Hiện tượng hồ quang điện là một trong những sự cố công nghiệp phá hủy nhất mà bạn có thể gặp phải. Trong tích tắc, thiết bị đóng cắt của bạn có thể bị phá hủy, thiết bị hạ nguồn bị hư hại nghiêm trọng, hoạt động bị ngừng trệ trong vài ngày hoặc vài tuần, và nhân viên có thể bị thương nặng hoặc tử vong.
Trong một số cơ sở hoặc ứng dụng, rủi ro tiềm ẩn của hiện tượng hồ quang điện rất thấp; thiết bị đóng cắt thông thường (không được bảo vệ khỏi hồ quang) có thể được sử dụng với rủi ro tối thiểu. Tuy nhiên, trong hầu hết các ứng dụng, việc dựa vào thiết bị có tính năng được thiết kế để giảm thiểu nguy cơ hồ quang điện là hợp lý hơn nhiều - cung cấp một chính sách "bảo hiểm" thận trọng chống lại hậu quả thảm khốc của sự cố hồ quang.
Tiềm năng phá hủy là rất lớn. Năng lượng được giải phóng trong hiện tượng hồ quang điện ở thiết bị đóng cắt 11kV tương đương với năng lượng cần thiết để phóng sáu tàu con thoi vũ trụ. Nhiệt độ có thể đạt tới 20.000°C - nóng gấp năm lần bề mặt của mặt trời - đủ để bay hơi kim loại.
Sự cố hồ quang có thể hiếm xảy ra, nhưng chúng đại diện cho loại sự cố nghiêm trọng nhất có thể xảy ra trong hệ thống thiết bị đóng cắt. Nguyên nhân tiềm tàng rất đa dạng, bao gồm lỗi do con người (thường gặp nhất), sự hỏng hóc kỹ thuật/thiết bị, và các yếu tố môi trường.
Bạn có thể chọn từ nhiều phương pháp để giảm rủi ro hư hại và chấn thương do hồ quang điện. Ba phương pháp phổ biến nhất được mô tả dưới đây.
Bảo vệ Hồ Quang Nội Bộ Bất Hợp
Với bảo vệ hồ quang nội bộ bất hợp, sự cố hồ quang được ngắt sau khi nó xảy ra bởi các rơ le bảo vệ thông thường. Thời gian trung bình giữa khởi phát hồ quang và rơ le nhảy dao động từ 100 đến 1.000 miligiây (ms) - thực sự chỉ trong thời gian nháy mắt, thường được đo từ 100 đến 400 ms.
Mặc dù thời gian này cực kỳ ngắn, sự kiện hồ quang chắc chắn sẽ gây đủ thiệt hại để yêu cầu sửa chữa hoặc thay thế các phần của thiết bị đóng cắt. Các quy trình sản xuất phụ thuộc vào thiết bị đóng cắt cũng có thể bị gián đoạn nghiêm trọng.
Thiết bị đóng cắt có bảo vệ hồ quang nội bộ bất hợp bao gồm một loại hệ thống đường ống cung cấp "đường thoát" cho khí áp suất cao, nhiệt độ cao, và có thể độc hại. Một số thiết bị đóng cắt bao gồm đường ống dẫn đến khu vực bên ngoài. Giải pháp này thường được sử dụng trong các phòng thiết bị đóng cắt nhỏ. Nếu thiết bị đóng cắt được đặt trong một phòng lớn hơn hoặc xa các bức tường bên ngoài, hệ thống đường ống có thể xả vào phòng nơi thiết bị đóng cắt được lắp đặt.
Cả hai chiến lược thông gió đều giảm hoặc loại bỏ sự phun ra của khí hồ quang từ phía trước của thiết bị đóng cắt, giúp giảm thiểu chấn thương tiềm tàng. Chúng cũng giúp phân tán áp lực nổ, giảm thiểu thiệt hại nội bộ cho thiết bị đóng cắt.
Ngắt Hồ Quang Nội Bộ Chủ Động
Trong thiết bị đóng cắt được trang bị ngắt hồ quang nội bộ chủ động, mạch bảo vệ hoạt động độc lập với rơ le bảo vệ. Thời gian ngắt hồ quang điển hình là khoảng 60-80 ms, đó là tổng thời gian cần thiết để phát hiện hồ quang, khởi động rơ le cắt mạch, và hoàn thành hoạt động của rơ le.
