Một bộ tiêu thụ dân dụng đã được một thợ điện ở Manchester lắp đặt, người này kết nối nó chính xác theo cách giống như lần lắp đặt trước đó. Việc đi dây có vẻ được thực hiện gọn gàng, các vít được siết chặt, và các kết nối hoạt động tốt sau lần cấp điện đầu tiên. Tuy nhiên, sau khoảng sáu tháng, một sự cố đã xuất hiện trong mạch máy nước nóng ngâm và gây ra sự ngắt mạch trong chuỗi cả trên RCD bảo vệ mạch và cả trên hệ thống RCD thượng nguồn gây mất điện trong nhà. Trong bóng tối, chủ nhà đã ngã trên cầu thang và gãy tay. Cuộc điều tra cho thấy thợ điện đã mắc lỗi khi kết nối các dây trung tính trong mạch. Dây trung tính được cung cấp cho một mạch đã được kết nối vào thanh trung tính sai, dẫn đến các RCD hoạt động đồng thời sau khoảng sáu tháng không có sự cố. Lỗi này không thể xác định qua kiểm tra ổ cắm đơn giản vì nó xảy ra tại thời điểm có sự cố. Bài học rút ra rất đơn giản: việc lắp đặt RCD không chỉ là kết nối dây đúng cách. Nó liên quan đến kiến thức đầy đủ về các đường dẫn nhất định, phân tách dây trung tính, nối đất và yêu cầu kiểm tra. Hướng dẫn này cung cấp các quy tắc chính về đi dây, sơ đồ cơ bản và các bước đơn giản cho phép lắp đặt RCD thành công và an toàn.
Tóm tắt: Kỹ thuật đi dây của RCD được quy định bởi các quy định quốc gia và quốc tế—IEC 60364, BS 7671 (The IET Wiring Regulations), NEC ở Bắc Mỹ—và bao gồm các nguyên tắc cơ bản sau: Đối với mỗi mạch được bảo vệ, dây pha và dây trung tính phải đi qua RCD (trong trường hợp RCBO) hoặc được kết nối với phía được bảo vệ bởi RCD trong bảng phân phối (trong trường hợp RCCB chia sẻ); dây trung tính của các RCD khác nhau không được trộn lẫn; dây nối đất bảo vệ không bao giờ được đi qua cuộn cảm toroidal của RCD; RCD phải được lắp đặt sau công tắc chính và các thiết bị bảo vệ quá dòng; và cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, phải thực hiện kiểm tra cho mỗi lần lắp đặt để xác minh rằng RCD hoạt động như mong đợi khi dòng dư định mức được áp dụng.
RCD, RCCB, RCBO, GFCI: Hiểu thuật ngữ trước khi đi dây
Việc làm rõ thuật ngữ trước khi thảo luận về các tiêu chuẩn đi dây là rất quan trọng, vì các thuật ngữ và định nghĩa khác nhau tùy theo địa điểm và loại thiết bị cụ thể, cũng như các yêu cầu đi dây khác nhau. Một RCD (Residual Current Device) chỉ chung cho bất kỳ thiết bị nào tính toán dòng rò đất và ngắt mạch. Ở thị trường Vương quốc Anh và IEC, thiết bị phổ biến nhất là RCCB (Residual Current Circuit Breaker), chỉ ngắt mạch khi phát hiện dòng rò đất, do đó cần một MCB riêng để bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch, cũng như RCBO (Residual Current Breaker with Overcurrent), kết hợp bảo vệ dòng rò đất, quá tải và ngắn mạch trong một thiết bị. Ở Bắc Mỹ, tên gọi tương tự là GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) và thường được sử dụng như một ổ cắm thay vì thiết bị chuẩn trên thanh DIN, nhưng cũng có sẵn dưới dạng cầu dao bảo vệ mạch bổ sung.
Cụm từ “differential circuit breaker” cũng phổ biến ở một số thị trường châu Âu và Mỹ Latinh nhưng chỉ RCBO, thiết bị ngắt mạch khi phát hiện sự khác biệt giữa dòng điện ở dây pha và dây trung tính. Do đó, thuật ngữ RCD được sử dụng với nghĩa chung cho các thiết bị dòng rò, trong khi các khác biệt về yêu cầu đi dây cho RCCB, RCBO và GFCI cần được nêu rõ. Để so sánh chi tiết giữa RCCB và RCBO — chức năng của từng loại, sự khác biệt và khi nào nên sử dụng — bài viết của chúng tôi về sự khác biệt giữa RCCB và RCBO cung cấp nền tảng kỹ thuật đầy đủ. Và để hiểu bối cảnh rộng hơn về các hệ thống tiếp đất quyết định cách hoạt động của RCD, hướng dẫn của chúng tôi về hệ thống cung cấp điện đã giải thích bao gồm các cấu hình TN‑S, TN‑C‑S, TT và IT xác định vị trí và cách thức lắp đặt RCD.
