCC của trạm xử lý nước thải, MCCB thường là thiết bị bảo vệ đầu vào và các nhánh động lực.

16.3. Khi ACB thường được xem xét

ACB thường được xem xét khi:

• nằm ở cấp phân phối chính;
• dòng điện lớn;
• yêu cầu bảo vệ và phối hợp phức tạp;
• cần bộ trip điện tử có khả năng cài đặt rộng;
• cần cấu trúc kéo rút hoặc khả năng bảo trì phù hợp;
• yêu cầu tích hợp giám sát và điều khiển ở cấp hệ thống.

Một MDB lớn có thể dùng ACB cho incomer và bus coupler, trong khi các feeder phía dưới sử dụng MCCB.

17. Số cực của CB

Ngoài dòng điện và khả năng cắt, số cực cũng phải phù hợp với hệ thống.

Có thể gặp:

• 1P;
• 1P+N;
• 2P;
• 3P;
• 3P+N;
• 4P.

Việc lựa chọn không chỉ dựa vào tải một pha hay ba pha. Cần xem xét sơ đồ nối đất, yêu cầu đóng cắt dây trung tính, chức năng cách ly và các quy định áp dụng cho hệ thống.

Không nên mặc định rằng mọi tải ba pha đều dùng CB 3P hoặc mọi hệ thống có trung tính đều bắt buộc phải cắt trung tính theo cùng một cách.

18. Phụ kiện của MCCB và ACB

Trong hệ thống tự động hóa, CB có thể cần nhiều chức năng hơn đóng/cắt bằng tay.

Các phụ kiện thường gặp gồm:

• cuộn cắt shunt trip;
• cuộn thấp áp;
• tiếp điểm phụ;
• tiếp điểm báo trip;
• motor operator;
• cơ cấu liên động;
• module truyền thông;
• thiết bị đo lường hoặc giám sát tùy dòng sản phẩm.

Ví dụ, PLC có thể cần nhận hai thông tin khác nhau:

*CB OPEN/CLOSE*

và:

*CB TRIP*

Hai trạng thái này không đồng nghĩa.

CB ở trạng thái OFF do người vận hành chủ động cắt khác với CB đã tác động vì bảo vệ.

Phân biệt trạng thái này trên HMI/SCADA giúp người vận hành xác định đúng nguyên nhân thiết bị không chạy.

19. Điều kiện môi trường và hiệu chỉnh dòng

Dòng ghi trên CB không nên được sử dụng tách rời khỏi điều kiện lắp đặt.

Nhiệt độ môi trường, nhiệt độ bên trong tủ, cách bố trí thiết bị và đặc tính của trip unit có thể ảnh hưởng đến khả năng làm việc.

Điều này đặc biệt quan trọng trong MCC có nhiều VFD. Nhiệt độ bên trong tủ có thể cao hơn đáng kể so với nhiệt độ phòng nếu thông gió hoặc làm mát không đủ.

Khi đó, phải kiểm tra điều kiện vận hành và hệ số hiệu chỉnh theo tài liệu của nhà sản xuất.

Không nên xử lý vấn đề nhiệt bằng cách đơn giản tăng định mức CB.

20. Những lỗi thường gặp khi lựa chọn MCB, MCCB và ACB

20.1. Chỉ chọn CB theo dòng tải

Đây là lỗi phổ biến nhất.

Dòng tải chỉ giải quyết một phần bài toán. Khả năng cắt, đặc tính bảo vệ, dây dẫn và phối hợp hệ thống vẫn phải được kiểm tra.

20.2. Đồng nhất Icu với dòng định mức

Ví dụ, các thông số:

*In = 100 A*

và:

*Icu = 36 kA*

mô tả hai đặc tính hoàn toàn khác nhau.

100 A liên quan đến dòng định mức; 36 kA trong ví dụ là khả năng cắt cực hạn theo điều kiện tương ứng.

Không thể so sánh trực tiếp hai giá trị này mặc dù cả hai đều có đơn vị dòng điện.

20.3. Chọn Icu bằng đúng Isc mà không xem xét thiết kế tổng thể

Việc kiểm tra khả năng cắt cần có biên thiết kế phù hợp, xem xét điều kiện vận hành, sai số dữ liệu đầu vào, cấu hình nguồn và yêu cầu dự án.

Không nên biến điều kiện tối thiểu thành quy tắc lựa chọn duy nhất.

20.4. Tăng CB khi thiết bị thường xuyên trip

CB trip là một thông tin về trạng thái hệ thống.

Nguyên nhân có thể là:

• quá tải thật;
• ngắn mạch;
• dòng khởi động;
• cài đặt sai;
• mất pha hoặc điều kiện khác tùy hệ bảo vệ;
• thiết bị hỏng;
• nhiệt độ cao;
• phối hợp bảo vệ chưa phù hợp.

Thay CB lớn hơn trước khi xác định nguyên nhân có thể che giấu sự cố và làm suy giảm bảo vệ.

20.5. Không kiểm tra selectivity

Các CB riêng lẻ đều đúng thông số không có nghĩa toàn bộ hệ thống bảo vệ được phối hợp tốt.

20.6. Sử dụng bảng chọn theo kW như kết quả cuối cùng

Bảng "motor X kW → MCCB Y A" chỉ có thể dùng cho ước tính ban đầu khi các giả thiết đã được xác định.

Nó không thay thế tính toán và kiểm tra thiết kế.

