Hồ quang điện khi ngắn mạch: vì sao aptomat đã cắt mà vẫn có nguy cơ cháy

Aptomat nhảy là thiết bị đã làm đúng việc của nó. Nhưng giữa lúc tiếp điểm tách ra, trong tủ điện còn một hiện tượng nữa diễn ra — hồ quang điện. Đây là chỗ nhiều người làm nghề điện quan tâm.

Quá tải và ngắn mạch là hai sự cố khác nhau

Hai từ này hay bị dùng lẫn, nhưng trong kỹ thuật điện chúng là hai cơ chế riêng:

• Quá tải — dòng điện vượt quá dòng định mức I_n của thiết bị nhưng không vượt nhiều, kéo dài trong vài phút tới vài chục phút. Dây dẫn nóng dần, lớp cách điện PVC lão hoá. Trong aptomat, phần tử xử lý tình huống này là rơ-le nhiệt — một lá lưỡng kim cong dần khi nóng rồi đẩy cơ cấu nhả.
• Ngắn mạch — dây pha chạm trực tiếp vào dây trung tính hoặc chạm vỏ, tổng trở mạch giảm gần như bằng không. Dòng điện tăng vọt gấp hàng chục tới hàng trăm lần chỉ trong vài phần nghìn giây. Phần xử lý là cuộn hút điện từ, tác động tức thời.

Đoạn video phía trên là thao tác chập hai đầu dây trong hộp mô phỏng — tạo ra đúng tình huống ngắn mạch, nhưng ở điều kiện có kiểm soát.

Hồ quang điện sinh ra ở đâu

Khi cơ cấu nhả hoạt động, hai tiếp điểm trong aptomat tách rời nhau. Nhưng dòng điện không dừng ngay tại khoảnh khắc đó. Ở hiệu điện thế lưới 220V, lớp không khí trong khe hở vừa mở bị ion hoá và trở thành dẫn điện. Dòng tiếp tục chạy qua khe hở ấy dưới dạng một cột plasma — đó là hồ quang điện.

Hồ quang chỉ tồn tại trong khoảng vài mili-giây, nhưng nhiệt độ lõi của nó rất cao. Đủ để làm nóng chảy kim loại tiếp điểm, và nếu thoát ra ngoài thì đủ để bắt lửa vào vỏ nhựa dây dẫn, bụi gỗ, bụi vải hay hơi dung môi có sẵn trong không khí.

Vì vậy trong mọi aptomat đều có buồng dập hồ quang — các lá thép xếp song song, chia cột hồ quang thành nhiều đoạn ngắn và làm nguội nó. Đây là chi tiết kỹ thuật bắt buộc, không phải tính năng thêm.

Aptomat làm được gì và chưa làm gì

Một MCB thông thường trong tủ điện gia đình làm được:

• Cắt mạch khi quá tải và khi ngắn mạch.
• Dập hồ quang phát sinh bên trong chính nó, trong giới hạn dòng cắt ghi trên thân thiết bị (ký hiệu I_cu hoặc I_cs, đơn vị kA).

Nhưng nó không xử lý hai nhóm tình huống sau:

• Hồ quang phát sinh ngoài aptomat — tại mối nối lỏng trong ổ cắm, tại đầu cốt siết chưa chặt, tại chỗ dây bị gãy lõi còn dính vài sợi. Ở những chỗ này dòng điện vẫn nằm trong ngưỡng bình thường, nên aptomat không có lý do gì để nhảy, trong khi điểm tiếp xúc vẫn phát nhiệt và phóng tia.
• Dòng điện rò — dòng đi ra khỏi mạch qua người hoặc qua vỏ thiết bị. Việc này thuộc về RCCB hoặc RCBO với ngưỡng tác động thường là 30mA, không phải việc của MCB thường.

Nói gọn: aptomat bảo vệ dây dẫn. Muốn bảo vệ người và xử lý điểm tiếp xúc xấu thì cần thêm thiết bị khác.

Thiết bị dập hồ quang khác ở chỗ nào

Nhóm thiết bị MHHVIETNAM phân phối hoạt động theo hướng khác MCB: thay vì chỉ chờ dòng vượt ngưỡng rồi cắt, thiết bị giám sát liên tục dạng sóng dòng điện trên mạch.

Hồ quang do tiếp xúc xấu để lại dấu vết riêng trên dạng sóng — dòng điện bị gián đoạn thành từng nhịp rất ngắn, không đều, khác hẳn dòng hình sin của phụ tải bình thường. Mạch điện tử nhận ra đặc điểm này và ngắt mạch, trước khi dòng kịp tăng tới mức làm aptomat nhảy.

Theo catalog nhà sản xuất, thiết bị hỗ trợ giảm thiểu nguy cơ cháy do chạm chập và tiếp xúc xấu, đồng thời hỗ trợ hạn chế phát sinh tia hồ quang trong quá trình đóng cắt. Đây là chức năng bổ sung cho aptomat, không phải thiết bị thay thế aptomat.

Lắp ở vị trí nào trong tủ điện

Thiết bị lắp tại tủ điện tổng, phía sau aptomat tổng, trên thanh ray DIN như các khí cụ điện khác. Từ vị trí này nó giám sát toàn bộ mạch phía sau, nên không phải lắp riêng cho từng ổ cắm hay từng phòng.

Việc đấu nối phải do thợ điện có chuyên môn thực hiện: cắt điện đầu nguồn, kiểm tra bằng bút thử điện và đồng hồ đo trước khi thao tác, siết đúng lực đầu cốt, kiểm tra lại hệ thống nối đất của công trình. Mối nối lỏng chính là nguyên nhân sinh hồ quang mà bài này đang nói tới — lắp ẩu thì tự tạo thêm một điểm sự cố.

Điều cần nói rõ

Không có thiết bị nào xử lý được mọi tình huống. Thiết bị an toàn điện hỗ trợ giảm thiểu nguy cơ, không thay thế cho hệ thống dây dẫn đúng tiết diện, tủ điện đúng sơ đồ và thói quen dùng điện cẩn thận.

Thao tác trong video do người có chuyên môn thực hiện trong hộp mô phỏng, có thiết bị bảo hộ đi kèm — không tự làm theo tại nhà.

Anh chị đang phân vân tủ điện nhà mình cần lắp thêm gì, hoặc muốn biết aptomat đang dùng thuộc loại nào — gọi cho MHHVIETNAM một câu, em xem giúp.

MHHVIETNAM — ĐIỆN AN TOÀN – NHÀ BÌNH AN.