Các Quy Tắc Cơ Bản Về Đi Dây: Những Yêu Cầu Mọi Lắp Đặt RCD Phải Đáp Ứng
The → Cái việc đi dây của RCD được điều chỉnh bởi một tập hợp nhỏ các quy tắc tuyệt đối, mỗi quy tắc đều dựa trên nguyên lý vật lý hoạt động của thiết bị. Vi phạm bất kỳ quy tắc nào sẽ khiến RCD không hoạt động đúng khi có sự cố, và vi phạm có thể không được phát hiện cho đến khi sự cố xảy ra. Các quy tắc như sau, áp dụng cho mọi lắp đặt RCD, bất kể loại thiết bị, hệ thống tiếp đất hay quốc gia.
- Trước hết, tất cả các dây dẫn của phần pha trong mạch được bảo vệ phải đi qua cuộn toroid của RCD. Trong trường hợp của một RCBO một pha, cả dây pha và dây trung tính đều đi qua toroid bên trong của RCD, trong đó dây pha được kết nối với đầu vào của RCBO, sau đó đi qua cuộn toroidal và các thiết bị bảo vệ quá dòng trước khi đến đầu ra. Dây trung tính được kết nối với đầu vào trung tính, đi qua toroid và ra khỏi đầu ra trung tính. Trong trường hợp dây trung tính được kết nối với thanh trung tính không được bảo vệ và không phải đầu trung tính của RCBO, sẽ có sự khác biệt giữa dòng điện ở phía pha và dòng điện ở phía trung tính của thiết bị, trong đó lượng từ thông rò rỉ được RCD phát hiện sẽ bằng với dòng điện tại tải, bất kể cường độ tải.
- Các dây trung tính trên các RCD khác nhau không nên được kết nối hoặc liên kết với nhau. Hành động của thợ điện Manchester khi dây trung tính từ mạch của một RCD được nối với thanh trung tính của một RCD khác là một trong những trường hợp phổ biến của lỗi đấu dây RCD. Khi hai RCD được kết nối qua cùng một dây trung tính, dòng điện tuần hoàn của hai mạch có thể phân chia ngẫu nhiên giữa các toroid của chúng, cho phép thiết bị hoạt động bình thường trong quá trình đó. Chỉ trong điều kiện bất thường, hai RCD có thể cùng nhảy hoặc không nhảy. Hoạt động của hai RCD rất phức tạp và không thể dự đoán bằng bất kỳ phương tiện hiện có nào.
- Dây PE (dây tiếp đất bảo vệ) không nên đi qua toroid của RCD. Điều này là do RCD hoạt động dựa trên nguyên tắc mất cân bằng dòng điện pha và trung tính. Dây tiếp đất thường không mang dòng điện trừ khi có sự cố. Vì vậy, nếu dây tiếp đất đi qua toroid, bất kỳ dòng rò đất nào mà RCD cần phát hiện sẽ bị triệt tiêu vì dòng điện trong dây đất sẽ được cân bằng với dòng điện cùng chiều đi ngược lại qua dây đất. Khi điều này xảy ra, do cả hai dòng điện đều đi qua cùng một toroid, RCD sẽ phát hiện mất cân bằng bằng không và do đó sẽ không nhảy. Dây tiếp đất được đấu nối với thanh tiếp đất trong bảng phân phối, do đó bỏ qua RCD hoàn toàn.
- Việc lắp đặt RCD được thực hiện ở phía tải của công tắc chính. Một RCCB được kết nối với công tắc chính. Sau đó nó được kết nối với các MCB bảo vệ các mạch cụ thể. Một RCBO đóng vai trò là thiết bị bảo vệ quá dòng trong khi kết nối với thanh bus chính ở phía dây pha. RCD không thể được lắp đặt ở phía nguồn của công tắc chính: nếu không, người dùng sẽ không thể cách ly thiết bị khi gặp sự cố.
