Cầu dao điện

Cầu dao là khí cụ điện đóng cắt bằng tay dùng để cách ly hoặc chuyển mạch nguồn điện, dòng định mức phổ biến 63A đến 3200A, điện áp làm việc 400V đến 690V theo tiêu chuẩn IEC 60947-3. Toàn bộ cầu dao đảo chiều và dao cách ly trong bài được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Panasonic, LS, MPE tại Việt Nam. Bài viết phân loại rành mạch các dòng cầu dao một ngả, cầu dao đảo chiều hai ngả, dao cách ly và cầu dao khối; giải thích chức năng cách ly có điểm cắt nhìn thấy được; đi sâu nguyên lý ba vị trí Lưới - 0 - Máy phát cùng cơ cấu liên động chống đóng đồng thời; hướng dẫn đọc thông số In, Ue, Icw, số cực; cách quy đổi công suất máy phát kVA sang dòng để chọn cầu dao; và so sánh cầu dao đảo chiều thủ công với tủ chuyển nguồn tự động để bạn thiết kế hệ thống chuyển nguồn an toàn.

Cầu dao là gì và các loại cầu dao thông dụng

Cầu dao là thiết bị đóng cắt mạch điện bằng thao tác tay, thực hiện nhiệm vụ nối hoặc tách nguồn điện với phụ tải, tách một đoạn mạch ra khỏi hệ thống để cách ly khi bảo trì, hoặc chuyển mạch giữa hai nguồn cấp. Cầu dao làm việc ở điện áp định mức Ue 400V đến 690V, dòng định mức In từ 63A tới 3200A, chế tạo theo tiêu chuẩn IEC 60947-3 dành cho thiết bị đóng cắt và cách ly hạ áp. Khác aptomat tự nhả khi sự cố, cầu dao chỉ đóng cắt theo lệnh tay người vận hành.

Trên thị trường thiết bị điện, cầu dao được chia theo số ngả chuyển mạch và theo khả năng cắt tải. Về số ngả, có cầu dao một ngả chỉ đóng cắt một nguồn, và cầu dao hai ngả đảo chiều để chuyển giữa hai nguồn. Về khả năng cắt, có dao cách ly chỉ dùng khi không tải và cầu dao phụ tải cắt được dòng đang mang tải. Ngoài ra còn phân theo kết cấu vỏ như cầu dao hộp và cầu dao khối compact. Nắm rõ cách phân loại này giúp chọn đúng thiết bị cho từng vị trí.

Phân loại theo số ngả và theo kết cấu vỏ

Định nghĩa nhanh: cầu dao một ngả là loại có một vị trí đóng và một vị trí cắt cho một nguồn duy nhất, còn cầu dao hai ngả đảo chiều có hai vị trí đóng về hai hướng nguồn khác nhau cùng một vị trí giữa cắt hoàn toàn. Cầu dao một ngả 2P đến 4P dòng 63A đến 630A thường làm nhiệm vụ đóng cắt tổng hoặc cách ly một tuyến. Cầu dao hai ngả chính là cầu dao đảo chiều chuyển nguồn, có ba vị trí I - 0 - II tương ứng nguồn thứ nhất, cắt và nguồn thứ hai.

Theo kết cấu vỏ, cầu dao hộp là loại đặt trong hộp kim loại hoặc nhựa có tay gạt bên ngoài, dòng phổ biến 100A đến 1000A, dùng làm cầu dao tổng cho tủ phân phối. Cầu dao khối kiểu compact có kích thước gọn, lắp trực tiếp lên tấm đế hoặc thanh cái, dòng 63A đến 250A, tích hợp cơ cấu đóng cắt nhanh. Cả hai kết cấu đều có phiên bản một ngả và hai ngả, chọn theo dòng định mức và không gian tủ. Các dòng cầu dao này được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Panasonic, LS, MPE tại Việt Nam.

