ELCB Được Sử Dụng Để Bảo Vệ Cái Gì?

Một ELCB bảo vệ con người khỏi điện giật do rò rỉ đất, tức là dòng điện sống rò rỉ qua vật liệu cách điện bị hỏng, nước hoặc thậm chí cơ thể người. Tuy nhiên, tên gọi này đề cập đến hai thiết bị hoàn toàn khác nhau, và chỉ một trong số đó được sản xuất hiện nay. Loại vận hành bằng điện áp bảo vệ chống lại sự xuất hiện của mức điện áp tăng trên vỏ kim loại, trong khi loại vận hành bằng dòng điện là thiết bị hiện nay được gọi là RCCB hoặc RCD, và thiết bị này cung cấp bảo vệ chống điện giật cho người đứng trên mặt đất.

Phản hồi ngắn: ELCB có nghĩa là cầu dao rò rỉ đất, được sử dụng để bảo vệ an toàn cho người và thiết bị khỏi tác động của dòng rò rỉ đất. Có hai loại chính. ELCB vận hành bằng điện áp (VO-ELCB) sẽ ngắt khi có sự tăng điện thế giữa các bộ phận kim loại của hệ thống và điện cực cảm biến đất riêng biệt khi điện áp đạt một giá trị khoảng 50 V, mất khoảng 200-500 mili giây. Phiên bản này hiện không còn sử dụng. Loại thứ hai là ELCB vận hành bằng dòng điện hiện đại, chính là RCCB hiện đại theo tiêu chuẩn IEC 61008. Độ nhạy có thể chọn từ 10 mA đến 300 mA và thời gian ngắt từ 25 đến 40 ms. Nếu bất kỳ thông số kỹ thuật nào vẫn ghi ELCB ngày nay, thực chất đó là RCCB và được đo bằng mA.

Hai Thiết Bị, Một Tên Gọi

Thuật ngữ này khá gây hiểu nhầm, dẫn đến nguy hiểm thực sự khi cả hai sản phẩm cùng có tên gọi trong ngành. Cách tiếp cận đúng là phân biệt dựa trên các phép đo do mỗi thiết bị thực hiện.

ELCB vận hành bằng điện áp (VO-ELCB). Nó đo điện thế giữa tất cả các cấu trúc kim loại của hệ thống – khung, ống dẫn, hộp – và điện cực đất cách ly xa. Khi điện thế tăng đến khoảng 50 V, thiết bị sẽ mở mạch chính.
ELCB vận hành bằng dòng điện. Nó so sánh dòng điện đi theo đường dây với dòng điện trở lại theo dây trung tính. Bất kỳ sự sai lệch nào cho thấy dòng điện đi qua một đường khác. Do sự nhầm lẫn này, thiết bị được IEC đổi tên thành thiết bị dòng dư và ngày nay được mua dưới các tên RCD, RCCB hoặc RCBO.

Nói cách khác, nguyên lý giống nhau trong cả hai trường hợp – một rơ le khóa được sử dụng, nguồn điện đầu vào được kết nối qua tiếp điểm công tắc, có nghĩa là khi thiết bị ngắt, nó sẽ ngắt kết nối hệ thống và không kết nối lại cho đến khi được đặt lại.

Cần chính xác về ý nghĩa của “rò rỉ đất”, vì đó là hiện tượng mà cả hai thiết bị đều nhằm phát hiện: dòng điện rời khỏi mạch dự định và trở về đất qua đường không mong muốn. Đó là một lỗi đất và cách nó khác với ngắn mạch, và đó là nguy cơ cụ thể mà ELCB được thiết kế để ngắt.

Cách Loại Vận Hành Bằng Điện Áp Hoạt Động

Có hai cực đất với một VO-ELCB và dây dẫn đất được định tuyến có chủ ý qua nó. Một cực được kết nối với các dây dẫn bảo vệ thiết bị, và cực còn lại được kết nối với điện cực đất. Cuộn cảm biến nằm giữa hai cực đó.

Nếu một hệ thống lắp đặt hoạt động bình thường, thì không có dòng điện nào chạy dọc theo đường dẫn đó và điện áp (hiệu điện thế) vẫn ở mức rất thấp. Nếu xảy ra lỗi cách điện và vỏ kim loại bị nhiễm điện, dòng lỗi bắt đầu chạy xuống đất qua điện cực đất, điện áp tại phần kim loại tăng lên trên tham chiếu đất từ xa, và cuộn cảm biến phát hiện sự tăng này gây ra việc ngắt thiết bị ở điện áp khoảng 50 volt.

