Tầm quan trọng của việc giảm nhẹ sự cố Hồ quang điện

17/07/2017
Thiết bị ngắt điện không giúp các cơ sở sản xuất tránh khỏi việc chịu trách nhiệm tiến hành phân tích sự cố hồ quang điện hoặc cung cấp các phương tiện bảo vệ cá nhân cần thiết (Personal Protective Equipment – PPE).

Trong khi mối đe dọa từ sốc điện và điện giật do vô tình tiếp xúc với những bộ phận có điện đã được công nhận từ rất lâu, những nguy cơ sự cố hồ quang điện và nổ hồ quang mới chỉ được đưa vào trong các tiêu chuẩn an toàn điện trong thời gian gần đây. Cơ quan An toàn và Sức khoẻ Nghề nghiệp (The Occupational Safety and Health Administration – OSHA) đưa ra những yêu cầu bắt buộc thi hành trong các tiêu chuẩn an toàn điện nơi làm việc, cụ thể trong tiêu chuẩn 70E của Hội Phòng Cháy Quốc gia (National Fire Protection Association – NFPA): Tiêu chuẩn An toàn Điện tại Nơi làm việc®.

Dựa trên những hướng dẫn cơ bản của NFPA 70E-Phiên bản 2015,  có thể thiết lập được theo một quy trình năm bước:

Bước 1: Xây dựng và kiểm toán một chính sách Thực hành Làm việc An toàn Điện (Electrical Safe Work Practices – ESWP).

Bước 2: Tiến hành một nghiên cứu hệ thống điện để xác định mức độ hiện tại của các mối nguy sự cố hồ quang điện và dán nhãn thiết bị.

Bước 3: Đảm bảo các nguồn cung cấp phương tiện bảo vệ cá nhân phù hợp (Personal Protective Equipment – PPE).

Bước 4: Định kỳ tiến hành tập huấn an toàn và đánh giá nhân viên.

Bước 5: Bảo dưỡng tất cả các thành phần của hệ thống phân phối điện.

Các công ty có thể tiến hành thêm các bước bổ sung để giảm thiểu các nguy cơ xảy ra sự cố hồ quang điện. Phần còn lại của bài báo này sẽ tập trung vào việc giảm nhẹ các nguy cơ sự cố hồ quang điện, đặc biệt là kiểm soát kỹ thuật.

Giảm nhẹ sự cố hồ quang điện là gì?

Theo từ điển Webster, giảm nhẹ được định nghĩa là “làm cho nhẹ hơn, ít nghiêm trọng hoặc ít bạo lực”. Khi áp dụng cho an toàn điện nơi làm việc, giảm nhẹ sự cố hồ quang điện bao gồm việc tiến hành các bước để giảm thiểu mức độ nguy cơ và/hoặc rủi ro khi xảy ra sự cố hồ quang điện.

ANSI Z10-2012, Hệ thống Quản lý An toàn và Sức khoẻ Nghề nghiệp, bao gồm một sơ đồ thứ tự ưu tiên các biện pháp kiểm soát giảm nhẹ sự cố hồ quang điện, cụ thể như sau:


Nguy cơ: một nguồn có khả năng gây chấn thương hoặc tổn hại đến sức khoẻ. Rủi ro: tổng hợp khả năng xảy ra của chấn thương hoặc tổn hại đến sức khoẻ và mức độ trầm trọng của chấn thương hoặc tổn hại đến sức khoẻ của một nguy cơ. 

Phương tiện bảo vệ cá nhân thường không được xem như một “giải pháp” cho các nguy cơ sự cố hồ quang điện. Thực tế là thậm chí khi đã lựa chọn được phương tiện bảo vệ cá nhân phù hợp thì cũng không đảm bảo hoàn toàn việc tránh khỏi chấn thương cho người lao động. NFPA 70E chỉ đảm bảo rằng những chấn thương gặp phải khi xảy ra sự cố hồ quang điện có thể “giảm bớt” và “sống sót” nhờ vào tác động giảm nhẹ của các phương tiện bảo vệ cá nhân trước sự cố hồ quang điện.