Chức năng cách ly với điểm cắt nhìn thấy được

Cách ly là chức năng quan trọng nhất phân biệt cầu dao với aptomat thông thường. Cách ly nghĩa là tạo một khoảng hở tiếp điểm đủ lớn và chắc chắn giữa nguồn và tải, để người vận hành yên tâm bảo trì phần mạch phía sau mà không lo điện áp còn sót. Tiêu chuẩn IEC 60947-3 quy định thiết bị cách ly phải có chỉ thị vị trí tin cậy và với dao cách ly là điểm cắt nhìn thấy được bằng mắt qua ô quan sát hoặc kết cấu hở.

Dao cách ly isolator và cầu dao phụ tải switch-disconnector

Định nghĩa nhanh: dao cách ly là thiết bị chỉ được đóng cắt khi mạch không mang tải, nhiệm vụ duy nhất là tạo khoảng hở an toàn nhìn thấy được; còn cầu dao phụ tải là thiết bị cắt được dòng điện đang mang tải bình thường mà không hư hại tiếp điểm. Dao cách ly không có buồng dập hồ quang mạnh nên nếu cắt khi đang có dòng lớn sẽ phát sinh hồ quang gây cháy tiếp điểm và nguy hiểm cho người thao tác.

Ngược lại, cầu dao phụ tải kiểu switch-disconnector có buồng dập hồ quang và tiếp điểm chịu hồ quang, nên vừa cắt được dòng tải định mức In tới 3200A, vừa đảm nhiệm chức năng cách ly như dao cách ly. Đây là lý do cầu dao phụ tải được ưa dùng làm cầu dao tổng và cầu dao đảo chiều: có thể thao tác chuyển nguồn ngay khi tủ đang mang tải mà vẫn an toàn. Khi cần thiết bị vừa cắt tải vừa cách ly, hãy chọn cầu dao phụ tải chứ không phải dao cách ly thuần túy.

Trong một tủ phân phối chuẩn, thường phối hợp cả hai: cầu dao phụ tải làm đầu vào cắt tải và chuyển nguồn, còn dao cách ly đặt trước từng nhóm thiết bị để tách mạch khi sửa chữa. Cách bố trí này giúp thợ điện luôn có một điểm cắt nhìn thấy được trước khi đưa tay vào phần mạch cần bảo trì, đúng nguyên tắc an toàn. Việc sắp xếp các cấp cách ly trong tủ nên tham khảo danh mục tủ điện để bố trí thanh cái và khoang thao tác hợp lý.

Cầu dao đảo chiều chuyển nguồn điện lưới và máy phát

Cầu dao đảo chiều, còn gọi cầu dao hai ngả hay cầu dao chuyển nguồn, là thiết bị chuyển tải giữa hai nguồn cấp mà tại mỗi thời điểm chỉ một nguồn được nối. Ứng dụng phổ biến nhất là chuyển giữa điện lưới và máy phát dự phòng: bình thường tải lấy điện lưới, khi lưới mất thì gạt cầu dao sang máy phát. Cầu dao đảo chiều thông dụng có dòng định mức In 63A đến 3200A, điện áp Ue 400V ba pha, số cực 2P, 3P hoặc 4P tùy hệ nguồn.

Nguyên lý ba vị trí I - 0 - II và cơ cấu liên động

Định nghĩa nhanh: ba vị trí của cầu dao đảo chiều là I nối nguồn thứ nhất thường là điện lưới, vị trí 0 ở giữa cắt hoàn toàn cả hai nguồn, và vị trí II nối nguồn thứ hai thường là máy phát. Kết cấu này đảm bảo giữa hai lần chuyển nguồn luôn đi qua vị trí 0, tức tải được ngắt khỏi cả hai nguồn trong khoảnh khắc, tránh chồng chập điện áp giữa lưới và máy phát vốn không đồng bộ pha với nhau.

Điểm cốt lõi bảo đảm an toàn là cơ cấu liên động cơ khí. Liên động là kết cấu chốt và bập bênh cơ khí ngăn không cho cầu dao đóng đồng thời cả vị trí I và II. Nhờ đó, dù người vận hành thao tác nhầm, cầu dao vẫn không thể nối lưới và máy phát vào chung một thanh cái. Nếu thiếu liên động và hai nguồn nối chập nhau, dòng ngắn mạch giữa hai nguồn khác pha có thể lên tới hàng chục kA, phá hỏng máy phát, cháy cuộn dây và gây nguy hiểm nghiêm trọng.

