TCVN 13724-0:2023 về hướng dẫn cụm lắp ráp đóng cắt và điều khiển hạ áp đảm bảo an toàn

Thiết bị đóng cắt hạ áp là các thiết bị điện có chức năng tự động ngắt mạch điện khi có các sự cố như quá tải, ngắn mạch hay điện áp thấp. Các thiết bị này bao gồm aptomat, máy cắt không khí và các thiết bị khác. Điện áp định mức của các thiết bị này không quá 1kV và dòng cắt ngắn mạch có thể lên tới 300 kA.

Điều khiển thiết bị đóng cắt thông thường có nghĩa là tất cả các chức năng cho phép người can thiệp một cách an toàn ở các cấp độ khác nhau của hệ thống điện đang mang tải. Thao tác các thiết bị đóng cắt là một phần quan trọng của việc điều khiển hệ thống điện nhằm mục đích cách ly an toàn một mạch điện bằng cách khóa ở vị trí mở, bảo vệ chống quá áp, ngăn ngừa hay hạn chế hậu quả nguy hiểm hoặc phá hỏng của sự cố quá dòng, quả tài, sự cố hư hỏng cách điện, bảo vệ các động cơ điện, đảm bảo an toàn cho người tiến hành sửa chữa phần đã được cách ly.

Với những vai trò quan trọng trên, các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế đã có những quy định cách thiết kế, chế tạo mạng phân phối điện hạ áp cũng như quy định khả năng và hạn chế của các loại thiết bị đóng cắt, các chức năng chính của thiết bị đóng cắt. Đặc biệt đối với cụm lắp ráp đóng cắt và điều khiển hạ áp phải đảm bảo được những yêu cầu về vị trí, môi trường, sự cố cháy nổ, vận chuyển và đóng gói. Theo đó để giúp các nhà chế tạo đáp ứng được những yêu cầu trên Bộ Khoa học và Công nghệ đã ban hành Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13724-0:2023. 

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13724-0:2023 về cụm đóng cắt và điều khiển hạ áp- hướng dẫn quy định cụm lắp ráp đưa ra các nội dung chi tiết về hệ thống và ứng dụng được quy định bởi người sử dụng cho phép nhà chế tạo cung cấp cụm lắp ráp đáp ứng được nhu cầu và kỳ vọng của người sử dụng.

Tiêu chuẩn này xác định, từ quan điểm của người sử dụng, những chức năng và đặc tính cần được xác định khi quy định cụm lắp ráp. Tiêu chuẩn này cung cấp giải thích các đặc tính và lựa chọn cụm lắp ráp theo bộ tiêu chuẩn TCVN 13724 (IEC 61439); hướng dẫn cho việc chọn các tùy chọn thích hợp và xác định các đặc tính để đáp ứng nhu cầu ứng dụng cụ thể; hỗ trợ trong việc quy định kỹ thuật của cụm lắp ráp.

Cụm đóng cắt và điều khiển hạ áp nên được lắp ráp theo tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Ảnh minh họa

Về quy định chung, cụm lắp ráp được chế tạo theo tiêu chuẩn sản phẩm liên quan trong bộ tiêu chuẩn TCVN 13724 (IEC 61439) thích hợp để lắp đặt trong phần lớn các môi trường làm việc. Nhiều đặc tính của các cụm lắp ráp được xác định hoàn toàn trong tiêu chuẩn và không yêu cầu người sử dụng xem xét thêm. Trong một số trường hợp, có thể có điều kiện mặc định trong tiêu chuẩn và một dãy các tùy chọn thay thế được xác định, từ đó người sử dụng có thể chọn ứng dụng phù hợp. Đối với các đặc tính khác, người sử dụng có cần chọn từ một danh mục các tùy chọn trong tiêu chuẩn.

Người sử dụng được lưu ý không nên quy định quá mức các yêu cầu của mình. Điều này có thể không dẫn đến cụm lắp ráp thích hợp hơn. Các yêu cầu nặng nề hơn đối với một tiêu chí thường có tác động tiêu cực lên các tiêu chí khác.

Nếu có nhiều khả năng tồn tại các điều kiện đặc biệt và khắc nghiệt bao gồm các ứng dụng trong môi trường có bức xạ cực tím cao, điều kiện nhiều bụi/tạp chất, điều kiện ngắn mạch nghiêm ngặt hơn, bảo vệ sự số đặc biệt, bảo vệ đặc biệt đối với nguy cơ cháy, sự cố hồ quang bên trong, nổ, bỏng...thì người sử dụng phải xác định những điều kiện đó. Trong một số trường hợp, người sử dụng có thể muốn tìm kiếm lời khuyên từ các chuyên gia để xác định chính xác yêu cầu của họ.

