Hồ quang điện là gì?

Arc flash hay còn gọi là hồ quang điện là ánh sáng và nhiệt được tạo ra do sự cố hồ quang (đôi khi được gọi là phóng điện hồ quang), một loại nổ hoặc phóng điện xảy ra do kết nối không khí với đất hoặc một pha điện áp khác trong hệ thống điện.

Hồ quang điện khác với vụ nổ hồ quang, là sóng xung kích siêu thanh được tạo ra khi các dây dẫn và không khí xung quanh bị hồ quang làm nóng, trở thành plasma lan tỏa nhanh chóng. Cả hai đều là một phần của cùng một sự cố hồ quang điện và thường được gọi đơn giản là hồ quang điện, nhưng về mặt an toàn, chúng thường được xử lý riêng biệt.

Định nghĩa

Hồ quang điện là kết quả của sự cố hồ quang điện. Sự cố hồ quang điện xảy ra do phóng điện giữa hai hoặc nhiều dây dẫn được kết nối không đúng cách, chẳng hạn như dây bị sờn. Bụi hoặc hơi ẩm cũng có thể gây ra hồ quang điện giữa các dây dẫn, điều này giải thích tại sao đường dây điện cao thế sẽ phát sáng trong thời tiết sương mù.

Biện pháp phòng ngừa hồ quang điện

Chuyển mạch

Một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra thương tích do hồ quang điện xảy ra khi bật mạch điện, đặc biệt là khi cầu dao tự động bị nhảy. Cầu dao tự động bị nhảy thường báo hiệu sự cố đã xảy ra ở đâu đó trên đường dây điện, ngay từ tủ điện. Sự cố thường phải được cách ly trước khi bật nguồn, nếu không hồ quang điện có thể dễ dàng xảy ra.

Đóng cắt điện 

Một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra tai nạn hồ quang điện xảy ra khi đóng mạch điện, đặc biệt là khi đóng lại cầu dao tự ngắt sau khi nó đã bị nhảy.

Việc cầu dao tự ngắt bị nhảy thường là dấu hiệu cho thấy có sự cố ở mạch điện phía sau tủ phân phối, và cần phải cô lập sự cố đó trước khi đóng điện trở lại. Nếu không, hồ quang điện có thể dễ dàng phát sinh.

Thông thường, động cơ điện bị chập vòng dây hoặc máy biến áp công suất bị ngắn mạch là nguyên nhân chính gây ra tình trạng này, vì chúng có thể hút một dòng điện đủ lớn để duy trì hồ quang nguy hiểm.

Các động cơ trên 2 mã lực (HP) thường được trang bị khởi động từ, vừa giúp cách ly người vận hành khỏi tiếp điểm mang năng lượng cao, vừa cho phép tự ngắt contactor khi cầu dao bị nhảy, nhằm đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

Kiểm tra trực tiếp

Khi tiến hành kiểm tra trên các mạch điện có điện áp cao, kỹ thuật viên phải tuân thủ các biện pháp an toàn trong việc bảo dưỡng và sử dụng thiết bị kiểm tra, đồng thời giữ khu vực làm việc sạch sẽ và không có vật cản. Kỹ thuật viên sẽ sử dụng các thiết bị bảo hộ như găng tay cao su và các thiết bị bảo vệ cá nhân khác để tránh gây ra hồ quang điện, cũng như bảo vệ bản thân khỏi bất kỳ hồ quang nào có thể phát sinh trong quá trình kiểm tra.

Bảo vệ an toàn nhân viên khỏi nguy cơ hồ quang điện

Có nhiều phương pháp bảo vệ nhân viên khỏi nguy cơ hồ quang điện. Điều này có thể bao gồm việc nhân viên mặc thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE) chống hồ quang điện hoặc sửa đổi thiết kế và cấu hình của thiết bị điện. Cách tốt nhất để loại bỏ nguy cơ hồ quang điện là ngắt điện thiết bị điện khi tương tác với nó, tuy nhiên, việc ngắt điện thiết bị điện tự nó đã là một nguy cơ hồ quang điện.