Về thao tác, cầu dao đảo chiều loại tay gạt cần đưa tay cần từ vị trí I qua 0 rồi mới sang II, mỗi bước gạt dứt khoát. Loại tay xoay có ba nấc I - 0 - II rõ ràng trên mặt. Với dòng lớn từ 630A trở lên thường có cơ cấu tích năng lò xo để đóng cắt nhanh, giảm thời gian hồ quang. Cầu dao đảo chiều Panasonic, LS, MPE tại Hoàng Phát đều có liên động cơ khí chuẩn và tem CO/CQ đầy đủ.

Đọc thông số kỹ thuật của cầu dao đảo chiều

Chọn đúng cầu dao đảo chiều đòi hỏi đọc được các thông số in trên nhãn thiết bị. Năm thông số quan trọng gồm dòng định mức In, số cực, điện áp làm việc Ue và điện áp cách điện Ui, dòng chịu nhiệt ngắn hạn Icw, và tuổi thọ cơ khí tính bằng số lần đóng cắt. Đọc đủ năm thông số này giúp bảo đảm cầu dao chịu được dòng tải liên tục, chịu được dòng sự cố trong thời gian ngắn và đủ độ bền cho tuổi thọ công trình.

Dòng định mức In, số cực và điện áp Ue

Dòng định mức In là dòng tải lớn nhất cầu dao dẫn liên tục mà không quá nhiệt, chuẩn hóa theo dãy 63, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 800, 1250, 1600, 2000, 2500 và 3200A. Điện áp làm việc Ue thường ghi 400V cho hệ ba pha bốn dây hoặc 690V cho hệ công nghiệp, còn điện áp cách điện Ui thường 690V đến 1000V thể hiện khả năng chịu cách điện của thiết bị. Chọn In phải lớn hơn dòng tải tính toán để cầu dao không nóng khi vận hành lâu dài.

Số cực cho biết cầu dao đóng cắt mấy dây: loại 2P cắt hai dây cho hệ một pha; loại 3P cắt ba dây pha cho tải ba pha không cần chuyển trung tính; loại 4P cắt cả ba pha và dây trung tính, dùng khi cần cách ly hoàn toàn tải khỏi nguồn hoặc khi trung tính hai nguồn phải tách riêng. Với cầu dao đảo chiều chuyển nguồn máy phát, loại 4P được khuyến nghị vì trung tính lưới và trung tính máy phát nên tách để tránh dòng lặp vòng qua điểm nối đất.

Dòng chịu nhiệt ngắn hạn Icw và tuổi thọ cơ khí

Định nghĩa nhanh: dòng chịu nhiệt ngắn hạn Icw là trị số dòng ngắn mạch cầu dao chịu đựng an toàn trong một khoảng thời gian ngắn quy định, thường là 1 giây, mà tiếp điểm không bị hàn dính hay biến dạng. Cầu dao hạ áp thông dụng có Icw từ 6kA tới 25kA trong 1 giây tùy dòng định mức. Icw khác dòng cắt của aptomat: cầu dao không tự cắt ngắn mạch mà chỉ chịu được dòng đó cho tới khi thiết bị bảo vệ phía trên như aptomat hoặc cầu chì cắt mạch.

Tuổi thọ cơ khí là số lần đóng cắt cơ khí cầu dao chịu được trước khi mòn hỏng, thường công bố từ 8.000 đến 20.000 lần với dòng nhỏ và vài nghìn lần với dòng lớn. Bên cạnh đó là tuổi thọ điện, tức số lần đóng cắt khi mang dòng định mức, luôn nhỏ hơn tuổi thọ cơ khí do có hồ quang bào mòn tiếp điểm. Với ứng dụng chuyển nguồn ít thao tác thì tuổi thọ này dư dùng, nhưng với ứng dụng đóng cắt thường xuyên cần chọn dòng có tuổi thọ cao. Các thông số này được nhà sản xuất công bố trong tài liệu kỹ thuật kèm theo mỗi mã cầu dao.

