Các cách bảo vệ ngắn mạch & quá tải cho mạng điện gia đình

ngắn-mạch-là-gì

Một trong những sự cố điển hình trong hệ thống điện dân dụng là quả tải mạch điện, dẫn đến nóng chảy cách điện của dây và gây ra đoản mạch, chập cháy thậm chí điện giật rất nguy hiểm. Trong bài viết này, SUNWON sẽ nói với bạn đọc các cách bảo vệ hệ thống dây điện khỏi quá tải và ngắn mạch để đảm bảo hệ thống điện đáng tin cậy và an toàn hơn với người dùng.

Tại sao ngắn mạch & quá tải lại nguy hiểm

Để hiểu được sự nguy hiểm của dòng điện chạy qua dây dẫn, bạn cần nhớ 2 định luật vật lý quan trọng, một là định luật Ohm:

Dòng điện trong mạch tỉ lệ thuận với điện áp và tỉ lệ nghịch với điện trở.

Điều này có nghĩa là nếu điện trở trong mạch thấp thì dòng điện sẽ cao và khi điện áp tăng thì dòng điện cũng tăng theo, nhưng trong điều kiện ngắn mạch thì cường độ dòng điện sẽ cực lớn, điện trở trở gần về 0. Lý do là do trong thời gian ngắn mạch, điện trở của mạch kín xấp xỉ bằng:

RSC = R LINES + r + R CONTACT,

trong đó

  • R LINES là điện trở của dây dẫn, phụ thuộc vào tiết diện và chiều dài của chúng (R = po * L/S);
  • r là điện trở trong của nguồn điện, nó phụ thuộc vào thiết kế, hoặc vào mặt cắt ngang của dây trong cuộn dây máy biến áp;
  • RCONTACT – điện trở chuyển tiếp hoặc tiếp điểm – giá trị của nó phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của hai dây dẫn kín.

Kết quả là khi đoản mạch, điện trở trong mạch không đáng kể dẫn đến cường độ dòng điện tăng mạnh, có thể tới hàng trăm, hàng ngàn Ampe.

Định luật thứ 2 cần nhắc đến là định luật Joule-Lenz:

Lượng nhiệt tỏa ra trong một đơn vị thời gian trong đoạn mạch đang xét tỉ lệ với tích bình phương của cường độ dòng điện trong đoạn này và điện trở của tiết diện.

Khi cường độ dòng diện đang rất cao trong khi đó dây dẫn thông thường trong mạng dân dụng chỉ có thể tải tối đa 30 – 60A, dẫn đến dây bị quá tải cực nhanh, hậu quả là cách điện bị nóng chảy và chập cháy do nhiệt cao. Quá tải có thể dẫn đến đoản mạch và đoản mạch chắc chắn sẽ gây quá tải cho mạch, hậu quả là gây chập cháy mạch điện và làm hư hỏng các thiết bị điện, thậm chí gây nguy hiểm tới tính mạng của con người.

Có rất nhiều nguyên nhân gây ra hiện tượng quá tải và đoản mạch trong hệ thống điện dân dụng, ví dụ:

  • Phân bổ tải giữa các dây dẫn không đúng;
  • Nhiều thiết bị chiếu sáng có mức tiêu thụ năng lượng cao;
  • Hệ thống dây điện đã cũ;
  • Tiết diện dây dẫn quá nhỏ;
  • Vật liệu dây dẫn chất lượng kém (không phải đồng, nhôm nguyên chất).

Điều đáng nói là hầu hết mọi người chưa được trang bị đầy đủ kiến thức cơ bản về an toàn điện dân dụng nên mức độ thiệt hại do quá tải & ngắn mạch thường là rất lớn. Chính vì thế dưới đây sẽ là những kiến thức an toàn điện giúp bảo vệ mạng điện khỏi bị quá tải & ngắn mạch mà bạn phải biết để có hướng sửa chữa, thay thế, bổ sung các thiết bị bảo vệ cho mạng điện.

Phương pháp bảo vệ quá tải & ngắn mạch cho dây điện

1. Chọn đúng tiết diện dây dẫn

Tiết diện dây dẫn được hiểu là diện tích mặt cắt của ruột dẫn trong dây điện, và vì ruột dẫn dây thường có hình tròn nên tiết diện dây dẫn được tính theo diện tích hình tròn. Việc lựa chọn tiết diện dây thường dựa trên cường độ dòng điện tổng của dây, ví dụ bạn muốn dây điện tổng vào nhà phải tải được dòng điện có cường độ 60A thì tiết diện dây dẫn phải là bao nhiêu?

Giải sử đối với dây lõi đồng, dây 1.5mm2 có thể tải tối đa dòng điện 15A thì có nghĩa là bạn cần dây có tiết diện ít nhất 4mm2 để tại được dòng điện 60A. Có thể dễ dàng tính ra cường độ dòng điện tối đa trong mạch bằng công thức I = P/ U trong đó U là điện áp 220V còn P là tổng công suất sử dụng của các thiết bị điện cùng một lúc. Công suất tối đa của thiết bị được ghi trên vỏ thiết bị.

