Cầu dao cách ly và aptomat khác nhau thế nào

2. Dao cách ly, cầu dao phụ tải, cầu dao cách ly

IEC 60947-3 là tiêu chuẩn cho cầu dao (switch), dao cách ly (disconnector), cầu dao cách ly (switch-disconnector) và tổ hợp cầu dao với cầu chì, dùng trong mạch phân phối và mạch động cơ có điện áp định mức không quá 1 000 V xoay chiều hoặc 1 500 V một chiều (IEC Webstore, IEC 60947-3:2020). Bản hiện hành có sửa đổi 1 năm 2025.

Theo Schneider Electrical Installation Guide (mục Disconnector), dao cách ly là thiết bị thao tác bằng tay, hai vị trí đóng/mở, khoá được, cách ly an toàn mạch điện khi khoá ở vị trí mở. Nó không được thiết kế để đóng hoặc cắt dòng điện; tiêu chuẩn không cho trị số định mức nào cho việc đó. Nó phải chịu được dòng ngắn mạch chạy qua, với dòng chịu đựng ngắn hạn định mức thường tính trong 1 giây. Dao cách ly hạ thế về cơ bản chỉ thao tác khi hai phía không có điện, nhất là lúc đóng, và thường được khoá liên động với cầu dao hoặc aptomat phía trên (chú thích 1 của mục).

Cầu dao phụ tải (load-break switch) đóng và cắt mạch đang mang tải khi mạch bình thường, không có sự cố, và không bảo vệ mạch nó điều khiển. IEC 60947-3 quy định tần suất thao tác tối đa 600 lần đóng/mở mỗi giờ, độ bền cơ và điện, khả năng đóng, cắt dòng ở điều kiện thường và bất thường. Vì có thể đóng vào một mạch đang ngắn mạch mà không biết, cầu dao được gán khả năng đóng vào dòng sự cố; còn cắt ngắn mạch là việc của thiết bị bảo vệ phía nguồn (Schneider Electrical Installation Guide, mục Load-breaking switch).

Cầu dao cách ly gộp hai chức năng trên: vừa đóng cắt có tải, vừa đạt yêu cầu cách ly (Schneider Electrical Installation Guide, Fig. H19).

3. Khác aptomat ở chỗ nào

Khác biệt cốt lõi là bộ cắt bảo vệ. ABB mô tả dòng cầu dao cách ly SACE Emax 2 (ký hiệu /MS) được làm từ máy cắt tự động tương ứng, cùng kích thước và phụ kiện, chỉ khác ở chỗ không có bộ cắt bảo vệ (catalogue ABB SACE Emax 2, không ghi năm). Ở cỡ nhỏ, catalogue LS ghi ô bảo vệ của cầu dao cách ly LA125D là “-”, trong khi các MCB cùng trang ghi “Overload/short circuit” (catalogue LS MCB/RCD L-series, 03/2024).

Ngược lại, aptomat cũng có thể làm chức năng cách ly nếu hãng công bố. Catalogue LS L-series ghi “Isolation function: Yes” cho các dòng MCB; ABB ghi khả năng cách ly của máy cắt Emax 2 theo IEC 60947-2. Bảng dưới tóm tắt thiết bị nào làm được chức năng nào. Cách đọc các trị số trên nhãn aptomat xem đọc nhãn aptomat Ue, Ui, Uimp, Icu, Ics.

4. Loại sử dụng AC-20 đến AC-23

Loại sử dụng (utilization category) cho biết cầu dao đóng cắt được loại tải nào. IEC 60947-3 chia bốn loại cho điện xoay chiều. Hậu tố A là thao tác thường xuyên, hậu tố B là thao tác không thường xuyên (Schneider Electrical Installation Guide, Fig. H5; Kraus & Naimer ghi AC-23A là “frequent switching”, AC-23B là “occasional switching”).

Schneider Electrical Installation Guide (mục Example và mục Contactor) cho ví dụ: một cầu dao 100 A loại AC-23 phải đóng được dòng 10 In (1 000 A) ở hệ số công suất 0,35 trễ và cắt được 8 In (800 A) ở hệ số công suất 0,45 trễ, với In là dòng định mức. AC-23 gồm cả việc đóng cắt không thường xuyên từng động cơ. Các loại sử dụng này không áp dụng cho thiết bị dùng thường xuyên để khởi động, tăng tốc hay dừng từng động cơ. Công tắc tơ có loại sử dụng riêng theo IEC 60947-4-1, ví dụ AC-3 dùng để khởi động và dừng động cơ lồng sóc.

5. Đọc catalogue cầu dao cách ly

Catalogue cầu dao cách ly thường ghi tiêu chuẩn, dòng định mức, loại sử dụng và khả năng chịu ngắn mạch. Icw (rated short-time withstand current) là dòng ngắn mạch thiết bị chịu được trong một thời gian quy định khi đang đóng. Icm (rated short-circuit making capacity) là dòng ngắn mạch thiết bị đóng vào được. Ví dụ cầu dao cách ly LS LA125D ghi Icw 1 500 A trong 1 s, Icm 2 500 A, điện áp cách điện Ui 690 V, điện áp chịu xung Uimp 6 kV (catalogue LS MCB/RCD L-series, 03/2024).

