Ngắn mạch là hiện tượng thường gặp trong hệ thống điện, không chỉ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống và thiết bị mà còn tiềm ẩn nguy hiểm cho con người. Cùng Etinco tìm hiểu ngắn mạch là gì? Nguyên nhân và cách phòng tránh ngắn mạch trong bài viết sau.
Hiện tượng ngắn mạch là gì?
Ngắn mạch hay đoản mạch, chập mạch (short circuit) là hiện tượng dòng điện di chuyển với khoảng cách ngắn hơn so với quy trình dẫn điện bình thường của hệ thống khiển tổng mạch điện nhỏ đi, điện trở của dòng điện giảm xuống. Lúc này, dòng điện trong mạch tăng cao và đi theo một con đường khác.
Ngắn mạch cũng có thể xảy ra khi dây dẫn mang điện nóng chạm vào dây trung tính. Hoặc có những trường hợp ngắn mạch được gây ra có chủ ý, ví dụ, cho mục đích bảo vệ mạch xà beng cảm ứng điện áp.
Khi hiện tượng ngắn mạch xảy ra thường sẽ xuất hiện tiếng nổ hay tiếng chập điện vô cùng lớn. Sau đó nhiệt độ tăng cao sẽ làm cho vỏ dây điện bị cháy nổ, các thiết bị điện liên quan bị chập cháy, hỏng hóc, hoặc gây ra các vị trí ngắn mạch khác.
Nguyên nhân gây ra tình trạng ngắn mạch
Ngắn mạch có thể xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau, như:
- Hở dây dẫn trong môi trường ẩm ướt: Nếu dây dẫn nguồn bị hở, lại gặp tường nhà ẩm, có thể xảy ra chập cháy và gây ngắn mạch.
- Quá tải: Khi thiết bị điện hoạt động vượt quá công suất được thiết kế, mạch điện không thể đáp ứng cũng sẽ gây ngắn mạch.
- Sự tăng đột ngột dòng điện: Dòng điện tăng đột ngột trong mạch điện có thể gây nổ hoặc tạo ra tia lửa điện, gây ngắn mạch.
- Hỏng hóc thiết bị điện: Các thiết bị điện như đèn, đồ gia dụng, ổ cắm điện, công tắc, phích cắm, cầu chì có thể bị lỗi nhưng vẫn nhận điện, tác động ngược lại hệ thống hoặc dây điện quá cũ, hao mòn lớp vỏ cách điện, lõi đồng bên trong bị oxy hóa, dễ chập cháy.
- Đấu nối sai kỹ thuật: Quá trình đấu nối, lắp đặt thiết bị nếu đấu nhầm cực, nhầm tiếp điểm đều có thể điều hướng sai dòng điện.
- Các yếu tố thiên tai mưa gió, sấm sét gây mất điện trực tiếp, hỏng hóc thiết bị điện.
Phân loại hiện tượng ngắn mạch
Ngắn mạch được phân loại thành nhiều dạng khác nhau: ngắn mạch 1 pha, ngắn mạch 3 pha, ngắn mạch 2 pha, ngắn mạch 2 pha chạm đất. Trong đó, ngắn mạch 3 pha là nguy hiểm nhất.
Ngắn mạch 1 pha
Nguyên nhân gây ra hiện tượng ngắn mạch 1 pha là do một pha chập đất hoặc bị chập ở dây trung tính. Trong trường hợp này, dòng điện chỉ chảy qua một pha duy nhất, tạo ra lực điện động lớn và có thể gây cháy nổ hoặc chập cháy thiết bị.
Ngắn mạch 3 pha
Đây là loại ngắn mạch nguy hiểm nhất và có ảnh hưởng nặng nề nhất trong hệ thống điện. Ngắn mạch 3 pha xảy ra khi các dòng điện ba pha chập lại với nhau, tạo thành một mạch ngắn mạch. Khi đó, dòng điện rất lớn chảy qua hệ thống, gây cháy nổ hoặc chập cháy thiết bị.
Ngắn mạch 2 pha
Nguyên nhân gây ra sự cố là khi khi 2 pha chập vào nhau trong hệ thống điện. Khi hai pha này kết hợp, dòng điện tăng đột ngột và tạo ra ngắn mạch.
Ngắn mạch 2 pha chạm đất
Sự cố xảy ra khi 2 pha cùng chạm xuống đất cùng một lúc. Trong trường hợp này, dòng điện từ hai pha này truyền vào đất, gây ra ngắn mạch.