Hãy chú ý đến phạm vi giới hạn của thiết bị. Thiết bị này chỉ có thể nhận biết lỗi khi dòng điện được dẫn trở lại qua điện cực đã kết nối. Thực tế, điều này có nghĩa:

Bất kể lỗi xảy ra ở đâu trong dây dẫn đất, ELCB trở nên vô dụng, không có dấu hiệu nào để chỉ ra sự cố này.
Bất kỳ kết nối nào khác với đất trong hệ thống được bảo vệ, chẳng hạn như điện cực đất thứ hai, ống dẫn kết nối, v.v., có thể khiến dòng điện đi vòng qua cảm biến và vượt qua thiết bị.
Nếu một người đứng trên mặt đất tiếp xúc với bất kỳ dây dẫn pha nào, dòng điện không đi qua điện cực đã đấu dây, do đó thiết bị sẽ không phát hiện được. Đây là hạn chế đã khiến sản phẩm bị loại khỏi thị trường.

Có một điểm làm cho thiết kế kích hoạt bằng điện áp này tốt hơn các loại khác, và tôi phải đề cập đến nó vì sự trung thực: nó ít bị ngắt nhầm hơn, và có khả năng phát hiện lỗi đất DC mà thiết bị cảm ứng từ không thể nhìn thấy. Tuy nhiên, những ưu điểm này không biện minh cho việc sử dụng một thiết bị hoạt động mà không có dấu hiệu hỏng hóc nhỏ nhất và không thực hiện được chức năng chính của nó.

Tại sao ELCB bị loại bỏ khỏi sử dụng

Ba vấn đề đáng được đề cập theo thứ tự quan trọng.

Phụ thuộc vào đất. Hoạt động bình thường của các hệ thống an toàn cháy dựa trên điện áp phụ thuộc vào việc lắp đặt đất đúng cách, hoạt động tốt và sự hiện diện của một điện cực tham chiếu độc lập. Trong các tòa nhà cũ, dây đất bị hư hỏng và gỉ sét là một trong những vấn đề phổ biến nhất mà kỹ sư điện phải đối mặt. Nếu thiết bị không thể báo hiệu dây bị đứt, nó không phục vụ mục đích an toàn nào.
Tốc độ và độ nhạy. Ngưỡng 50 V và thời gian ngắt 200-500 ms để lại một khoảng rộng cho quyết định. Thiết bị hoạt động theo dòng điện ngắt ở 30 mA trong 25-40 ms, đây là thời gian giúp khả năng sống sót có thể xảy ra. Do đó, vấn đề về thời gian và dòng điện liên quan đến vật lý rung thất dẫn đến mất hiệu quả của ELCB.
Các tiêu chuẩn đã đi theo một hướng khác. IEC 61008 định nghĩa các yêu cầu kỹ thuật, hiệu suất, thử nghiệm và đánh dấu cho các bộ ngắt mạch dòng rò không có bảo vệ quá dòng tích hợp, trong khi IEC 61009 điều chỉnh hiệu suất của các thiết bị có bảo vệ quá dòng. Tuy nhiên, các ELCB hoạt động theo điện áp bị loại trừ khỏi danh sách các yêu cầu an toàn theo tiêu chuẩn hiện đại, điều này có nghĩa là chúng chỉ có thể được xác định qua các vi phạm trong lần kiểm tra an toàn tiếp theo.

Theo đó, những người chịu trách nhiệm bảo trì các tòa nhà dựa trên ELCB cũ nên hiểu rằng việc thay thế chúng không có nghĩa là đổi thiết bị mà là nâng cấp hệ thống dây tiếp đất đã được sử dụng cùng với các thiết bị cũ. So sánh quan trọng khi bạn đến đó là giữa các tùy chọn cảm biến dòng điện hiện tại, và cách mà RCCB và RCBO khác nhau về chiều rộng, chi phí và liệu có cần một MCB riêng biệt hay không là quyết định thực sự được đưa ra khi nâng cấp.

ELCB vs RCCB vs RCBO vs MCB

Có bốn loại thiết bị, mỗi loại có chức năng riêng biệt, và chỉ có một loại đã bị loại bỏ.

MCB là công tắc điện cơ được thiết kế để phản ứng với dòng điện quá mức trong mạch. Nó có phản ứng tốt với các lỗi do quá tải hoặc ngắn mạch. Tuy nhiên, nó không phản ứng với bất kỳ dòng lỗi nào vì các dòng này quá nhỏ để gây ra hoạt động có ý nghĩa của thiết bị.
Thiết bị dòng lỗi, hay RCCB, có khả năng đo sự mất cân bằng giữa dòng điện cấp ra và dòng điện cấp lại và chỉ hoạt động trong trường hợp dòng rò. Tuy nhiên, nó không cung cấp bảo vệ chống lại bất kỳ dòng quá tải nào và do đó đứng ở cấp cao hơn trong hệ thống phân cấp, với các MCB được cung cấp bên dưới.
RCBO là sự kết hợp của cả MCB và RCCB với ưu điểm là mạch luôn được bảo vệ chống lại dòng lỗi. Điều này bảo vệ hệ thống khỏi mất điện hoàn toàn ngay cả khi một mạch có lỗi.
VO-ELCB là thiết bị lỗi thời đã được sử dụng trong các hệ thống cũ.

