KHÍ CỤ BẢO VỆ DÒNG DƯ (RCD)

Khí dòng dư (Residual Current Device) RCD, là khí cụ bảo vệ theo dòng điện dư. RCD được sản xuất theo tiêu chuẩn IEC 61008-1 và IEC 61009-1
Dòng điện dư, theo định nghĩa của tiêu chuẩn TCXDVN 394, là tổng đại số của các dòng điện đi trong dây pha và dây trung tính.
Nguyên lý làm việc của RCD như nhau: khi có tồn tại dòng điện dư vượt qua một ngưỡng, thường là một nửa dòng điện dư tác động định mức thì cơ cấu RCD sẽ hoạt động, làm ngắt mạch cung cấp điện.
Mục tiêu của RCD là để kiểm soát được dòng điện rò, ngăn ngừa cháy do điện và ngăn ngừa điện giật cho người sử dụng
1. Cấu tạo RCD:
Xem sơ đồ cấu tạo một RCB sau đây:

Bộ phận nhạy cảm với dòng rò trong RCD là một biến dòng vi sai. Một lõi từ hình xuyến bao quanh tất cả các đường dẫn của một mạch điện như là mạch sơ cấp.
Mạch thứ cấp là một cuộn dây quấn quanh lõi xuyến
Từ thong phát sinh trong lõi xuyến phụ thuộc vào tổng đại số của tất cả các dòng xuyên qua lõi xuyến. Bao nhiêu dòng điện đi thì có bấy nhiêu dòng về. Do đó khi không có rò điện thì từ thông trong lõi xuyến bằng không, không có dòng cảm ứng ở cuộn thứ cấp làm tác động cơ cấu ngắt mạch.
Khi có dòng rò điện quá một định mức dòng rò (đo bằng mA) của RCD, tổng đại số dòng điện trong các dây động lực khác không, làm phát sinh từ thông trong lõi xuyến, cuộn thứ cấp biến áp dòng có điện, cơ cấu ngắt mạch làm việc, cắt toàn bộ mạch động lực của mạch điện được bảo vệ.
2. Thông số kỹ thuật của RCD:
a) Dòng dư tác động định mức Irn (mA): là trị số của dòng điện dư, theo tính toán của nhà chế tạo, làm cho RCD tác động. Irn có thể có những trị số từ rất nhạy:
10 30 100 300 500 mA và 1A 3A
b) Dòng điện định mức In (A): là khả năng chịu dòng mạch động lực của CB. Ghi nhớ rằng RCB không bảo vệ quá tải và ngắn mạch như CB thông thường. Nếu dòng đi qua tiếp điểm của RCD cao hơn dòng định mức In, thì RCD chỉ hư hỏng, chứ không tác động. RCD có loại có thể có In từ 6A đến 200A.
Cụ thể dòng định mức có giá trị như sau: 25 40 63 80 125A
c) Khả năng dòng cắt của Ics (kA): cũng như CB, đó là dòng ngắn mạch kỳ vọng định mức của RCD còn có thể sử dụng tiếp được sau khi ngắt mạch sự cố. Ics có những trị số từ 6kA đến 25kA tùy theo hãng sản xuất.
3. Phân loại RCD:
RCD chỉ là tên gọi chung của tất cả các khí cụ bảo vệ theo dòng điện dư. RCD có nhiều loại khác nhau:
a. RCCB: ngắt mạch dòng dư, hay còn gọi là CB rò đất ELCB, chỉ là khí cụ bảo vệ dòng dư đơn thuần. RCCB có các loại 2 cực, 4 cực, 3 cực (dùng cho động cơ và mạch điện 3 pha cân bằng). RCCB tùy theo các hãng chế tạo, có thể có dòng điện dư tác động định mức bằng 10mA 30mA 300mA 500mA và 1A. Dòng định mức của nó trong khoảng từ 16A đến 200A cũng tùy theo hãng sản xuất.
b. RCBO: ngắt mạch dòng dư với bảo vệ quá tải, là khí cụ điện vừa có khả năng bảo vệ dòng điện dư vừa có khả năng bảo vệ dòng quá tải. RCBO có loại 2 cực, 4 cực, 3 cực. RCBO tùy theo hãng chế tạo có dòng định mức từ 3 – 63A.
c. Rơ-le E/F (earth fault Relays): rơ-le dòng rò đất, không dùng một mình được, là RCD phải dùng với các biến áp dòng, thường có Irn cao hơn 300mA đến 2A, có thể chỉnh định được, có thêm thời gian trễ (từ 200 msec đến 5 giây) dùng để bảo vệ dòng rò cho các tủ điện lớn.
4. Những khuyến nghị chọn RCD:
Mỗi trang bị điện đều có sẵn dòng dư thường trực trong đó, do có sự không cân bằng của điện dung nội tại giữa các dây dẫn điện và đất. Mạng điện càng lớn thì điện dung nội tại càng lớn, sinh ra dòng điện dư càng lớn. Dòng điện dung về đất đôi khi tăng lên đáng kể do các tụ điện lọc liên quan đến các thiết bị điện tử. Ngoài ra một số thiết bị luôn luôn có dòng điện dư.

Bởi vì RCD theo tiêu chuẩn IEC và một số tiêu chuẩn của những quốc gia khác có thể tác động khi dòng điện dư phát sinh trong khoảng 0.5Irn đến Irn . Nên dòng dư phía hạ nguồn của một RCD không thể vượt quá 0.5Irn .
Bằng cách phân chia bảo vệ các phân mạch tải bằng các RCD riêng biệt, để cho tổng dòng dư nội tại của mỗi phân mạch không quá 0.25 Irn thì sẽ tránh được ngắt mạch không mong muốn cho dòng dư nội tại.
Những dòng xung gây ra do nạp xã tụ điện, sét, cầu chì nổ, ngắt mạch tải lớn….cũng gây ra tác động nhiễu cho RCD. Nhà sản xuất RCD có những loại RCD đặc biệt có tính khãng nhiễu, để đáp ứng cho những trường hợp đặc biệt.
Nên chọn lọc RCD trong một hệ thống điện sao cho RCD ở thượng nguồn có dòng dư và thời gian trễ cao hơn cái ở hạ nguồn để có được sự ngắt chọn lọc
5. Ứng dụng RCD:
· RCCB có độ nhạy cao (30mA) dùng kết hợp với biện pháp nối đất bảo vệ, được xem là biện pháp chống điện giật do tiếp xúc gián tiếp rất hữu hiệu
· RCCB (Irn = 100mA) được xem như phương tiện bảo vệ dòng dư phục vụ cho phòng cháy, không đủ tác động bảo vệ cho con người.
· RCCB có độ nhạy thấp (300mA , 500mA, 1A) có thêm thời gian trễ ( 50ms, 250 ms…) và In cao hơn ( 100A, 150A, 200A) được dùng cho các tủ điện phân phối.