Chọn cầu dao đảo chiều theo công suất máy phát

Bước quan trọng khi lắp hệ chuyển nguồn là chọn dòng định mức cầu dao đảo chiều khớp với công suất máy phát và tải. Nguyên tắc là quy đổi công suất biểu kiến kVA của máy phát ra dòng điện, rồi chọn In của cầu dao lớn hơn dòng đó với hệ số dự phòng 1,25 đến 1,5 lần. Chọn cầu dao dòng quá sát công suất máy phát sẽ nóng khi chạy đầy tải, còn chọn dư quá nhiều thì tốn chi phí không cần thiết.

Quy đổi kVA sang dòng và bảng chọn nhanh

Với máy phát ba pha, dòng tính theo công thức I bằng công suất kVA nhân 1000 chia cho tích của căn ba và điện áp dây 400V. Ví dụ máy phát 10kVA cho dòng khoảng 15A, máy 30kVA khoảng 43A, máy 50kVA khoảng 72A và máy 100kVA khoảng 144A. Với máy phát một pha, dòng bằng kVA nhân 1000 chia điện áp 230V, nên máy một pha 5kVA cho dòng khoảng 22A. Sau khi có dòng, chọn In cầu dao ở nấc chuẩn kế trên có nhân hệ số dự phòng.

Bảng trên tính với điện áp dây 400V và hệ số công suất tiêu chuẩn của máy phát, dùng để ước lượng nhanh dòng và chọn nấc In. Công trình thực tế cần xét thêm hệ số đồng thời của tải, dòng khởi động động cơ và tiết diện dây dẫn đầu ra. Việc chọn cáp cấp cho cầu dao đảo chiều phải khớp dòng định mức, tham khảo danh mục dây điện, cáp điện để chọn tiết diện chịu được dòng đầu ra máy phát cùng độ sụt áp cho phép trên tuyến.

Lắp đặt an toàn khi chuyển nguồn

Cầu dao đảo chiều lắp giữa hai nguồn và tải, với dây từ điện lưới vào cực nguồn I, dây từ máy phát vào cực nguồn II, và dây tải nối ra cực chung. Đấu đúng chiều này bảo đảm khi gạt vị trí, tải luôn nhận đúng một nguồn. Điểm nối đất trung tính của lưới và máy phát cần bố trí theo sơ đồ nối đất công trình, thường dùng cầu dao 4P để tách trung tính hai nguồn, tránh dòng chạy lặp vòng qua dây đất gây rò và nhiễu.

Trước cầu dao đảo chiều nên có aptomat bảo vệ cho từng nguồn để cắt ngắn mạch, vì bản thân cầu dao chỉ chịu dòng chứ không tự cắt. Dây dẫn phải siết cốt chắc, ép đầu cos chuẩn lực để tránh phát nhiệt tiếp xúc ở dòng lớn hàng trăm ampe. Khu vực đặt cầu dao cần khô ráo, thông thoáng, có nhãn ghi rõ nguồn I là lưới, nguồn II là máy phát để người vận hành thao tác không nhầm. Hệ thống chuyển nguồn hoàn chỉnh thuộc nhóm thiết bị đóng cắt cần được lắp và nghiệm thu bởi thợ điện có chuyên môn.

So sánh cầu dao đảo chiều thủ công MTS và tủ chuyển nguồn tự động ATS

Khi thiết kế hệ dự phòng, chủ đầu tư đứng trước hai lựa chọn chuyển nguồn: cầu dao đảo chiều thủ công gọi tắt là MTS, và tủ chuyển nguồn tự động gọi tắt là ATS. Cả hai cùng nhiệm vụ chuyển tải giữa lưới và máy phát, nhưng khác nhau ở cách kích hoạt, tốc độ chuyển, chi phí và mức độ can thiệp của con người. Hiểu rõ khác biệt giúp chọn giải pháp cân bằng giữa ngân sách và yêu cầu liên tục cấp điện.