Một chương trình an toàn hiệu quả không giúp giải quyết được các chấn thương “sống sót”; thay vào đó, những chương trình an toàn sự cố hồ quang điện hiệu quả nhất sẽ tìm cách kết hợp “an toàn bằng thiết kế”, chủ yếu thông qua việc áp dụng các biện pháp kiểm soát kỹ thuật. Mặc dù không hiệu quả bằng biện pháp thay thế hoặc loại bỏ, mục tiêu của các biện pháp kiểm soát kỹ thuật là để giảm bớt mức độ của nguy cơ. Các biện pháp kiểm soát hành chính và cảnh bảo sẽ ít hiệu quả hơn bởi vì chúng phụ thuộc vào việc người lao động tuân thủ các quy trình phù hợp và thực hành làm việc an toàn.

Các biện pháp kiểm soát kỹ thuật được mô tả trong bài báo này sẽ giúp:

1) Giảm năng lượng của sự cố hồ quang điện đến mức có thể tiến hành các thao tác cho phép, hoặc

2) Chọn vị trí cho người lao động không bị tác động từ sự cố hồ quang điện.

Các hệ thống giảm bớt sự cố hồ quang điện không loại bỏ nguy cơ sốc điện khi làm việc trực tiếp hoặc bên trong thiết bị điện. Mức điện năng giảm bớt từ sự cố hồ quang điện sẽ được xác định thông qua phân tích kỹ thuật. Mục tiêu giảm bớt mức điện năng sự cố hồ quang điện là để giảm bớt mức độ trầm trọng của những nguy cơ tiềm ẩn sự cố hồ quang điện mà người lao động có thể bị phơi nhiễm. Phương tiện bảo vệ cá nhân vẫn rất cần thiết khi áp dụng một hệ thống giảm bớt năng lượng sự cố hồ quang điện, nhưng mức độ bảo vệ của phương tiện bảo vệ cá nhân có thể giảm bớt.

Trong khi việc giảm nhẹ sự cố hồ quang điện vẫn luôn được xem là một ý tưởng tốt, hiện vẫn chưa có những yêu cầu cụ thể về vấn đề này trong các mã ngành công nghiệp và các tiêu chuẩn. Tuy nhiên NEC 240.87 đã được sửa đổi đáng kể vào năm 2014 và hiện đã yêu cầu áp dụng các biện pháp giảm bớt năng lượng hồ quang trên các mạch ngắt LV 1200A hoặc lớn hơn. Trong phần tiếp theo của bài báo này, chúng ta sẽ tìm hiểu những lựa chọn cho việc giảm nhẹ các nguy cơ sự cố hồ quang điện có thể được sử dụng để đạt được yêu cầu này hoặc các mục tiêu giảm nhẹ khác.

Giảm bớt mức năng lượng sự cố hồ quang điện

Chúng ta sẽ thảo luận những cách khác nhau để giảm bớt các mức năng lượng sự cố hồ quang điện, bao gồm các thiết bị ngắt mạch, những nghiên cứu phối hợp thiết bị bảo vệ quá dòng, bộ chuyển tiếp chuyên dụng, và các hệ thống giảm nhẹ sự cố hồ quang điện khác.

Vai trò của bộ ngắt mạch hoặc cầu chì trong việc hạ thấp mức năng lượng sự cố hồ quang điện

Tại sao một bộ ngắt mạch hoặc cầu chì luôn được xem xét trong phân tích sự cố hồ quang điện? Nguyên nhân là do thời gian hồ quang là yếu tố chìa khoá xác định năng lượng sự cố hồ quang điện. Trong các phương trình của nghiên cứu IEEE 1584-2002, năng lượng sự cố hồ quang điện biến thiên tỉ lệ thuận bậc nhất với thời gian. Nếu quãng thời gian sự cố hồ quang tăng lên gấp đôi, năng lượng sẵn có cũng tăng gấp đôi; giảm một nửa quãng thời gian và sẽ giảm được một nửa mức năng lượng.

Bởi vì năng lượng sự cố tỉ lệ với thời gian hồ quang, việc sử dụng các thiết bị tốc độ cao là chìa khoá vấn đề. Kết quả là, lựa chọn các thiết bị bảo vệ quá dòng phù hợp – mà cụ thể, lựa chọn các thiết bị có thể nhanh chóng xử lý các sự cố hồ quang điện khỏi hệ thống nguồn điện – là một chiến lược giảm nhẹ hiệu quả.

