Trong thiết kế và vận hành tủ trung thế, hiện tượng hồ quang điện nội bộ (Internal Arc Fault) luôn được xem là nguy hiểm nhất. Hồ quang phát sinh khi cách điện bị suy giảm, bụi bẩn, hơi ẩm hoặc thao tác nhầm gây nên phóng điện giữa các phần tử mang điện. Dòng điện hồ quang có thể đạt hàng chục kiloampere, kèm theo nhiệt độ cực cao, áp suất tăng đột ngột và bức xạ sáng mạnh.
Để đánh giá khả năng bảo vệ trong tình huống này, tiêu chuẩn IEC 62271-200 đưa ra phân loại IAC – Internal Arc Classification. Đây là chỉ số cho biết tủ điện có thể chịu được hồ quang nội bộ trong thời gian nhất định mà vẫn bảo đảm an toàn cho người vận hành.
Trong đó, ký hiệu A-FLR mang ý nghĩa: loại A bảo vệ người đứng phía trước tủ (Accessibility A), còn FLR chỉ ra rằng thiết bị đã được thử nghiệm và chịu được hồ quang thoát ra theo ba hướng chính: Front – Lateral – Rear.
Xem thêm
Gradient Điện Thế và những điều cần lưu ý trong hệ thống điện
2 công nghệ then chốt được sử dụng trong các bộ ngắt mạch điện
5 kiểm tra quan trọng nhất cho hệ thống điện
Hiện tượng hồ quang nội bộ và tác động đến người vận hành tủ trung thế
Hồ quang nội bộ thường xảy ra khi có sự cố chạm chập trong ngăn tủ. Nhiệt độ vùng hồ quang có thể lên đến 20.000 °C, làm bốc hơi kim loại đồng và nhôm. Áp suất trong khoang tủ tăng nhanh, tạo thành sóng xung kích đẩy khí nóng và kim loại bắn ra ngoài.
Đối với người đứng gần tủ, nguy cơ bỏng, tổn thương mắt và hô hấp do khí ion hóa là rất lớn. Nhiều sự cố trên thế giới cho thấy chỉ cần một khe hở hoặc nắp tủ không kín, hồ quang có thể phóng thẳng ra trước mặt người thao tác. Chính vì vậy, khái niệm A-FLR không đơn thuần là một thông số kỹ thuật, mà là một cam kết về an toàn sinh mạng cho kỹ sư và công nhân vận hành.
Ý nghĩa của từng thành phần A-FLR
Phân loại A xác định mức bảo vệ cho người ở phía trước tủ. Điều này có nghĩa là khi vận hành hoặc quan sát, nhân viên đứng ngay trước cửa tủ sẽ không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi áp lực và khí hồ quang.
Ký hiệu F (Front) thể hiện tủ chịu được hồ quang thoát về phía trước mà không gây hại ra ngoài. L (Lateral) là khả năng bảo vệ trước hồ quang thoát ngang hai bên, nơi thường có khoảng cách hẹp với các thiết bị khác. R (Rear) là khả năng bảo vệ với hồ quang thoát về phía sau, vị trí sát tường hoặc hành lang cáp.
Như vậy, A-FLR đảm bảo bao trùm toàn bộ môi trường lắp đặt tủ, từ mặt trước nơi vận hành, hai bên tủ đến mặt sau thường nằm gần tường. Với ba hướng này, nhà sản xuất chứng minh rằng thiết bị đã qua thử nghiệm mô phỏng hồ quang nội bộ, đáp ứng mức chịu đựng áp lực và nhiệt trong khoảng thời gian định mức (thường 1 giây).
Kết quả thử nghiệm theo IEC 62271-200
Theo tiêu chuẩn, thử nghiệm A-FLR bao gồm việc tạo hồ quang giả định bên trong tủ với dòng điện ngắn mạch định mức (ví dụ 16 kA trong 1 giây). Các cảm biến đặt bên ngoài để đo áp suất, nhiệt độ và mảnh vụn. Tủ chỉ đạt chứng nhận nếu đáp ứng đầy đủ bốn tiêu chí: cửa không bị bật tung, không có mảnh nóng bắn ra, áp suất thoát được dẫn hướng an toàn và người vận hành không chịu ảnh hưởng nhiệt nguy hiểm.
Trong ví dụ thiết bị Schneider dán nhãn A-FLR, giá trị ghi rõ IAC 16 kA/1s. Điều này nghĩa là tủ chịu được sự cố hồ quang với dòng ngắn mạch 16 kA trong thời gian 1 giây, vẫn bảo đảm an toàn cho con người. Đây là thông số quan trọng trong thiết kế hệ thống điện trung thế ở đô thị, nơi yêu cầu cao về mật độ lắp đặt và an toàn lao động.
Tầm quan trọng thực tiễn đối với người vận hành
Trong thực tế, kỹ sư vận hành thường phải thao tác đóng cắt ngay trước mặt tủ. Nếu không có chứng nhận A-FLR, nguy cơ tổn thương khi hồ quang xảy ra là rất cao. Bằng việc lựa chọn tủ trung thế đạt A-FLR, đơn vị vận hành bảo đảm rằng nhân viên được bảo vệ ở mức cao nhất, hạn chế rủi ro tai nạn lao động nghiêm trọng.
Ngoài ra, A-FLR còn giúp hệ thống điện đáp ứng yêu cầu pháp lý về an toàn công nghiệp và tiêu chuẩn quốc tế. Các cơ quan kiểm định thường yêu cầu chứng chỉ này trong hồ sơ nghiệm thu để bảo đảm rằng thiết bị đạt chuẩn IEC 62271-200.
A-FLR không chỉ là một ký hiệu kỹ thuật trên nhãn tủ trung thế mà còn là minh chứng cho sự an toàn của người vận hành. Việc lựa chọn thiết bị đạt chuẩn A-FLR giúp giảm thiểu hậu quả của hồ quang nội bộ, bảo vệ sinh mạng con người và đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt trong thiết kế, lắp đặt hệ thống điện.
Trong bối cảnh vận hành lưới điện đô thị và công nghiệp ngày càng phức tạp, A-FLR trở thành tiêu chí bắt buộc để bảo đảm an toàn lao động và độ tin cậy cho toàn bộ hệ thống.