21. Ví dụ về tư duy lựa chọn MCCB cho một nhánh bơm

Giả sử cần thiết kế nhánh MCC cho một bơm ba pha.

Không nên bắt đầu bằng:

*"Bơm 15 kW → chọn MCCB bao nhiêu A?"*

Trình tự đúng hơn là:

*Bước đầu:* lấy dữ liệu động cơ gồm điện áp, công suất, dòng định mức, hiệu suất, cosφ và phương pháp khởi động.

*Tiếp theo:* xác định cáp theo dòng tải, điều kiện lắp đặt, nhiệt độ, nhóm cáp và sụt áp.

*Sau đó:* xác định dòng ngắn mạch dự kiến tại thanh cái MCC và tại nhánh liên quan.

*Tiếp theo:* lựa chọn MCCB có dòng và đặc tính bảo vệ phù hợp với dây dẫn cũng như đặc tính khởi động của động cơ.

*Sau đó:* kiểm tra khả năng cắt theo Isc.

*Cuối cùng:* kiểm tra phối hợp với contactor, relay quá tải, CB cấp trên và các yêu cầu của hệ thống.

Nếu sử dụng VFD, cấu hình phải được đánh giá lại theo yêu cầu đầu vào của biến tần.

Cách tiếp cận này quan trọng hơn nhiều so với việc ghi nhớ một bảng định mức CB theo công suất motor.

22. Checklist lựa chọn CB trong thiết kế

Trước khi chốt MCB, MCCB hoặc ACB, nên kiểm tra:

• điện áp làm việc có phù hợp;
• số cực có phù hợp;
• dòng tải đã xác định đúng;
• khả năng mang dòng của dây dẫn/thanh cái đã kiểm tra;
• điều kiện nhiệt độ và lắp đặt đã xem xét;
• dòng ngắn mạch Isc tại vị trí lắp đặt đã xác định;
• khả năng cắt của CB phù hợp;
• đặc tính bảo vệ phù hợp với tải;
• tải động cơ có được kiểm tra dòng khởi động;
• cài đặt bảo vệ có phù hợp với dây dẫn và tải;
• CB phía trên và phía dưới đã kiểm tra phối hợp;
• yêu cầu selectivity đã được xác định;
• phụ kiện điều khiển và tín hiệu đã đủ;
• trạng thái trip có được đưa về PLC/SCADA nếu cần;
• catalogue và bảng phối hợp đúng model đã được kiểm tra.

Nếu chưa xác định Isc, chưa nên coi việc lựa chọn CB là hoàn tất.

23. Tiêu chuẩn liên quan

Đối với thiết kế thực tế cần xác định đúng phạm vi của từng tiêu chuẩn.

*IEC 60947-2:2024* áp dụng cho circuit-breaker hạ áp thuộc phạm vi tiêu chuẩn, với điện áp danh định mạch chính không vượt quá 1.000 V AC hoặc 1.500 V DC. Phiên bản 2024 thay thế IEC 60947-2:2016 và các amendment liên quan.

*IEC 60898-1:2015 + AMD1:2019* áp dụng cho CB bảo vệ quá dòng dùng cho hệ thống điện gia dụng và tương tự trong phạm vi được tiêu chuẩn quy định.

*TCVN 7447-4-43:2010 / IEC 60364-4-43:2008* quy định yêu cầu bảo vệ dây dẫn mang điện chống ảnh hưởng của quá dòng.

Đối với tủ điện hoàn chỉnh, cần phân biệt tiêu chuẩn của CB riêng lẻ với tiêu chuẩn của cụm tủ. TCVN 13724-1:2023 tương đương hoàn toàn IEC 61439-1:2020 và áp dụng các yêu cầu chung cho cụm đóng cắt và điều khiển hạ áp.

Việc một MCCB hoặc ACB đáp ứng tiêu chuẩn sản phẩm không tự động chứng minh toàn bộ MDB hoặc MCC đáp ứng tiêu chuẩn của cụm tủ.

Khi lập hồ sơ thiết kế cụ thể tại Việt Nam, cần kiểm tra phiên bản tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật và yêu cầu dự án đang có hiệu lực tại thời điểm áp dụng.

24. Kết luận

MCB, MCCB và ACB đều là CB nhưng phục vụ các cấp và yêu cầu bảo vệ khác nhau.

MCB thường phù hợp với các mạch cuối và mạch phụ trợ có dòng nhỏ. MCCB là thiết bị rất phổ biến trong phân phối công nghiệp và các nhánh động lực của MCC. ACB thường được sử dụng ở cấp phân phối chính có dòng lớn và yêu cầu cao về bảo vệ, phối hợp và vận hành.

Tuy nhiên, tên loại CB không phải yếu tố quyết định cuối cùng.

Một lựa chọn đúng phải đồng thời trả lời được:

*Tải cần bao nhiêu dòng?*

*Dây dẫn chịu được bao nhiêu?*

*Dòng ngắn mạch tại vị trí lắp đặt là bao nhiêu?*

*CB có cắt được dòng sự cố đó không?*

*Đặc tính bảo vệ có phù hợp với tải không?*

*CB có phối hợp đúng với các cấp bảo vệ khác không?*

Đối với kỹ sư môi trường và kỹ sư thiết kế hệ thống xử lý nước, hiểu được sáu câu hỏi này quan trọng hơn việc ghi nhớ một bảng chọn CB theo công suất động cơ.