Nghiên cứu thiết bị bảo vệ quá dòng (Over-Current Protective Device – OCPD)

Một nghiên cứu phối hợp OCPD tối ưu hoá việc thiết lập thiết bị bảo vệ đảm bảo độ tin cậy và bảo vệ sự cố hồ quang điện. Khi một nghiên cứu OCPD không phải là yêu cầu bắt buộc trong phân tích sự cố hồ quang điện, có khuyến cáo về việc phải hoàn thiện nghiên cứu này như một phần của phân tích sự cố hồ quang điện. Nghiên cứu phối hợp OCPD sẽ xác định những điều chỉnh nhỏ trong thiết lập bộ ngắt mạch (hoặc thiết bị bảo vệ quá dòng khác) để có thể hạ thấp mức năng lượng sự cố. Tuy nhiên, những thiết lập cần phải được lựa chọn cho thiết bị bảo vệ phù hợp trong khi vẫn cho phép dòng tải bình thường và các dòng quá cao tạm thời thông thường (ví dụ, khởi động động cơ) đi qua mà không gây ra trục trặc.

Bộ chuyển tiếp chuyên dụng, ví dụ như công nghệ quang học

Nhanh chóng xử lý các sự cố là chìa khoá để giảm nhẹ sự cố hồ quang điện. Thiết lập bộ ngắt mạch hoặc chuyển tiếp gần với nguồn điện để có thể có được thời gian trì hoãn đáng kể cho các thiết bị hạ dòng có thể phối hợp xử lý. Một cách tiếp cận tương đối mới với vấn đề này là sử dụng các bộ chuyển tiếp có khả năng phát hiện ra các sự cố hồ quang thông qua việc tìm kiếm chớp sáng cùng với sự cố hồ quang bổ sung vào đặc điểm dòng hiện tại.

Tuy nhiên, khi phát hiện sự cố hồ quang, cả hai yếu tố là dòng điện cao và chùm tia sáng phải cùng tồn tại. Khi cả hai điều kiện xuất hiện, bộ chuyển tiếp quang học có thể hoạt động rất nhanh và gửi một tín hiệu đến bộ ngắt mạch dòng trên hoặc ngắt điện để xử lý sự cố. Các bộ chuyển tiếp quang học cũng có thể được sử dụng giống như bộ chuyển tiếp bảo vệ trong thiết lập bo mạch chủ ảo.

Các hệ thống giảm nhẹ sự cố hồ quang điện bo mạch chủ ảo

Các thiết bị chuyển mạch và bộ chuyển đổi có thể phải chịu mức năng lượng sự cố hồ quang điện nguy hiểm khi được cung cấp điện trực tiếp từ máy biến thế. Khi bổ sung hệ thống bo mạch chủ ảo, với một bộ chuyển tiếp kỹ thuật số và cảm biến quá dòng được bổ sung vào bên điện thế thấp của thiết bị biến thế, có thể giảm bớt năng lượng sự cố hồ quang điện trên toàn bộ thiết bị chuyển mạch, bao gồm cả bộ phận tiếp nhận dòng chính. Hệ thống được thiết kế để kết nối một thiết bị ngắt sự cố dòng ngược hiện có, thường là một bộ ngắt mạch điện thế trung bình hoặc thiết bị chặn chân không khác. Những tính năng bổ sung giúp giảm thêm năng lượng hoặc duy trì phối hợp chọn lọc có thể được bổ sung, ví dụ như:

1) Một bộ điều chỉnh bảo trì chọn lọc, giúp định kỳ giảm thiết lập ngắn mạch tức thời. Bộ hạ thấp thiết lập bảo trì có tác dụng với năng lượng sự cố hồ quang điện và tạm thời ngắt phối hợp chọn lọc.

2) Bộ lựa chọn vùng kết nối với các bộ ngắn mạch dòng nhánh trong thiết bị chuyển mạch loại bỏ nhu cầu bộ điều chỉnh bảo trì chọn lọc. Năng lượng sự cố hồ quang điện có thể giảm xuống hoàn toàn với bộ kết nối lựa chọn khu vực.