Việc lựa chọn độ nhạy quyết định liệu thiết bị có thực sự cứu sống người hay không. Theo tiêu chuẩn, 30 mA được chọn cho các mạch cuối cung cấp điện cho ổ cắm và các nơi khác có nguy hiểm cho người; 100 mA cho thiết bị hoạt động trong các mạch cấp nguồn; và 300 mA được yêu cầu trong trường hợp có nguy cơ cháy. Cần nhớ rằng thiết bị 100 mA không bao giờ có thể thay thế thiết bị 30 mA trong bất kỳ trường hợp nào. Các thiết bị như dải RCCB hai cực định mức 16–125 A trong các phiên bản Loại AC và Loại A là lựa chọn hiện đại thay thế cho ELCB cũ tại cùng vị trí trên bảng điện.

Một sự khác biệt quan trọng khác đã xuất hiện do sự thay đổi của tải theo thời gian. Các loại dòng rò — A.C, A, F hoặc B — đề cập đến các loại dòng rò mà thiết bị có thể nhận biết. Loại A.C chỉ điều khiển dòng rò sóng sin A.C, và hiện nay đã lỗi thời cho ứng dụng trong các tải điện tử gần đây. Loại A bao gồm các dòng D.C xung áp dụng cho hầu hết các nguồn điện chế độ chuyển mạch, nguồn điện không gián đoạn và động cơ. Loại F bao gồm nhiều tần số lên đến một kilohertz cho một số biến tần một pha, máy giặt và bơm nhiệt. Khi nói đến loại B, chúng ta hiện được hướng dẫn bởi IEC 62423, có nghĩa là loại B không chỉ bao gồm dòng D.C mượt mà mà còn là loại cần thiết cho bộ sạc xe điện, biến tần quang điện cũng như động cơ công nghiệp. Ngày nay, việc chỉ định loại A.C cho ứng dụng là một sự hiểu lầm rõ ràng, điều này trở nên rõ ràng khi tải mà thiết bị bảo vệ không còn là tải trở nữa.

Nơi Bạn Vẫn Tìm Thấy Chúng

Cầu dao rò điện điều khiển bằng điện áp (ELCB) vẫn được sử dụng trong các thiết lập nhà ở cũ và thương mại nhẹ, cũng như ở một số nơi công nghiệp vẫn sử dụng thiết kế gốc và ở các quốc gia nơi việc sử dụng loại này đã được phổ biến trước khi có các thiết bị cảm biến dòng hiện tại hiện nay. Thực tế là một số thiết bị này vẫn đang được sử dụng làm cho vấn đề trở nên phức tạp. Điều đó là vì một thiết bị có vẻ hoạt động đúng trong một hệ thống hoàn chỉnh có thể bị vô hiệu hóa bởi một lỗi đất ngay tại thời điểm nó nên hoạt động.

ELCB điều khiển bằng dòng điện có vị thế khác. Việc sử dụng chúng rất phổ biến trong các lĩnh vực như kỹ thuật điện và công nghệ công nghiệp ở Đông Nam Á và Ấn Độ, mặc dù tên chức năng của loại thiết bị này đã được đổi thành “cầu dao ngắt mạch điều khiển bằng dòng điện” (hoặc viết tắt là “RCCB”). Một bảng khối lượng yêu cầu “ELCB” luôn luôn đang yêu cầu một RCCB thay vào đó. Để xác nhận xem một thiết bị có phải loại mA hay không, cần kiểm tra bảng dữ liệu để biết thông số đo chất lượng dự kiến thay vì kiểm tra tên trên bao bì: nếu thiết bị được định mức bằng miliampe, điều đó có nghĩa là nó thuộc loại điều khiển bằng dòng điện. Quy ước đặt tên tương tự được áp dụng trong thực tiễn khu vực ở những nơi mà bảo vệ rò đất đang được nâng cấp trên các công trình xây dựng cũ, như trong cái nhìn này về cách bảo vệ rò đất được chỉ định và cải tạo tại Philippines, nơi khung mã địa phương và thiết bị có trên thị trường không phải lúc nào cũng phù hợp.

Cải tạo Lắp đặt Cũ

Thay thế một ELCB không đơn giản chỉ là thay một thiết bị bằng thiết bị khác. Cần thực hiện năm kiểm tra quan trọng; nếu không, ELCB sẽ không hoạt động đúng, hoặc nhảy do lý do sai hoặc không hoạt động.