- Việc kiểm tra RCD là bắt buộc sau khi lắp đặt hệ thống dây điện. Điều này là cần thiết. Các tiêu chuẩn BS 7671, IEC 60364 và NEC đều yêu cầu rằng RCD phải được kiểm tra ở giai đoạn vận hành để đảm bảo rằng nó ngắt nhanh trong thời gian quy định đối với dòng dư. Quá trình kiểm tra được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị kiểm tra RCD, một công cụ cũng có thể đo thời gian ngắt. Kiểm tra được thực hiện ở độ nhạy định mức của RCD, thường là 30mA, và sau đó ở năm lần độ nhạy định mức, tức là 150mA. Thời gian ngắt không được vượt quá 300ms ở độ nhạy định mức hoặc 40ms ở năm lần độ nhạy định mức. Nếu thiết bị không đáp ứng giới hạn thời gian thì phải được thay thế.
Bước‑bước: Đi dây RCBO một pha trong bảng phân phối
Quy trình sau mô tả việc đi dây RCBO một pha trong bảng phân phối dân dụng hoặc thương mại nhẹ, sử dụng thiết bị DIN‑rail như của HUYU. HUM18LE‑63 RCBO. Quy trình giả định rằng bảng phân phối đã được lắp đặt đúng cách, công tắc chính đã tắt và khóa, và tất cả các dây dẫn đã được xác nhận không có điện trước khi bắt đầu công việc.
- Lắp RCBO lên thanh DIN và kết nối nguồn. Gắn RCBO vào thanh DIN đúng cách. Kết nối pha vào (từ công tắc chính hoặc thanh bus) với đầu cực pha trên cùng của RCBO, thường được ghi nhãn “L” hoặc “LINE.” Kết nối trung tính vào (từ thanh trung tính chính) với đầu cực trung tính trên cùng của RCBO, thường được ghi nhãn “N.” Đây là các kết nối phía dòng, không được bảo vệ bởi bảo vệ quá dòng và dòng dư. Siết chặt các đầu cực theo mô men xoắn yêu cầu được ghi trên thân thiết bị.
- Kết nối mạch như sau. Dây pha của mạch được đi dây tới đầu cực pha dưới cùng của RCBO, có thể được ghi nhãn “LOAD” hoặc “L OUT.” Dây trung tính của mạch được dẫn tới đầu cực trung tính dưới cùng của RCBO, có thể được ghi nhãn “N OUT.” Quan trọng là cả dây pha và dây trung tính của mạch đều phải kết nối với RCBO. Dây nối đất của mạch được kết nối với thanh đất trong bảng phân phối, nhưng không kết nối với RCBO.
- Xác nhận các kết nối. Đảm bảo rằng dây pha và trung tính được xác định đúng, không có hư hỏng hoặc kẹp chặt lớp cách điện, vít đầu cực được siết chặt, và không có đồng trần lộ ra ngoài đầu cực. Đảm bảo không có kết nối giữa dây trung tính trong mạch với thanh trung tính khác hoặc bất kỳ mạch trung tính RCD nào khác.
- Cấp nguồn và kiểm tra chức năng, bật nguồn tại công tắc chính. Bật RCBO ở vị trí ON. Kiểm tra xem có điện tại ổ cắm thử hoặc đo điện áp trên thiết bị kết nối không. Nhấn nút TEST trên RCBO. Thiết bị phải ngắt ngay lập tức và mất điện. Đặt lại RCBO. Thực hiện kiểm tra thời gian ngắt hiệu chuẩn bằng thiết bị kiểm tra RCD ở cuối mạch kết nối và ghi lại thời gian ngắt ở 30 mA và 150 mA. Kết quả kiểm tra phải đáp ứng yêu cầu của quy định đi dây.
Đi dây cho RCCB bảo vệ nhiều mạch: Quy tắc thanh trung tính
Khi chỉ một RCCB kiểm soát nhiều mạch—chẳng hạn khi nhiều MCB sử dụng chỉ một RCCB cho nguồn cấp điện—quy trình đi dây phải tuân thủ chính xác được gọi là quy tắc thanh trung tính. Trung tính đầu ra từ RCCB được kết nối với một thanh trung tính riêng biệt, chỉ cấp nguồn cho các mạch được RCCB bảo vệ. Mỗi mạch được RCCB bảo vệ phải sử dụng trung tính từ thanh đó. Tuy nhiên, mỗi mạch không được RCCB bảo vệ phải sử dụng thanh trung tính chính, nằm ở phía không được bảo vệ của RCCB. Hai thanh trung tính không chỉ khác nhau mà còn hoàn toàn tách biệt và cách điện với nhau. Ngay khi một trong các dây trung tính từ mạch không được bảo vệ vô tình kết nối với thanh trung tính được bảo vệ, RCCB ngay lập tức cảm nhận dòng điện khác nhau chảy trong dây pha (không đi qua RCCB) và dây trung tính (đi qua RCCB) và lập tức ngắt mạch. Hơn nữa, trong trường hợp trung tính từ một mạch của RCCB được kết nối với thanh trung tính của RCCB khác, nó có thể không phát ra cảnh báo ngay lập tức, nhưng sẽ làm vậy trong trường hợp sự cố rò đất. Quy tắc thanh trung tính là nguyên tắc đi dây quan trọng nhất trong bảng phân phối có nhiều RCD và cũng là nguyên tắc thường bị vi phạm. Để được hỗ trợ xác định thiết bị phù hợp cho bất kỳ mạch nào, hướng dẫn của chúng tôi về kích thước cầu dao bạn cần giải thích quy trình định cỡ dựa trên NEC.
