Ngắn mạch là gì?
Ngắn mạch (short circuit) là sự cố điện xảy ra khi dây pha tiếp xúc trực tiếp với dây pha khác, dây trung tính hoặc đất (vỏ kim loại nối đất) với điện trở gần bằng 0. Kết quả là dòng điện tăng đột ngột lên mức rất lớn — gọi là dòng ngắn mạch Icc.
Không giống quá tải (dòng tăng chậm 10–50%), ngắn mạch xảy ra tức thì và dòng có thể tăng lên hàng nghìn đến hàng chục nghìn Ampere trong vài mili-giây.
Dòng ngắn mạch — con số thực tế
| Vị trí | Dòng ngắn mạch Icc xấp xỉ |
|---|---|
| Trạm biến áp 250kVA, đầu cực hạ thế | 8–15 kA |
| Tủ điện tổng (MDB) nhà xưởng nhỏ | 6–10 kA |
| Tủ điện tổng nhà ở (cách trạm 50–100m) | 3–8 kA |
| Tủ điện phân phối tầng (cuối đường dây dài) | 1–3 kA |
| Ổ cắm cuối mạch nhánh | 0,5–2 kA |
CB (Circuit Breaker) phải có khả năng cắt dòng ngắn mạch Icu ≥ Icc thực tế tại điểm lắp đặt. MCB dân dụng thường có Icu = 6kA hoặc 10kA. MCCB công nghiệp từ 25kA đến 100kA.
Các loại ngắn mạch
- Ngắn mạch 3 pha (L1-L2-L3): Nặng nhất, dòng lớn nhất, chiếm khoảng 5% sự cố thực tế
- Ngắn mạch 2 pha (L-L): Dòng bằng ~87% ngắn mạch 3 pha
- Ngắn mạch 1 pha-đất (L-E): Phổ biến nhất (65–70% sự cố), dòng phụ thuộc trở kháng đất
- Ngắn mạch 2 pha-đất: Kết hợp L-L và L-E
Nguyên nhân ngắn mạch thường gặp
- Chuột cắn đứt dây điện, lõi pha chạm vỏ dây
- Cách điện dây già hóa, bong tróc do nhiệt
- Nước thấm vào hộp điện, tủ điện
- Đóng nối sai dây khi lắp đặt hoặc sửa chữa
- Thiết bị điện bị hỏng bên trong (tụ điện nổ, motor cháy)
- Dây điện bị kẹp, đâm vào khi thi công
Thiết bị bảo vệ ngắn mạch
CB (Circuit Breaker — Aptomat): Khi dòng ngắn mạch đạt ngưỡng, cơ cấu từ (magnetic trip) trong CB kéo tiếp điểm mở ra trong vòng <20ms. Đây là bảo vệ chính trong hầu hết hệ thống điện nhà ở và công nghiệp.
Cầu chì (Fuse): Phần tử dây chì tan chảy khi dòng vượt định mức. Không tái đóng được — phải thay thế. Phản ứng nhanh hơn CB trong trường hợp dòng rất lớn (cầu chì HRC cho bảo vệ bán dẫn).
Lưu ý khi chọn CB: Không chỉ chọn theo dòng định mức (In) mà phải kiểm tra Icu ≥ dòng ngắn mạch tại điểm lắp. CB 32A có Icu = 6kA đặt tại tủ có Icc = 10kA — CB sẽ phát nổ khi ngắn mạch.