Ngắn mạch là gì? Nguyên nhân và hướng dẫn phòng tránh

Ngắn mạch hay đoản mạch, chập điện xảy ra khi mạch điện dẫn dòng điện qua một con đường khác mà tại đó không có hoặc có trở kháng điện thấp. Tình trạng này rất hại cho dây điện nói riêng và hệ thống điện liên quan nói chung. Bài viết sau đây từ BTB Electric sẽ giúp bạn hiểu rõ tác hại của ngắn mạch và cách phòng tránh.

Hiện tượng ngắn mạch là gì?

Ngắn mạch là hiện tượng dòng điện di chuyển giữa 2 đầu cực với khoảng cách ngắn hơn so với quy trình dẫn điện của hệ thống. Hiện tượng này còn gọi là đoản mạch hay chập điện. Khi xảy ra ngắn mạch, tổng mạch điện nhỏ dần đi và cường độ dòng điện tăng cao đột ngột, dòng điện đi theo một con đường khác.

Khi xảy ra ngắn mạch thường kèm với tiếng nổ lớn là tiếng chập điện, kèm ánh sáng từ vị trí nổ. Sau đó các thiết bị điện liên quan sẽ ảnh hưởng như cháy dây điện do nhiệt tăng cao, mất điện vào các thiết bị phụ tải hoặc dẫn tới các vị trí ngắn mạch khác.

Trong trường hợp thực tế, ngắn mạch không chủ ý trên các thiết bị điện thường xảy ra do phần cách điện bị phá vỡ hoặc khi vật liệu dẫn điện chạm vào vật liệu dẫn điện khác, điều hướng dòng điện sai hướng so với dự định.

Nguyên nhân khiến hệ thống bị ngắn mạch

Bản chất của ngắn mạch là dây dẫn điện bị dính vào nhau khiến điện trở của mạch giảm sâu. Nhưng sâu xa hơn có nhiều nguyên nhân dẫn tới ngắn mạch như:

• Dây điện quá cũ, hao mòn lớp vỏ cách điện, lõi đồng bên trong bị oxy hóa, dễ chập cháy.
• Đấu dây điện sai cách, đấu nhầm cực, đấu nhầm tiếp điểm khiến các dây dính vào nhau, điều hướng sai dòng điện.
• Thiết bị điện phụ tải công suất quá cao, gây quá tải và chập cháy.
• Dây điện bị hở, gặp môi trường ẩm ướt làm đoản mạch.
• Một số thiết bị tiêu thụ điện bị hỏng nhưng vẫn nhận điện, tác động ngược lại hệ thống.
• Các yếu tố thiên tai như mưa, sấm sét vào hệ thống điện là hỏng lớp vỏ cách điện, chập cháy, trực tiếp gây mất điện và hỏng thiết bị điện.

Phân loại hiện tượng ngắn mạch

Trong mạch điện, sự cố ngắn mạch có thể xảy ra giữa hai dây pha, giữa dây pha và dây trung tính hay giữa dây pha và dây nối đất. Hiện tượng này diễn ra ở cả mạch điện 3 pha và mạch 1 pha. 

Đa phần các trường hợp này sản sinh dòng điện rất cao và nhanh chóng kích hoạt tính năng ngắt mạch trên các thiết bị bảo vệ. Mặt khác có thể xảy ra ngắn mạch giữa dây trung tính và dây nối đất hoặc giữa hai dây dẫn cùng pha. Các trường hợp này cũng nguy hiểm với đặc trưng khó phát hiện do chưa thể ngay lập tức dẫn tới dòng điện cường độ lớn.

Tác hại của ngắn mạch

Mạch ngắn có thể là nguồn gốc sản sinh hồ quang điện. Hồ quang là dạng plasma bị ion hóa nóng, có tính dẫn điện cao và tồn tại ngay cả khi một lượng vật liệu ban đầu từ dây dẫn đã bay hơi. Hồ quang điện dẫn tới xói mòn về mặt vật liệu. Nhiệt độ hồ quang rất cao (hàng chục nghìn độ C) khiến kim loại tiếp xúc gần bị nóng chảy và tan đi theo dòng điện hay vào không khí. (Theo Wikipedia)

Dòng điện ngắn mạch có đặc trưng lớn hơn hàng nghìn lần so với dòng thông thường chỉ trong một phần vài nghìn dây. Dòng điện này khiến các bộ phận mạch nóng lên nhanh chóng (vị trí mạch ngắn, các tiếp điểm, các mối nối). Nếu mạch ngắn diễn ra trong thời gian đủ lâu để nhiệt lượng và hồ quang sản sinh đủ lớn sẽ dẫn tới hỏa hoạn.

Trong hệ thống điện công nghiệp, dòng mạch ngắn phát sinh các lực động học khiến các dây dẫn bị bung ra. Các dây cáp, thanh cái có thể bị hỏng do các lực này. 

Với các mạch điện trang bị thiết bị đóng ngắt tiêu chuẩn, dòng ngắn mạch khiến các thiết bị này ngắt mạch để đảm bảo an toàn. Điều này đồng nghĩa hệ thống sẽ mất điện, làm gián đoạn các hoạt động sinh hoạt, sản xuất và kinh doanh.

Hướng dẫn phòng tránh ngắn mạch

Ngắn mạch có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng, vì vậy cần có những biện pháp phòng tránh:

• Sử dụng aptomat: Aptomat tự động ngắt mạch khi có dòng điện quá lớn chạy qua, giúp bảo vệ các thiết bị điện và hệ thống điện khỏi sự cố ngắn mạch. Những aptomat có chức năng bảo vệ chống ngắn mạch gồm MCB, MCCB và RCBO.
• Thường xuyên kiểm tra hệ thống điện: Kiểm tra định kỳ để phát hiện kịp thời các vấn đề về dây điện, đảm bảo lớp cách điện còn hoạt động tốt và các thiết bị điện hoạt động bình thường.
• Chọn dây điện phù hợp: Sử dụng dây điện có tiết diện phù hợp với công suất tải tiêu thụ để tránh tình trạng quá tải gây ngắn mạch.
• Ngắt và rút thiết bị điện khi không sử dụng: Trừ những thiết bị cần duy trì nguồn điện liên tục như tủ lạnh, hãy ngắt và rút các thiết bị điện khi không dùng đến.

Khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch, bạn cần nhanh chóng ngắt điện và ngắt kết nối các thiết bị tải khỏi hệ thống. Việc này sẽ hạn chế tối đa hư hại điện. 

Bạn đọc có thể tham khảo các bài viết từ BTB Electric về các hiện tượng điện khác tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/