Ưu nhược điểm và vị trí dùng của từng loại

Định nghĩa nhanh: MTS là cầu dao đảo chiều thao tác bằng tay, người vận hành tự gạt cần chuyển nguồn khi mất điện; ATS là tủ tích hợp cảm biến, mạch điều khiển và cơ cấu đóng cắt tự động phát hiện mất điện lưới, tự khởi động máy phát và chuyển tải mà không cần người. MTS đơn giản, chi phí thấp, độ tin cậy cơ khí cao, phù hợp nhà xưởng nhỏ, cửa hàng có người trực. ATS chuyển nhanh trong vài giây tới vài chục giây, phù hợp nơi cần điện liên tục.

Về chi phí, MTS chỉ gồm một cầu dao đảo chiều nên rẻ và ít hỏng vặt, nhưng đòi hỏi có người tại chỗ để thao tác và khởi động máy phát. ATS đắt hơn nhiều lần do có bộ điều khiển, cảm biến điện áp, tiếp điểm động lực và cơ cấu chấp hành, đổi lại vận hành hoàn toàn tự động, thích hợp bệnh viện, trung tâm dữ liệu, tòa nhà không có người trực điện. Nhiều công trình chọn MTS cho nhánh phụ và ATS cho nhánh ưu tiên để tối ưu chi phí.

Điểm chung là dù MTS hay ATS thì bộ phận chuyển mạch động lực đều dựa trên nguyên lý ba vị trí I - 0 - II và liên động chống đóng đồng thời như cầu dao đảo chiều. Vì vậy chất lượng tiếp điểm và độ bền cơ khí của khối cầu dao vẫn là yếu tố quyết định độ tin cậy, kể cả trong tủ ATS. Chọn MTS khi ngân sách hạn chế và có người vận hành; nâng cấp lên ATS khi yêu cầu cấp điện liên tục và không thể có người trực thường xuyên.

Bảng giá cầu dao theo phân khúc và so sánh thương hiệu

Giá một cầu dao phụ thuộc loại đảo chiều hay cách ly, dòng định mức In, số cực và thương hiệu. Cầu dao dòng càng lớn, số cực càng nhiều, dòng chịu nhiệt Icw càng cao thì giá càng tăng. Bảng dưới là dải giá tham khảo theo phân khúc để dự trù ngân sách; giá cụ thể từng mã và chiết khấu đại lý, dự án vui lòng liên hệ Hoàng Phát Lighting để nhận báo giá cập nhật theo sản lượng và cấu hình.

Với công trình và đại lý, Hoàng Phát Lighting áp dụng chính sách chiết khấu theo sản lượng và bảng giá dự án riêng. Đơn số lượng lớn được hỗ trợ báo giá nhanh, xuất hóa đơn VAT và giao hàng toàn quốc từ hệ thống kho ba miền, kèm tư vấn chọn dòng định mức, số cực và dòng chịu nhiệt Icw phù hợp công suất máy phát và dòng ngắn mạch tính toán của từng công trình.

So sánh cầu dao các hãng Panasonic, LS, MPE

Một dòng cầu dao được đánh giá qua dòng định mức, dòng chịu nhiệt Icw, độ bền cơ khí số lần đóng cắt, chất lượng liên động và độ chắc chắn của cơ cấu tay gạt. Bảng dưới đối chiếu ba thương hiệu phổ biến tại Việt Nam; dải giá trị là mức phổ biến theo từng series, thay đổi tùy mã cụ thể và dòng định mức.

Ba nhánh cầu dao Panasonic, cầu dao LS và cầu dao MPE đều được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Panasonic, LS, MPE tại Việt Nam, có tem CO/CQ và bảo hành theo hãng. Việc chọn hãng nên căn cứ dòng định mức yêu cầu tại điểm lắp, số cực cần cho việc tách trung tính và ngân sách; với dòng lớn từ 800A trở lên nên ưu tiên series có dòng chịu nhiệt Icw cao và cơ cấu tích năng lò xo đóng cắt nhanh.