Trong trường hợp này, một trong những giải pháp mới nhất là cho phép người vận hành đứng cách xa thiết bị điện bằng cách vận hành thiết bị từ xa, điều này có thể được thực hiện với thiết bị có công tắc điều khiển từ xa hoặc với giá đỡ từ xa.

Thiết bị bảo vệ chống hồ quang điện

Với nhận thức ngày càng tăng gần đây về mối nguy hiểm của hồ quang điện, đã có nhiều công ty cung cấp thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE) chống hồ quang điện, chẳng hạn như quần áo, áo liền quần, mũ bảo hiểm, ủng và găng tay.

Hiệu quả của thiết bị bảo hộ được đo bằng định mức hồ quang điện. Định mức hồ quang điện là khả năng chống chịu năng lượng sự cố tối đa của vật liệu trước khi bị phá vỡ (lỗ thủng trên vật liệu) hoặc cần thiết để xuyên qua và gây ra 50% khả năng bỏng cấp độ hai.

Giảm thiểu nguy cơ của hồ quang điện bằng thiết kế

Ba yếu tố chính quyết định cường độ ảnh hưởng của hồ quang điện đối với người lao động. Các yếu tố này bao gồm:

• Lượng dòng điện sự cố có trong hệ thống
• Thời gian cho đến khi sự cố hồ quang điện được loại bỏ
• khoảng cách từ người lao động đến hồ quang điện. 

Có thể áp dụng nhiều lựa chọn thiết kế và cấu hình thiết bị khác nhau để tác động đến các yếu tố này, từ đó giảm thiểu nguy cơ hồ quang điện.

Dòng điện sự cố

Dòng điện sự cố có thể được hạn chế bằng cách sử dụng các thiết bị giới hạn dòng điện như cầu dao giới hạn dòng điện, điện trở nối đất, cuộn dây dập hồ quang hoặc cầu chì. Nếu dòng điện sự cố được giới hạn ở mức 5 ampe hoặc thấp hơn, nhiều sự cố tiếp đất sẽ tự dập tắt và không lan truyền thành sự cố pha-pha.

Thời gian hồ quang điện

Thời gian hồ quang điện có thể được giảm bớt bằng cách tạm thời điều chỉnh các thiết bị bảo vệ phía trước xuống mức cài đặt thấp hơn trong thời gian bảo trì, hoặc bằng cách sử dụng hệ thống bảo vệ khóa liên vùng chọn lọc. Trong cơ chế khóa liên vùng chọn lọc, khi bộ ngắt mạch ở phía hạ lưu phát hiện sự cố, nó sẽ gửi tín hiệu đến bộ ngắt mạch ở phía thượng lưu để trì hoãn chức năng ngắt tức thời của bộ này, giúp cô lập sự cố nhanh chóng hơn và giảm thiểu thời gian hồ quang điện.

Khoảng cách

Năng lượng bức xạ do hồ quang điện giải phóng có thể gây thương tích vĩnh viễn hoặc tử vong cho con người ở khoảng cách lên tới 6,1 m (20 feet). Khoảng cách từ nguồn hồ quang điện mà một người không được bảo vệ có 50% khả năng bị bỏng cấp độ hai được gọi là “ranh giới bảo vệ hồ quang”.

Những người thực hiện phân tích nguy cơ hồ quang điện phải xem xét ranh giới này và sau đó phải xác định nên mặc PPE nào trong ranh giới bảo vệ hồ quang điện.

Người vận hành từ xa hoặc robot có thể được sử dụng để thực hiện các hoạt động có nguy cơ cao xảy ra sự cố hồ quang điện, chẳng hạn như lắp đặt cầu dao tự động trên thanh cái điện đang hoạt động. Có sẵn các hệ thống giá đỡ từ xa giúp giữ người vận hành bên ngoài vùng nguy hiểm hồ quang điện.