Yêu cầu về thiết kế và kiểm tra xác nhận cụm lắp ráp có thể được thiết kế và kiểm tra xác nhận với một bộ tiêu chí cho ứng dụng cụ thể, để phù hợp với mục đích sử dụng cụ thể, hoặc thông thường nó có thể được thiết kế và kiểm tra xác nhận để đáp ứng các tiêu chí ứng dụng điển hình mà làm có nó hữu dụng trong phạm vi các ứng dụng thông thường.

Cấu hình cho một ứng dụng người sử dụng cụ thể của một cụm lắp ráp thường yêu cầu 4 bước chính: Quy định kỹ thuật của các yêu cầu và chức năng cụ thể của ứng dụng. Người sử dụng cần hoàn thành bảng được cho của phần liên quan trong bộ tiêu chuẩn TCVN 13724 (IEC 61439). Nhà chế tạo lấy ra các đặc tính giao diện cần thiết và thiết kế của cụm lắp ráp để đáp ứng quy định kỹ thuật. Thiết kế nhìn chung phải dựa trên bố trí, đặc tính và chức năng của các cụm lắp ráp đã được phát triển trước đó của nhà chế tạo. Đối với các cụm lắp ráp hoặc các phần của cụm lắp ráp mà thiết kế chưa được chứng minh trước đó, việc kiểm tra xác nhận thiết kế được thực hiện bởi nhà chế tạo. Kiểm tra thường xuyên được thực hiện bởi nhà chế tạo trên từng cụm lắp ráp.

Điều quan trọng là người sử dụng luôn bám vào các cụm lắp ráp đã được kiểm tra xác nhận đầy đủ trong các phần thích hợp của bộ tiêu chuẩn này. Bản chất của các ứng dụng là sao cho các khiếm khuyết trong thiết kế cụm lắp ráp có thể không rõ ràng ngay từ đầu hoặc dễ dàng nhận biết bằng việc kiểm tra nhanh.

Điều kiện vận hành và đặc tính giao diện của cụm lắp ráp cần tương thích với các thông số đặc trưng của mạch điện mà nó được đấu nối và các điều kiện lắp đặt. Trường hợp không có quy định kỹ thuật, thông tin được cung cấp trong tài liệu của nhà chế tạo có thể thay cho thỏa thuận giữa nhà chế tạo và người sử dụng.

Khi quy định các yêu cầu và chức năng cụ thể của một ứng dụng, nhà chế tạo chịu trách nhiệm đối với thiết kế của cụm lắp ráp sao cho nó phù hợp với phần liên quan trong bộ tiêu chuẩn TCVN 13724 (IEC 61439). 

Đối với hệ thống điện cần xác định các đặc tính điện mà một cụm lắp ráp cần có để thực hiện nhiệm vụ của nó một cách an toàn. Các đặc tính của cụm lắp ráp cần ít nhất bằng với các yêu cầu của ứng dụng trong mọi thời điểm và trong trường hợp cần thiết, chúng có thể vượt hơn các yêu cầu được đề nghị trong các tùy chọn tiêu chuẩn được nêu chi tiết trong bộ tiêu chuẩn TCVN 13724 (IEC 61439). Người sử dụng phải cung cấp sơ đồ mạch một sợi và/hoặc bất kỳ thông tin nào khác cần thiết để xác định các yêu cầu của họ đối với cụm lắp ráp.

Khi thiết kế của các mạch điện phụ trợ phải tính tới hệ thống nối đất nguồn cấp để đảm bảo rằng một sự cố chạm đất không thể gây ra hoạt động ngoài ý muốn. Do đó, người sử dụng phải xác định hệ thống nối đất của mạng điện mà cụm lắp ráp được nối đến và quy định nếu có nhu cầu hoặc có ưu tiên đóng cắt bốn cực.

Tiêu chuẩn TCVN 13724 (IEC 61439) cũng đề cập đến các cụm lắp ráp dùng cho cả mạng xoay chiều và một chiều. Điện áp danh nghĩa của hệ thống điện xác định số lượng các đặc tính của cụm lắp ráp. Tất cả các mạng điện đôi khi phải trải qua quá điện áp quá độ gây ra bởi chuyển mạch hoặc sét đánh.

Người sử dụng phải xác định tần số danh nghĩa của hệ thống là tần số danh định được yêu cầu của cụm lắp ráp. Nếu bất cứ mạch điện nào trong cụm lắp ráp được yêu cầu làm việc ở tần số khác nhau, thì điều này phải được xác định tương ứng trong quy định kỹ thuật.