Cam kết chính hãng và bảo hành với khách hàng

Là đại lý cấp 1 của nhiều thương hiệu lớn, Hoàng Phát Lighting cung cấp cầu dao đảo chiều và dao cách ly chính hãng đầy đủ tem CO/CQ, thông số minh bạch và bảo hành theo hãng. Hệ thống kho ba miền giúp giao nhanh, cùng đội ngũ kỹ thuật tư vấn chọn dòng định mức In, số cực và dòng chịu nhiệt Icw theo công suất máy phát và bản vẽ tủ điện của từng công trình.

Chính sách và năng lực phục vụ công trình

Toàn bộ cầu dao Panasonic, LS, MPE tại Hoàng Phát Lighting đều là hàng chính hãng, có chứng từ CO/CQ, bảo hành 1 đổi 1 trong thời gian bảo hành và hỗ trợ kỹ thuật đấu tủ chuyển nguồn. Với năng lực phân phối là Đại lý cấp 1 Panasonic, LS, MPE tại Việt Nam, khách hàng dự án được đảm bảo nguồn hàng đồng bộ series, giá cạnh tranh và hồ sơ đầy đủ phục vụ nghiệm thu hệ thống điện dự phòng lưới - máy phát.

Câu hỏi thường gặp về cầu dao đảo chiều và dao cách ly

Cầu dao đảo chiều hoạt động thế nào?

Cầu dao đảo chiều là cầu dao hai ngả có ba vị trí I - 0 - II. Vị trí I nối điện lưới, vị trí 0 cắt cả hai nguồn, vị trí II nối máy phát. Liên động cơ khí ngăn đóng đồng thời hai nguồn, nên tải luôn chỉ nhận một nguồn khi chuyển.

Dao cách ly khác cầu dao phụ tải thế nào?

Dao cách ly chỉ được đóng cắt khi mạch không tải, nhiệm vụ tạo điểm cắt nhìn thấy để bảo trì an toàn. Cầu dao phụ tải kiểu switch-disconnector có buồng dập hồ quang nên cắt được dòng đang mang tải tới In, vừa cắt tải vừa cách ly.

Chọn cầu dao đảo chiều theo máy phát bao nhiêu kVA?

Quy đổi kVA máy phát ra dòng rồi nhân hệ số dự phòng 1,25. Máy ba pha 10kVA cho dòng khoảng 15A dùng cầu dao 63A; máy 50kVA khoảng 72A dùng 100A; máy 100kVA khoảng 144A dùng 200 đến 250A. Ưu tiên loại 4P để tách trung tính.

Cầu dao đảo chiều nên chọn mấy cực?

Hệ một pha dùng 2P; hệ ba pha không tách trung tính dùng 3P; hệ ba pha bốn dây cần tách trung tính hai nguồn dùng 4P. Với chuyển nguồn lưới - máy phát thường khuyến nghị 4P để tránh dòng lặp vòng qua điểm nối đất trung tính.

Icw của cầu dao là gì?

Icw là dòng chịu nhiệt ngắn hạn, trị số dòng ngắn mạch cầu dao chịu được an toàn trong 1 giây mà tiếp điểm không hàn dính, thường 6kA đến 25kA. Cầu dao không tự cắt ngắn mạch nên tuyến vẫn cần aptomat hoặc cầu chì bảo vệ phía trên.

Cầu dao đảo chiều khác tủ ATS thế nào?

Cầu dao đảo chiều MTS gạt tay, cần người thao tác, chi phí thấp. Tủ ATS tự động phát hiện mất lưới, tự khởi động máy phát và chuyển tải trong vài giây, chi phí cao. Cả hai dùng khối chuyển mạch ba vị trí I - 0 - II có liên động cơ khí.

Có được cắt dao cách ly khi đang có tải không?

Không nên. Dao cách ly không có buồng dập hồ quang, cắt khi mang tải sẽ sinh hồ quang gây cháy tiếp điểm và nguy hiểm. Hãy cắt tải bằng aptomat nhánh trước, rồi mới thao tác dao cách ly để tạo điểm cắt nhìn thấy an toàn.

Nguồn gốc: Hoàng Phát Lighting