Giải pháp cho việc lựa chọn cầu chì dựa trên cơ sở khoa học trong hệ thống phân phối điện áp thấp

 I. Bối cảnh và vấn đề hiện tại​
Giải pháp này nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế, lựa chọn và mua sắm các thiết bị bảo vệ điện bằng cách so sánh khách quan các đặc tính kỹ thuật của cầu chì và aptomat. Nó nhấn mạnh những ưu điểm không thể thay thế và các trường hợp ứng dụng của cầu chì trong hệ thống phân phối hiện đại, giúp cấu hình tối ưu đảm bảo an toàn, tin cậy và hiệu quả về chi phí.

​II. Phân tích các ưu điểm cốt lõi của cầu chì (so với aptomat)​​
Cầu chì không phải là sản phẩm lỗi thời; chúng mang lại những lợi thế riêng biệt so với aptomat trong một số ứng dụng cụ thể:

1. ​Tính chọn lọc xuất sắc: Việc đạt được bảo vệ chọn lọc hoàn toàn giữa cầu chì phía thượng nguồn và hạ nguồn rất đơn giản—chỉ cần đáp ứng tỷ lệ chọn lọc dòng điện vượt quá 1.6:1 theo tiêu chuẩn quốc gia/IEC (tức là dòng định mức của cầu chì phía thượng nguồn ≥ 1.6 lần dòng định mức của cầu chì phía hạ nguồn). Đặc điểm này làm cho cầu chì rất có lợi trong việc bảo vệ các nhánh phân phối trung gian, cho phép cô lập chính xác sự cố và giảm thiểu phạm vi mất điện.
2. ​Năng lực hạn chế dòng điện và ngắt mạch mạnh mẽ: Cầu chì hoạt động cực kỳ nhanh chóng trong trường hợp ngắn mạch, hiệu quả hạn chế dòng đỉnh và năng lượng của dòng ngắn mạch. Năng lực ngắt mạch của chúng thường rất cao (thường vượt quá 100 kA), đảm bảo ngắt mạch đáng tin cậy cho các loại sự cố ngắn mạch khác nhau và bảo vệ mạch và thiết bị.
3. ​Hiệu quả về chi phí và kích thước nhỏ gọn: Tại cùng dòng định mức và năng lực ngắt mạch, cầu chì tiết kiệm hơn nhiều so với aptomat (đặc biệt là aptomat chọn lọc). Kích thước nhỏ gọn của chúng cũng giúp tối ưu hóa bố trí không gian của tủ phân phối.
4. ​Tín độ cao và không cần bảo dưỡng: Là thiết bị bảo vệ một lần, cầu chì có cơ chế hoạt động đơn giản và trực tiếp mà không có các bộ phận cơ khí phức tạp. Chúng mang lại độ tin cậy cao và tránh rủi ro như kẹt cơ khí hoặc hỏng hóc linh kiện điện tử có thể xảy ra ở aptomat.

​III. Các tình huống ứng dụng điển hình và giải pháp cho cầu chì​
Dựa trên các đặc điểm kỹ thuật, cầu chì là giải pháp lý tưởng cho các tình huống sau:

1. ​Bảo vệ nhánh trung gian:
• Tình huống: Các nhánh phân phối nằm giữa công tắc chính và các mạch cuối cùng trong hệ thống phân phối.
• Giải pháp: Sử dụng cầu chì ở các vị trí này tận dụng tính chọn lọc hoàn hảo của chúng để phối hợp với aptomat chọn lọc phía thượng nguồn hoặc cầu chì, đảm bảo cô lập cục bộ sự cố và ngăn chặn sự ngắt mạch không mong muốn. Điều này duy trì liên tục nguồn điện cho các phần khác của hệ thống đồng thời giảm đáng kể chi phí tổng thể nhờ vào lợi ích kinh tế của cầu chì trong các ứng dụng quy mô lớn.
2. ​Bảo vệ các đường chính hoặc đường dây hướng tâm có dung lượng nhỏ đến trung bình:
• Tình huống: Đường dây hướng tâm hoặc đường chính có dung lượng dòng điện nhỏ (ví dụ: dưới 300 A) kéo dài từ bảng phân phối điện áp thấp.
• Giải pháp: Sử dụng cầu chì loại gG có năng lực ngắt mạch cao cung cấp bảo vệ quá tải và ngắn mạch đáng tin cậy. Năng lực ngắt mạch cao của chúng đảm bảo ngắt mạch an toàn ngay cả khi được lắp đặt gần biến áp.
3. ​Bảo vệ mạch động cơ:
• Tình huống: Mạch cuối cùng cung cấp cho động cơ, chẳng hạn như động cơ quạt và bơm.
• Giải pháp: Rất khuyến nghị sử dụng cầu chì loại aM (bảo vệ động cơ) thay vì cầu chì loại gG. Cầu chì loại aM được thiết kế đặc biệt để xử lý dòng khởi động và dòng ngắn mạch của động cơ. Dòng định mức của chúng có thể được chọn ở giá trị thấp hơn, cải thiện đáng kể độ nhạy bảo vệ cho sự cố ngắn mạch và đảm bảo phối hợp tốt hơn với đặc tính bảo vệ quá tải của rơle nhiệt.
4. ​Bảo vệ dự phòng:
• Tình huống: Sử dụng kết hợp với aptomat không chọn lọc hoặc công tắc tải.
• Giải pháp: Tận dụng năng lực ngắt mạch cao của cầu chì bù đắp cho năng lực ngắt mạch hạn chế của một số aptomat (công nghệ tầng) hoặc cung cấp chức năng bảo vệ cho công tắc tải, tạo thành tổ hợp bảo vệ kinh tế và thực tế.

​IV. Đề xuất và cân nhắc khi triển khai​

1. ​Lựa chọn chính xác:
• Sử dụng cầu chì loại gG cho bảo vệ đường chung.
• Sử dụng cầu chì loại aM chỉ cho bảo vệ động cơ.
• Chặt chẽ tuân thủ tỷ lệ chọn lọc (1.6:1) để phối hợp giữa các thiết bị thượng nguồn và hạ nguồn, đảm bảo bảo vệ chọn lọc.
2. ​Xử lý các hạn chế cố hữu:
• Một pha cầu chì: Đối với thiết bị ba pha quan trọng, sử dụng cơ sở cầu chì được trang bị chốt đánh dấu và công tắc micro báo động. Các thiết bị này phát tín hiệu khi một pha cầu chì bị cháy, kích hoạt rơle để cắt nguồn điện ba pha phía thượng nguồn và ngăn chặn hoạt động thiếu pha của động cơ.
• Khó khăn trong việc thay thế: Lắp đặt cầu chì ở vị trí dễ tiếp cận và giữ sẵn các cầu chì dự phòng. Cần thay thế sau khi xảy ra sự cố cũng cung cấp chỉ báo rõ ràng về sự cố.
3. ​Phát triển sản phẩm:
• Cập nhật tiêu chuẩn: Sớm sửa đổi các tiêu chuẩn quốc gia về cầu chì để phù hợp với các tiêu chuẩn IEC mới nhất, thúc đẩy nâng cấp công nghệ.
• Diversification of products: Develop more new types of fuses to offer a wider selection.
• Giải pháp tích hợp: Cung cấp thêm các giải pháp tủ/phần tủ phân phối tiêu chuẩn hóa bao gồm cầu chì để các nhà thiết kế và người dùng có thể lựa chọn.

​V. Kết luận​
Cầu chì giữ vị trí quan trọng trong hệ thống phân phối điện áp thấp hiện đại nhờ những ưu điểm độc đáo, bao gồm tính chọn lọc xuất sắc, năng lực ngắt mạch cao, hiệu quả về chi phí và độ tin cậy cao. Chúng không nhằm "thay thế" aptomat mà là "bổ sung" cho chúng.

Giải pháp khoa học là sử dụng aptomat chọn lọc mạnh mẽ ở đầu hệ thống và các mạch quan trọng, đồng thời tích cực sử dụng cầu chì hiệu suất cao cho nhiều nhánh trung gian và các mạch cuối cụ thể (ví dụ: động cơ). Cấu hình lai, phân cấp này của các thiết bị bảo vệ đảm bảo xây dựng một hệ thống phân phối điện áp thấp tối ưu, vừa an toàn và tin cậy, vừa hiệu quả về mặt kinh tế.

​