Tiêu chuẩn này cũng lưu ý, việc kiểm tra thường xuyên nhằm phát hiện lỗi trong vật liệu và tay nghề, để khẳng định cụm lắp ráp đã được chế tạo theo thông số thiết kế và để khẳng định chức năng hoạt động đúng của cụm lắp ráp hoàn chỉnh. Cụm lắp ráp không yêu cầu thử nghiệm tại chỗ bất kỳ để xác nhận lại sự toàn vẹn của cụm lắp ráp. Trong trường hợp khi các cụm lắp ráp được phân phối trong các khối vận chuyển, nhà chế tạo có thể đề xuất các thử nghiệm để xác nhận cụm lắp ráp được ghép nối tại chỗ một cách chính xác. Trường hợp các phần của cụm lắp ráp được lắp đặt tại chỗ, chúng cần được lắp đặt và kiểm tra theo hướng dẫn của nhà chế tạo.

Ngoài ra, các phương pháp được sử dụng để bảo vệ chống tiếp xúc với những phần mang điện là không thể thiếu đối với việc bảo vệ chống điện giật cho người. Các yêu cầu đối với dây bảo vệ để tạo thuận lợi cho việc tự động ngắt nguồn. Mỗi cụm lắp ráp phải có phương tiện bảo vệ sao cho trong trường hợp sự cố trong cụm lắp ráp, nó tự động ngắt nguồn cấp tới mạch bị sự cố và/hoặc cụm lắp ráp hoàn chỉnh.

Để có mạch điện bảo vệ đầy đủ, tất cả các phần dẫn điện để hở của cụm lắp ráp sẽ được nối với nhau. Bất kỳ dòng điện nào trong mạch bảo vệ về phía tải của cụm lắp đặt phải đi qua mạch bảo vệ cho đến khi bị ngắt bởi thiết bị bảo vệ ngắn mạch bên trong cụm lắp ráp, bằng cách đó bảo vệ mạch bị sự cố.

Nhà chế tạo phải cung cấp mạch bảo vệ bên trong cụm lắp ráp có khả năng chịu được ứng suất nhiệt và động lớn nhất có thể xảy ra tại vị trí lắp đặt cụm lắp ráp, đối với các sự cố trong các mạch điện bên ngoài được cấp nguồn thông qua cụm lắp ráp. Mạch bảo vệ có thể là vỏ bọc hoặc khung của cụm lắp ráp và/hoặc dây dẫn tách biệt.

Một cụm lắp ráp có thể được quy định là phù hợp với vị trí trong nhà hoặc vị trí ngoài trời. Cấp bảo vệ của cụm lắp ráp bất kỳ chống tiếp xúc với các phần mang điện, thâm nhập của vật thể rắn và nước được chỉ ra bằng mã IP theo tiêu chuẩn TCVN 4255 (IEC 60529).

Hệ thống lắp ráp cũng phải đảm bảo được nhiệt độ ẩm tương đối để tăng độ bền, mức nhiễm bẩn trong môi trường hẹp, độ cao so với mực nước biển nên nhỏ hơn hoặc bằng 2000 mét. Các cụm lắp ráp cần phải chịu được tất cả các nhiễu điện từ xuất hiện tại vị trí lắp đặt.

Mọi cụm lắp ráp cần thích hợp đối với môi trường của nó và khi cần, cần xem xét việc cung cấp môi trường phù hợp với các yêu cầu của cụm lắp ráp tiêu chuẩn như điều kiện khí hậu, bảo vệ sự xâm nhập của vật thể rắn, xóc, rung, địa chấn, nguy cơ cháy nổ, khí quyển ô nhiễm.

Yêu cầu về bảo quản và bốc xếp, tiêu chuẩn cũng hướng dẫn cụm lắp ráp dành cho một ứng dụng cụ thể cần có cấu hình phù hợp với phương thức vận chuyển dự kiến từ nơi chế tạo đến nơi lắp đặt, bảo quản (nếu có) và bốc xếp. Nếu không có thỏa thuận khác, bố trí bao gói sẽ chỉ dùng để phân phối đến nơi lắp đặt. Bao gói tiêu chuẩn không cho phép thiết bị được bảo quản ngoài trời mà không có bảo vệ thêm.

Người sử dụng phải quy định yêu cầu cụ thể bất kỳ liên quan đến ứng dụng đối với bao gói cụm lắp ráp để bảo quản và/hoặc vận chuyển đến nơi lắp đặt. Các yêu cầu ứng dụng cụ thể có thể bao gồm các biện pháp đóng gói đặc biệt cần thiết để bảo vệ cụm lắp ráp trong vận chuyển hoặc bảo quản; việc sử dụng vật liệu bao gói cụ thể bất kỳ; ghi nhãn hoặc chỉ báo để ghi lại xóc hoặc rung quá mức bất kỳ mà cụm lắp ráp gặp phải trong quá trình vận chuyển; kích thước hoặc khối lượng tối đa của các khối vận chuyển được đóng gói có thể được bốc xếp trong quá trình vận chuyển đến nơi lắp đặt (có thể khác với bản thân các khối vận chuyển).