Các lưu ý đặc biệt cho RCD loại B, loại F và RCD nhạy cảm với DC
Không phải loại RCD nào cũng hoạt động đáp ứng với tất cả các dòng dư, do đó sử dụng RCD không đúng loại cho thiết bị kết nối có thể dẫn đến mất bảo vệ. Loại RCD phổ biến nhất là loại AC, phát hiện dòng dư xoay chiều hình sin, tương tự như dòng do người tiếp xúc với dây pha gây ra. Mặc dù hoạt động tốt cho hầu hết ứng dụng dân dụng, RCD loại AC đã được thay thế rộng rãi bởi RCD loại A, cũng hoạt động với dòng DC xung từ các thiết bị có chỉnh lưu, như PC, bộ điều khiển LED và biến tần tốc độ biến đổi. Tiến lên cấp độ tiếp theo, RCD loại F cung cấp bảo vệ chống lại dòng dư hỗn hợp với sự kết hợp các tần số và được ứng dụng trong các mạch vận hành với biến tần một pha và một số loại máy giặt và bơm nhiệt. Cuối cùng, RCD loại B hoạt động với cả dòng dư DC thuần và AC và được ứng dụng trong mạch sạc xe điện và biến tần năng lượng mặt trời. HUYU sản xuất RCD loại B, bao gồm RCBO loại B VRL22B của HUYU, cho các ứng dụng này. Việc đi dây cho RCD loại B hoặc loại F tuân theo các quy tắc giống như đối với bất kỳ RCD nào khác — dây pha và dây trung tính đều đi qua thiết bị, các dây trung tính của các RCD khác nhau được tách biệt, và dây tiếp đất không đi qua cuộn toroid — nhưng việc lựa chọn loại phù hợp cho tải là yêu cầu về an toàn, không phải là sở thích. Bộ sạc EV được bảo vệ bởi RCD loại AC sẽ không ngắt khi có sự cố rò rỉ dòng điện một chiều mượt mà, vì cuộn toroid loại AC không thể phát hiện được. RCD sẽ có vẻ hoạt động — nút TEST sẽ kích hoạt nó — nhưng nó sẽ không cung cấp bảo vệ chống lại loại sự cố cụ thể mà thiết bị được kết nối có thể gây ra. Viện Kỹ thuật và Công nghệ (IET) cung cấp hướng dẫn về việc lựa chọn các loại RCD trong ấn phẩm Wiring Matters của mình, và các tiêu chuẩn sản phẩm liên quan được định nghĩa trong IEC 61008 và IEC 61009.
Câu hỏi thường gặp
RCD breaker được sử dụng để làm gì?
Bộ ngắt mạch RCD (Residual Current Device) được thiết kế để cung cấp bảo vệ chống sốc điện bằng cách phát hiện rò rỉ điện — ví dụ, dòng điện chạy dọc theo cơ thể người hoặc qua một kết nối bị lỗi — và ngắt mạch trong vòng vài giây. Quy định về điện yêu cầu RCD phải được lắp đặt trong hầu hết các nhà ở và doanh nghiệp trong các mạch phục vụ phòng tắm, nhà bếp, khu vực ngoài trời và các nơi có nguy cơ cao khác.
RCD có phải là GFCI không?
Thực tế, không có sự khác biệt giữa RCD và GFCI (viết tắt của Ground Fault Circuit Interrupter). Thuật ngữ “RCD” được sử dụng tại Vương quốc Anh, châu Âu và thị trường IEC trong khi “GFCI” được dùng ở Bắc Mỹ. Cả hai thiết bị được chỉ định bởi các thuật ngữ này đều phát hiện sự mất cân bằng giữa dòng điện pha và trung tính và ngắt hoạt động nếu sự khác biệt đạt đến 5mA (tương ứng với Bắc Mỹ) hoặc 30mA (tương ứng với thị trường IEC).