Để lựa chọn được tiết diện dây dẫn phù hợp, bạn có thể đọc thêm bài viết sau: Tính tiết diện dây theo cường độ dòng điện tải.

tiết-diện-dây-dẫn-là-gì
tiết-diện-dây-dẫn-là-gì

2. Lắp đặt bộ ngắt mạch

Bộ ngắt mạch (cầu dao), tiếng Anh là Circuit Breaker, là thiết bị chuyển mạch chính được lắp vào đầu tiên trong mạch điện dân dụng để bảo vệ hệ thống dây điện khỏi quá tải và ngắn mạch. Đây gần như là thiết bị bắt buộc phải trong nhiều quy định an toàn điện của Việt Nam, ví dụ TCVN 6592-2 : 2000 đối với aptomat.

Cấu tạo cơ bản của thiết bị này là một bộ nhả điện từ (một cuộn dây điện từ có lõi bên trong) trong thiết bị và nó được thiết kế mức giới hạn dòng điện cho phép của mạch điện, có nghĩa là nếu dòng điện chạy qua dây dẫn vượt qua ngưỡng cho phép của thiết bị này thì bộ nhả điện từ sẽ đẩy lõi ra và chuyển mạch sang cơ chế mở (tức là ngắt mạch). Thời gian để thiết bị ngắt mạch rất nhanh, có thể chỉ mất tối đa 1 – 2s nên sẽ đảm bảo an toàn cho mạch điện khi xảy ra hiện tượng quá tải hoặc ngắn mạch.

Thiết bị này thường được lắp ở các đầu dây tổng trong mạng điện, ví dụ dây tổng vào nhà và dây tổng vào các phòng. Khi thiết bị này ngắt mạch thì bạn sẽ phải đóng lại mạch bằng tay, trước đó nên đảm bảo đã liên hệ với thợ điện để tìm và khắc phục sự cố dẫn đến ngắn mạch hoặc quá tải.

Cầu chì là một thiết bị ngắt mạch cổ thường được sử dụng trong mạch điện cũ ngày xưa, tuy nhiên nó chỉ dùng được 1 lần, trong khi bộ ngắt mạch có thể dùng nhiều lần.

bộ-ngắt-mạch-bảo-vệ-ngắn-mạch,-quá-tải-cho-mạch-điện
bộ-ngắt-mạch-bảo-vệ-ngắn-mạch,-quá-tải-cho-mạch-điện

3. Lắp đặt thiết bị giới hạn công suất

Thiết bị này cũng tương tự như bộ ngắt mạch, nhưng khác với bộ ngắt mạch giám sát cường độ dòng điện thì thiết bị này sẽ đo lường điện áp hoặc công suất tiêu thụ của mạch điện. Nếu điện áp hoặc công suất tiêu thụ vượt quá ngưỡng cho phép trong mạch điện (ví dụ khi điện áp của mạch >250V hoặc khi công suất tải >20000W) thì thiết bị sẽ ngắt tải một lúc, sau đó tự động kết nối lại khi điện áp hoặc công suất tiêu thụ trở về ngưỡng bình thường.

Thiết bị này hiện nay vẫn còn khá mới lạ trong mạng điện dân dụng, nhưng nó đã được sử dụng trong mạng lưới công trình hoặc chung cư tòa nhà thậm chí các đơn vị điện lực, bạn có thể tham khảo các thiết bị như OM-110 cho điện một pha hoặc OM-310 cho điện ba pha… Đối với các thiết bị giới hạn công suất dùng trong gia đình, nó sẽ ngắt điện nếu điện áp giảm xuống dưới 160V hoặc vượt quá 260V.

3. Lắp RCD – Thiết bị chống rò điện

RCD là viết tắt của từ Residual-current device, là một thiết bị chống rò điện trong mạch điện. Đây không hẳn là một thiết bị bảo vệ ngắn mạch và quá tải mà nó chỉ có tác dụng ngắt mạch khi phát hiện dòng điện rò. Dòng điện rò được hiểu là dòng điện chạy ra từ các thiết bị điện xuống đất, có thể là máy giặt, tủ lạnh, lò vi sóng, các thiết bị nhà tắm, khi tay người chạm vào vỏ thiết bị sẽ bị giật. Do đó thiết bị này cơ bản chỉ bảo vệ con người khỏi bị giật khi vô tình chạm tay vào các thiết bị rò điện, nhưng nó cũng là thiết bị không thể thiếu trong mạch điện gia đình, được quy định trong QCVN 12:2014/BXD.

Thiết bị này hoạt động bằng cách đo cường độ dòng điện của dây pha và dây trung tính, nếu có chênh lệch cường độ giữa hai dây này thì có nghĩa là có rò điện. Thiết bị sẽ ngắt mạch trong thời gian rất nhanh, thường tối đa 1 – 2s.

Điều này đảm bảo sự an toàn cho con người, cũng như giảm nguy cơ phát triển thêm rò rỉ thành đoản mạch nếu lớp cách nhiệt bị hỏng, điều này đặc biệt quan trọng trong một ngôi nhà gỗ chẳng hạn.

thiết-bị-RCD-là-bắt-buộc-trong-lắp-đặt-hệ-thống-điện-gia-đình
thiết-bị-RCD-là-bắt-buộc-trong-lắp-đặt-hệ-thống-điện-gia-đình

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

.
.