RCD là gì? Sự Khác Biệt của RCD và RCBO

RCD là gì?

RCD (Residual-Current Device), RCCB (Residual-Current Circuit Breaker) hoặc GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter) là các thiết bị bảo vệ an toàn điện, cụ thể hơn là một dạng của aptomat chống rò điện xuống đất (Earth-leakage circuit breaker). Thiết bị này có chức năng ngắt mạch điện khi dòng điện chạy qua dây pha và dây trung tính không bằng nhau (trong đó “residual” – dư thừa – ám chỉ sự mất cân bằng giữa hai dòng điện này), điều này chỉ ra rằng có dòng điện đang rò xuống đất hoặc qua một đường dẫn không mong muốn khác ngoài thiết bị bảo vệ. Mục đích chính của thiết bị là giảm thiểu mức độ nghiêm trọng của tai nạn điện giật nếu người dùng vô tình tiếp xúc với dòng điện.

RCBO (Residual-Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection) là một thiết bị bảo vệ kết hợp cả chức năng chống dòng rò (RCD) và bảo vệ quá dòng/quá tải (MCB) trong cùng một thiết bị.

Các thiết bị này được thiết kế để ngắt mạch nhanh chóng khi phát hiện dòng điện giữa dây pha (cấp nguồn) và dây trung tính (dây hồi) bị mất cân bằng. Sự mất cân bằng này là dấu hiệu cho thấy dòng điện có thể đang rò rỉ ra ngoài hệ thống

Mục đích và vận hành

RCD (thiết bị chống dòng rò) được thiết kế để ngắt mạch điện khi phát hiện dòng điện bị rò rỉ.

Ứng dụng phổ biến nhất hiện nay là dùng như một thiết bị an toàn, nhằm phát hiện dòng rò nhỏ (thường từ 5–30 mA) và ngắt nhanh (<30 mili giây) để tránh hư hỏng thiết bị hoặc nguy cơ điện giật.

Để giảm nguy cơ điện giật, RCD nên hoạt động trong khoảng 25–40 mili giây nếu có dòng rò (qua cơ thể người) lớn hơn 30 mA.

RCD hoạt động bằng cách đo cân bằng dòng điện giữa hai dây dẫn thông qua một biến dòng vi sai (differential current transformer). Thiết bị này đo sự chênh lệch dòng điện giữa dây pha và dây trung tính.

RCD là thiết bị có thể kiểm tra và đặt lại được – một nút “test” sẽ tạo ra một dòng rò mô phỏng để kiểm tra, và một nút hoặc công tắc khác sẽ “reset” (đặt lại) sau khi lỗi đã được khắc phục.

RCBO 

Một RCD thuần túy sẽ phát hiện sự mất cân bằng dòng điện giữa dây pha và dây trung tính trong một mạch điện. Tuy nhiên, nó không thể bảo vệ chống quá tải hoặc ngắn mạch như cầu chì hoặc aptomat loại MCB (Miniature Circuit Breaker) có thể làm được (ngoại trừ trong trường hợp đặc biệt là ngắn mạch giữa dây pha và đất, chứ không phải giữa pha và trung tính).

Tuy nhiên, RCD và MCB thường được tích hợp chung trong một thiết bị duy nhất, giúp thiết bị có thể vừa phát hiện mất cân bằng dòng điện, vừa bảo vệ quá dòng. Thiết bị tích hợp này được gọi là RCBO (Residual-Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection) tại châu Âu và Úc, và được gọi là GFCI Breaker (Ground Fault Circuit Interrupter) tại Hoa Kỳ và Canada.

Thiết kế điển hình

RCD tích hợp bảo vệ quá dòng (RCBO)

Bảo vệ chống dòng rò và bảo vệ quá dòng có thể được kết hợp trong một thiết bị duy nhất. Thiết bị như vậy được gọi là RCBO (Residual-Current Circuit Breaker with Over-Current Protection – thiết bị ngắt mạch dòng rò có tích hợp bảo vệ quá dòng).

RCBO yêu cầu cả đầu vào và đầu ra cho dây pha và dây trung tính (hoặc đủ ba pha trong hệ thống ba pha). Một số RCD/GFCI cũng cần kết nối với dây tiếp địa chức năng (Functional Earth – FE).

Để tiết kiệm không gian, nhiều thiết bị – đặc biệt là loại lắp thanh DIN – sử dụng dây rời (flying leads) thay vì cọc vặn vít (screw terminals), nhất là với dây trung tính đầu vào và dây tiếp địa chức năng.

Việc lắp đặt hai RCD nối tiếp nhau (RCD cấp nguồn cho một RCD khác) thường không cần thiết, miễn là hệ thống được đấu nối đúng kỹ thuật.

RCD có tích hợp bảo vệ hồ quang điện (AFCI)

Bên cạnh thiết bị ngắt mạch dòng rò (GFCI), thiết bị ngắt mạch hồ quang điện (AFCI – Arc-Fault Circuit Interrupter) cũng rất quan trọng vì cung cấp lớp bảo vệ bổ sung trước các lỗi hồ quang nguy hiểm.

Những lỗi này có thể phát sinh từ hư hỏng trong dây dẫn mạch nhánh, cũng như thiết bị mở rộng mạch như thiết bị điện, dây dẫn, ổ cắm kéo dài v.v

Đặc điểm

Sự khác biệt trong cách ngắt kết nối

Có 4 tình huống phổ biến mà các loại RCD khác nhau được sử dụng:

• Ở cấp phân phối điện dân dụng – thường kết hợp với RCBO (thiết bị ngắt mạch có thể đặt lại).
• Tích hợp trong ổ cắm âm tường.
• Cắm vào ổ cắm tường – thường là bộ mở rộng điện có tích hợp RCD.
• Tích hợp trong dây điện của thiết bị di động – đặc biệt là những thiết bị sử dụng ngoài trời hoặc trong môi trường ẩm ướt.

Loại (loại dòng rò rỉ được phát hiện)

Loại AC

• Ngắt mạch khi phát hiện dòng rò xoay chiều hình sin, dù dòng rò này xuất hiện đột ngột hay tăng dần.

Loại A

• Ngắt mạch khi phát hiện:
• Dòng rò xoay chiều hình sin;
• Dòng rò xung DC (pulsating DC), xuất hiện đột ngột hoặc tăng dần.

Loại F

Có chức năng tương tự Loại A, và bổ sung thêm:

• Phát hiện dòng rò hỗn hợp (xoay chiều + một phần DC), dù xuất hiện đột ngột hay tăng từ từ, áp dụng cho mạch cấp nguồn giữa dây pha và dây trung tính hoặc giữa pha và trung điểm nối đất.
• Phát hiện dòng rò xung DC chồng lên dòng DC mượt (smooth DC).

Loại B

Có chức năng như Loại F, và mở rộng thêm khả năng phát hiện:

• Dòng rò xoay chiều hình sin lên đến 1 kHz;
• Dòng rò xoay chiều chồng lên dòng DC mượt;
• Dòng rò xung DC chồng lên dòng DC mượt;
• Dòng rò xung DC hình chỉnh lưu tạo ra từ hai hoặc nhiều pha;
• Dòng rò DC mượt, dù xuất hiện đột ngột hay tăng dần, không phụ thuộc vào cực tính.