Hệ thống đất. Trong mạch VO-ELCB, cần kết nối các dây dẫn đất qua thiết bị. Trong trường hợp này, cần kiểm tra các kết nối đất thay vì chỉ dựa vào chúng.
Trung tính. Các thiết bị hoạt động bằng dòng điện sẽ phát hiện tất cả các dây pha. Do đó, để tránh việc ngắt mạch không cần thiết, không nên có kết nối đất cho dây trung tính phía sau thiết bị và tất cả các dây dẫn phải được tách riêng mà không có điểm nối đất chung.
Độ nhạy và phân biệt. Cần thiết phải chọn 30 mA cho các mạch có bảo vệ nhạy cảm, trong khi đối với mạch ít nhạy cảm hơn, phải chọn thiết bị có dòng định mức từ 100–300 mA.
Loại tải. Loại dòng rò của ELCB phải được chọn tùy thuộc vào tính chất của tải. Thiết bị có bộ điều khiển tốc độ biến đổi, biến tần hoặc bất kỳ thiết bị DC nào yêu cầu sử dụng thiết bị loại A, F hoặc B thay vì ELCB loại AC.
Yêu cầu bảo vệ quá dòng trong cùng một mạch. Không gian rất hạn chế trong tủ điều khiển có thể yêu cầu sử dụng các mô-đun đặc biệt kết hợp cả hai chức năng. MCB 63 A trong cấu hình 1P đến 4P với các đường cong ngắt loại B, C hoặc D is the overcurrent half of that pairing, and the trip curve is chosen against the inrush of whatever the circuit actually feeds.

One last piece of advice that should be considered by whoever advises on the work is to take advantage of the replacement of ELCB to inspect the earth system as a whole; the old device was the only installation where the proper functioning depended on this ground connection. If the ground connection was faulty, there would be no warning on the installation, while the new device would not be useful.

Câu hỏi thường gặp

What does an ELCB protect against?

Earth leakage refers to a condition whereby the current escapes from the live wire through an unplanned route, possibly even via a human body. The voltage-operated earth leakages work when current gets back to earth through the metal parts of the equipment connected to its electrical earth, disconnecting at around 50 V. The current-operated earth leakages work against the leakage itself and are available at different dependence on current starting from 10 mA to 300 mA (standard is 30 mA for safety in a final circuit).

Why is ELCB no longer used?

The voltage-operated type of earth leakage circuit breaker has been eliminated due to its silent failure and inability to detect the important fault. Its operational principle only allows to detect the leakage flowing through its earth electrode, and any cut of earth conductor or any additional earthing in the circuit is going to be fatal for its proper function without giving any signal. Its current can’t be detected in case a human is touching the ground. Being at the level of around 50 V for cutting, and 200-500 ms for reaction, the voltage-operated type of ELCB does not provide appropriate level of shock protection. In comparison, the current-operated ELCBs are measuring the current imbalance directly, work independently of the integrity of paths to the earth and shut down within 25-40ms for 30 mA.

What is the difference between a GFCI circuit and an ELCB?

They tackle the same issue by employing a different threshold and different reference point. The GFCI is considered a Class A product by US UL standards and reacts to current leakage between 4 and 6 mA within 1/40 seconds countrywide public safety code guidelines mandatory application say bathrooms, kitchens, garages, outdoors and several other locations which are indicated and interpreted by electrical currents. The ELCB, on the other hand, stands for the current-operated RCCB following IEC 61008. The most common variant used in personal protection systems has sensitivity of 30 mA. It is also possible to use RCCB with grammatic errors of 100 mA and 300 mA for applications relating to electrical protection against electric shock and switchgear and circuits against overloads, respectively.

What are the two types of ELCB?

Electricity-operated and current-operated. The electricity-operated ELCB (EO-ELCB) detects an increase in voltage between the metal structure of installation and distant earthing electrode and operates when this falls outside the 50V range. The current-operating ELCB measures the difference between the current flow in the live wires and return on neutral, and operates due to the disparity in electric flow; this term was reassured by IEC which is the actual name we use in the market today appearing as RCCB, RCD or RCBO. Majority of devices available on the market are current-operated, and checking the selected units sensitivity in milliamp is the easiest choice to make.

Tài liệu tham khảo

Kết luận

The ELCB shows us how important it is to use correct terminology in electrical protection. One device detects a rise in voltage and only protects the metal connected to its own electrode. Another device, however, measures current imbalance and protects the person using the tool. The two devices have been called the same for many years, prompting the IEC to change the name of the survivor. When you come across a specification that states ELCB, the first thing to look for is its sensitivity, in milliamperes. If that is absent from the specification then you are looking at a device that should have been replaced by a current-operated circuit breaker ages ago.