RCD nên được lắp đặt ở đâu?
Việc lắp đặt thiết bị dòng dư (RCD) trên các mạch cuối phục vụ phòng tắm, thiết bị điện ngoài trời và các mạch ổ cắm là bắt buộc theo quy định an toàn điện. Luật BS 7671 quy định rằng RCD với giá trị hoạt động 30 mA phải được lắp đặt trên hầu hết các hệ thống ổ cắm trong các công trình dân dụng tại Vương quốc Anh, bất kỳ mạch nào có bồn tắm/vòi sen và các cáp được lắp đặt trong tường cách bề mặt dưới 50 mm, không có bảo vệ tiếp đất dưới bất kỳ hình thức nào. Tuy nhiên, tùy thuộc vào quốc gia cư trú và phiên bản quy định đi dây mà người dùng tuân theo, các yêu cầu về việc sử dụng RCD sẽ khác nhau, do đó luôn nên kiểm tra các quy định địa phương.
Bộ ngắt mạch differential là gì?
Bộ ngắt mạch khác biệt là tên gọi được sử dụng cho RCBO ở một số thị trường Mỹ Latinh và châu Âu, thiết bị cung cấp bảo vệ dòng rò (rò đất) kết hợp, cùng với bảo vệ quá dòng (quá tải và ngắn mạch). Thuật ngữ “khác biệt” thể hiện nguyên lý hoạt động của RCBO: thiết bị phát hiện sự khác biệt “khác biệt” trong dòng điện chạy trong dây pha và dòng điện chạy trong dây trung tính và ngắt mạch nếu sự khác biệt vượt quá giá trị dòng rò tối đa cho phép. Các bộ ngắt mạch khác biệt do HUYU sản xuất phù hợp cho các ứng dụng AC, DC và tần số hỗn hợp, cung cấp tất cả các chứng nhận cần thiết.
Tài liệu tham khảo
- IET — BS 7671 Yêu cầu đối với Lắp đặt Điện (Quy định Điện IET). Tiêu chuẩn quốc gia Vương quốc Anh quy định việc lắp đặt RCD, bao gồm các loại, yêu cầu đi dây và quy trình kiểm tra.
- IEC 61008 và IEC 61009 — Thiết bị dòng rò (Residual Current Devices). Tiêu chuẩn quốc tế định nghĩa cấu tạo, kiểm tra và hiệu suất của RCCB (IEC 61008) và RCBO (IEC 61009).
- NFPA 70 — Mã điện quốc gia (NEC) — Yêu cầu GFCI. Tiêu chuẩn Bắc Mỹ cho việc lắp đặt GFCI, bao gồm các vị trí yêu cầu bảo vệ GFCI và các quy tắc đi dây áp dụng.
- Hager — Hướng dẫn đi dây và ứng dụng RCD và RCBO. Nhà sản xuất bảng phân phối và thiết bị bảo vệ, với hướng dẫn kỹ thuật về đi dây RCD, phân tách thanh trung tính và kiểm tra thời gian ngắt.
Tiêu chuẩn an toàn điện cho đi dây cầu dao chênh lệch RCD không phải là đề xuất. Chúng là các quy tắc đảm bảo rằng một thiết bị được thiết kế để bảo vệ tính mạng sẽ thực sự làm được điều đó khi xảy ra sự cố. Tất cả các quy tắc liên quan đến đi dây mà nhân viên điện tuân theo khi lắp đặt RCD đều xuất phát từ niềm tin cơ bản về sự cân bằng dòng điện. Nếu bất kỳ quy tắc nào bị vi phạm, điều đó có nghĩa là RCD sẽ không bảo vệ người dùng như mong đợi. Một thợ điện đi dây trung tính sai cách, kết nối dây đất qua toroid hoặc không thực hiện kiểm tra thời gian ngắt sẽ không bao giờ biết về việc lắp đặt sai cho đến khi sự cố xảy ra và RCD không thể ngắt như dự kiến. HUYU sản xuất tất cả các loại RCD và thiết bị khác theo hướng dẫn quy định rằng thiết bị ngăn người dùng bị điện giật phải được đi dây đúng cách, kiểm tra và hoàn toàn đáng tin cậy ngay khi được đưa vào sử dụng.