Công nghệ cảm biến gửi tín hiệu đến rơ le cắt mạch phía thượng lưu để ngắt mạch, phát hiện hồ quang rất nhanh. Hai phương pháp phát hiện hồ quang phổ biến là thiết bị cảm biến dòng điện và/hoặc cảm biến ánh sáng quang học "nhìn thấy" tia chớp. Thời gian phản hồi nhanh hơn so với bảo vệ hồ quang nội bộ bất hợp, nhưng vẫn không đủ để ngăn chặn thiệt hại và chấn thương tiềm tàng đáng kể.
Nói chung, rơ le cắt mạch hoạt động bằng lò xo có thể tăng thời gian nhảy khi chúng già đi, dẫn đến thời gian dập hồ quang dài hơn. Thời gian nhảy dài hơn được liên kết trực tiếp với thiệt hại hồ quang điện tăng lên. Điều này không phải là vấn đề với rơ le cắt mạch từ tính, vốn không chậm lại theo thời gian.
Loại Bỏ Hồ Quang Chủ Động
Hai phương pháp trên giúp giảm thiểu thiệt hại và chấn thương do hồ quang, nhưng cần lưu ý rằng cả hai đều phản ứng - chúng chỉ phản ứng sau khi hồ quang đã xảy ra. Phương pháp thứ ba, loại bỏ hồ quang chủ động, được thiết kế để phản ứng nhanh đến mức gần như hoàn toàn loại bỏ hồ quang.
Về mặt kỹ thuật, giống như các phương pháp trước, nó cũng phản ứng với hồ quang một khi nó xảy ra, nhưng phản ứng của nó cực kỳ nhanh chóng đến mức thiệt hại cho thiết bị đóng cắt thường là tối thiểu, và rủi ro chấn thương cho nhân viên là không đáng kể hoặc không tồn tại. Nó đạt được phản ứng nhanh hơn đáng kể - thường ít hơn 1,5 ms và không bao giờ vượt quá 4 ms. Thay vì nhảy rơ le cắt mạch phía thượng lưu, nó sử dụng Công tắc Gắn Mạch Siêu Nhanh (UFES) để khởi tạo ngắn mạch ba pha được nối đất khi sự cố hồ quang xảy ra.
UFES, kết hợp với việc phát hiện sự cố nhanh chóng và đáng tin cậy thông qua các phương pháp cảm biến khác nhau, giúp đảm bảo rằng sự cố hồ quang được dập tắt gần như ngay lập tức sau khi nó xảy ra. Điều này dẫn đến sự giảm đột ngột về nhiệt và áp lực. Việc đặt lại thiết bị đóng cắt thường chỉ yêu cầu lau chùi bên trong và thay thế các phần chuyển mạch chính - tất cả đều có thể được hoàn thành trong vài giờ.
Tóm Lược
Nếu có hỏa hoạn xảy ra trong nhà của bạn, việc có hệ thống phát hiện và báo động ngay lập tức thông báo cho lực lượng cứu hỏa, đưa họ đến trong vài phút, là điều an tâm. Nhưng thậm chí còn an tâm hơn nữa là hệ thống ngăn chặn hỏa hoạn từ đầu. Điều này tương tự như cách loại bỏ hồ quang chủ động phân biệt mình so với các phương pháp quản lý sự cố hồ quang khác.
Loại bỏ hồ quang chủ động có thể coi là phương pháp hiệu quả nhất để giảm thiểu nguy cơ hồ quang điện, mặc dù nó có chi phí cao hơn một chút so với các phương pháp bảo vệ khác. Đối với thiết bị đóng cắt không có thiết kế bảo vệ hồ quang, loại bỏ hồ quang chủ động đại diện cho một khoản đầu tư tương đối nhỏ so với giá trị của thiết bị đóng cắt mà nó bảo vệ. Khi đánh giá chi phí-lợi ích, cũng cần xem xét các chi phí bổ sung phát sinh từ sự gián đoạn sản xuất hoặc quy trình sau sự cố hồ quang.
Để giúp cung cấp mức độ bảo vệ cao nhất cho nhân viên và thiết bị đóng cắt của bạn, và để giảm thiểu rủi ro gián đoạn hoạt động, loại bỏ hồ quang chủ động thông qua công tắc gắn mạch siêu nhanh là lựa chọn đúng cho thiết bị đóng cắt của bạn.