Một số hãng ghi thêm công suất động cơ theo loại sử dụng. Kraus & Naimer ghi công tắc CA25 có dòng nhiệt Iu 32 A, đóng cắt được động cơ 15 kW theo AC-23 và 11 kW theo AC-3 ở ba pha 380–440 V (catalogue Kraus & Naimer, không ghi năm). Cầu dao cách ly cỡ lớn nằm trong dòng máy cắt khung hở, xem ACB và ATS dùng khi nào.

6. Yêu cầu đối với thiết bị cách ly

QCVN 12:2014/BXD quy định thiết bị dùng để cách ly và đóng cắt mạch điện gồm dao cách ly, cầu dao phụ tải, máy cắt; phích cắm và ổ cắm; cầu chảy; và đầu nối chuyên dùng (mục 2.3.1.1). Tiếp điểm động của thiết bị nhiều cực phải khớp nối cơ khí để đóng mở đồng thời, trừ tiếp điểm trung tính có thể đóng trước và mở sau (mục 2.3.1.2). Không được lắp thiết bị cách ly và đóng cắt một cực vào dây trung tính, dù mạch một pha hay ba pha (mục 2.3.1.3). RCD phải cách ly được tất cả dây dẫn đang có điện của mạch nó bảo vệ (mục 2.3.3.1), xem RCCB, RCBO, ELCB khác nhau thế nào.

Thiết bị cắt điện khẩn cấp phải cắt được dòng của phần thiết bị liên quan, kể cả dòng động cơ bị hãm, cắt mọi dây dẫn có điện, sơn màu đỏ, và khi đã cắt phải khoá hoặc chốt ở vị trí cắt (QCVN 12:2014/BXD, mục 2.3.5.3 đến 2.3.5.6).

Theo Schneider Electrical Installation Guide (mục Isolation), về nguyên tắc mọi mạch của hệ thống điện hạ thế phải có phương tiện cách ly; trong thực tế nên đặt ở đầu mỗi mạch để giữ liên tục cấp điện. Thiết bị cách ly cần đạt các điều kiện sau:

• Mở tất cả các cực của mạch, kể cả trung tính, trừ khi trung tính là dây PEN.
• Khoá được ở vị trí mở bằng chìa hoặc ổ khoá, tránh đóng lại vô tình.
• Đạt một tiêu chuẩn được công nhận, ví dụ IEC 60947-3, về khe hở tiếp điểm, khoảng cách rò, khả năng chịu quá áp.
• Kiểm được tiếp điểm đã mở: nhìn thấy trực tiếp, hoặc qua chỉ thị cơ khí gắn chắc vào trục thao tác và không thể báo “mở” khi tiếp điểm bị dính.
• Dòng rò qua tiếp điểm mở mỗi pha không quá 0,5 mA khi mới và 6 mA khi hết tuổi thọ.
• Chịu xung 1,2/50 μs giữa các tiếp điểm mở; với hệ 400/230 V là 4 kV ở cấp quá áp III và 6 kV ở cấp quá áp IV (đầu nguồn của hệ thống), theo Fig. H2.
• Một số nước bắt buộc dao cách ly có tiếp điểm nhìn thấy được ở đầu hệ thống hạ thế cấp trực tiếp từ máy biến áp trung/hạ thế (Fig. H19, chú thích a).

7. Các bước chọn

Chọn theo sáu bước sau. Dòng tải, dòng ngắn mạch và sơ đồ nối đất lấy từ hồ sơ thiết kế.

• Xác định vị trí cần chức năng gì: chỉ cách ly, đóng cắt có tải, hay cả bảo vệ (Schneider Electrical Installation Guide, Fig. H1 và H19). Cần bảo vệ quá tải, ngắn mạch thì phải có aptomat hoặc cầu chì.
• Cần thao tác khi mạch đang mang tải thì chọn cầu dao cách ly, không dùng dao cách ly thuần, vì dao cách ly không đóng cắt dòng phụ tải (QCVN 12:2014/BXD, mục 1.4.20).
• Chọn loại sử dụng theo tải: tải trở AC-21, tải hỗn hợp AC-22, động cơ AC-23; cầu dao trong mạch cấp cho động cơ phải là AC-22 hoặc AC-23 (Schneider Electrical Installation Guide, mục Combined switchgear elements). Thao tác thường xuyên chọn hậu tố A.
• Đọc dòng định mức ở đúng loại sử dụng và điện áp: catalogue Kraus & Naimer ghi dòng làm việc Ie riêng cho AC-21A, AC-22A và từng dải điện áp.
• Kiểm Icw, Icm so với dòng ngắn mạch tại chỗ đặt và xác định thiết bị bảo vệ phía nguồn sẽ cắt sự cố. IEC 60947-3:2020 bổ sung yêu cầu về khả năng chịu ngắn mạch có điều kiện cho cầu dao, dao cách ly được aptomat bảo vệ (IEC Webstore). Cách so dòng ngắn mạch với khả năng cắt xem chọn MCCB theo dòng ngắn mạch và phối hợp cáp và aptomat.
• Chọn số cực để cắt mọi dây có điện, không đặt thiết bị một cực trên dây trung tính (QCVN 12:2014/BXD, mục 2.3.1.3), và chọn loại khoá được ở vị trí mở nếu dùng để cách ly khi bảo trì. Chọn xong thì gửi danh sách theo mẫu ở bài chuẩn bị BOQ để nhận báo giá nhanh, ghi rõ dòng định mức, số cực và loại sử dụng của từng cầu dao.