Bảng phân loại hiện tượng ngắn mạch:
| Dạng ngắn mạch | Hình vẽ quy ước | Ký hiệu | Xác suất xảy ra (%) |
| 3 pha |  |
 |
5 |
| 2 pha |  |
 |
10 |
| 2 pha chạm đất |  |
 |
20 |
| 1 pha |  |
 |
65 |
Thông thường các dạng ngắn mạch phải được cô lập khỏi hệ thống ngay lập tức. Nhưng trong lưới áp 35kV-10kV-6kV là lưới trung bình vẫn cho phép tiếp tục vận hành 2h kể từ khi ngắn mạch xảy ra. Sau 2h nếu không phát hiện và khắc phục được sự cố thì hệ thống mới bị cắt điện. Để phát hiện sự cố trên có thể dùng máy biến áp 3 pha tam giác.
Tác hại của ngắn mạch
Ngắn mạch gây ra những tác hại nghiêm trọng đến hệ thống, thậm chí là nguyên nhân gây ra hỏa hoạn, cháy nổ.
- Lực điện động lớn: Ngắn mạch tạo ra dòng điện vượt lớn hơn hàng nghìn lần so với dòng thông thường chỉ trong một phần vài nghìn dây, gây ra lực điện động mạnh, có thể phá hủy cấu trúc của các thiết bị điện.
- Ngắn mạch duy trì: Nếu việc cô lập vùng ngắn mạch bị trễ, mạch điện có thể chuyển sang trạng thái ngắn mạch duy trì, gây hại đến hệ thống điện.
- Tăng nhiệt độ: Dòng điện tăng cao gây tăng nhiệt độ, phá hủy tính cách điện và có thể gây cháy nổ, hỏa hoạn.
- Hồ quang điện: Trong quá trình ngắn mạch, có thể hình thành hồ quang điện, tạo ra lượng nhiệt lớn và gây cháy các chất dễ cháy.
- Hư hỏng thiết bị: Ngắn mạch có thể gây hư hỏng đối với các thiết bị khác trong hệ thống điện. Trong trường hợp hệ thống có trang bị các thiết bị đóng ngắt tiêu chuẩn, ngắn mạch đồng nghĩa với việc mất điện, làm gián đoạn các hoạt động kinh doanh, sản xuất.
- Sụt áp lưới điện: Ngắn mạch có thể gây sụt áp lưới điện, làm động cơ ngừng quay.
- Gián đoạn cung cấp điện: Để loại trừ điểm ngắt mạch, nhiều phần tử của mạng lưới điện phải được cắt ra, gây gián đoạn việc cung cấp điện.
Do đó, ngắn mạch là một vấn đề nghiêm trọng của hệ thống điện. Đồng thời đây cũng là mối nguy hiểm tiềm ẩn đe dọa đến an toàn của con người.
Cách phòng tránh hiện tượng ngắn mạch
Hiện nay, có nhiều thiết bị và biện pháp phòng ngừa ngắn mạch hiệu quả. Bạn có thể tham khảo:
- Sử dụng aptomat: Aptomat là thiết bị tự động ngắt mạch khi phát hiện dòng điện quá tải hoặc ngắn mạch. Vì vậy lắp đặt thêm aptomat sẽ giúp bảo vệ hệ thống và thiết bị khỏi những tác động tiêu cực của ngắn mạch. Những aptomat có chức năng bảo vệ chống ngắn mạch gồm MCB, MCCB và RCBO.
- Lắp đặt cầu chì: Cầu chì có chức năng ngắt mạch khi dòng điện vượt quá giới hạn an toàn, giúp bảo vệ thiết bị và hệ thống điện nên việc lắp đặt cầu chì cũng là một giải pháp ngăn ngừa ngắn mạch.
- Lắp đặt công tắc riêng cho từng thiết bị: Để tránh tác động của ngắn mạch lan tỏa sang các thiết bị khác nên lắp đặt công tắc riêng cho từng thiết bị điện. Điều này giúp cách ly vùng ngắn mạch hiệu quả.
- Lựa chọn dây dẫn và thiết bị điện phù hợp: Khi lắp đặt hệ thống điện, cần lựa chọn dây dẫn và thiết bị điện phù hợp với yêu cầu và nhu cầu sử dụng. Điều này đảm bảo rằng hệ thống điện hoạt động ổn định và an toàn.
- Ngắt thiết bị điện khi không sử dụng: Khi không sử dụng thiết bị điện, nên rút phích cắm ra khỏi ổ cắm. Điều này giảm nguy cơ ngắn mạch và tiếp xúc ngẫu nhiên với dòng điện.
Ngắn mạch là hiện tượng nguy hiểm nên ngay khi xảy ra sự cố, bạn cần ngắt nguồn điện và ngắt các thiết bị tải khỏi hệ thống. Trường hợp ngắn mạch gây ra cháy nổ cần liên hệ ngay các kỹ sư điện để có biện pháp khắc kịp thời.
Bạn có thể tìm hiểu thêm về các sự cố điện khác tại: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/