Nội dung còn lại tập trung vào việc loại bỏ những tác hại tiềm ẩn đến người lao động như một chiến lược để giảm nhẹ rủi ro.

Tách biệt người lao động khỏi những tác động có hại

Các thiết bị ngắt điện không đảm bảo cho cơ sở sản xuất khỏi việc chịu trách nhiệm tiến hành phân tích sự cố hồ quang điện hoặc cung cấp các phương tiện bảo vệ cá nhân cần thiết (PPE).

OSHA và NFPA có những quy định về cấm làm việc với nguồn điện. Để có thể thiết lập một mạch là ngắt điện, cần phải có một phương pháp kiểm tra để xác nhận rằng nó đã được ngắt điện. Trước đó, mạch phải được xem như là có điện theo như tiêu chuẩn NFPA 70E và người lao động tiến hành kiểm tra xác nhận phải sử dụng thiết bị bảo vệ cá nhân đầy đủ. Thuê các nhà thầu phụ để tiến hành các công việc về điện không đảm bảo cho cơ sở sản xuất tránh khỏi việc tiến hành các tính toán và cung cấp giá trị mức độ phơi nhiễm sự cố hồ quang điện với người lao động của nhà thầu phụ.

Những giải pháp giảm nhẹ sự cố hồ quang điện sau đây sẽ tách biệt người lao động khỏi vị trí phơi nhiễm với các phần có điện hoặc đặt ra một rào chắn giữa những người lao động và các phần có điện.

Cửa sổ quan sát hồng ngoại

Sử dụng các cửa sổ hồng ngoại (Infrared – IR) lắp đặt cố định vào thiết bị điện giúp tiến hành quét hồng ngoại mà không cần tháo bỏ bao che của thiết bị, một cách tiềm ẩn bảo vệ người lao động khỏi phơi nhiễm với nguồn năng lượng nguy hại. Các cửa sổ hồng ngoại được làm từ kính – là loại vật liệu cho phép các tia hồng ngoại đi xuyên qua và quét được các điểm có nhiệt độ cao bằng một camera biểu đồ nhiệt. Chúng cũng tạo điều kiện đánh giá đầy đủ phục vụ cho việc kiểm tra các thành phần có điện mà không cản trở sự hoạt động của thiết bị.

Giám sát nhiệt độ trực tuyến

Giám sát nhiệt độ trực tuyến, thông qua các cảm biến không dây, giúp đánh giá liên tục những điểm kết nối quan trọng mà biểu đồ nhiệt truyền thống không thể sử dụng để đánh giá. Công nghệ này đánh giá điều kiện hiện tại của thiết bị mà người lao động không phải phơi nhiễm với các phần có điện do không cần phải tháo bỏ các vỏ bao che thiết bị. Các cảm biến được lắp đặt trong quá trình dừng máy và có thể được sử dụng trong các thiết bị có mức hồ quang điện cao mà không gây ra rủi ro nguy hiểm với con người hoặc thiết bị.

Hệ thống kệ hiệu chỉnh

Một hệ thống kệ hiệu chỉnh (Remote Racking System – RRS) cho phép quá trình nâng bộ ngắt mạch có thể tiến hành thông qua một bảng điều khiển lắp đặt cách xa các bộ tích điện, tách biệt người thao tác, không phải tiếp xúc thủ công với bộ ngắt mạch. Nếu người thao tác điểu khiển bộ RRS được lắp đặt bên ngoài ranh giới sự cố hồ quang điện, không cần thiết phải sử dụng PPE.

Những nguy cơ về điện là rủi ro đáng kể về an toàn và tài chính với công nhân điện và những người chủ sử dụng của họ. OSHA đã nhấn mạnh rằng làm việc với thiết bị điện phải được tiến hành theo phương thức mà người lao động không bị phơi nhiễm với rủi ro thương tật không đáng có. Tuân thủ các quy trình làm việc an toàn do NFPA 70E chỉ dẫn và thực hiện các chiến lược giảm nhẹ sự cố hồ quang điện thông qua các biện pháp kiểm soát kỹ thuật sẽ nâng cao an toàn nơi làm việc cho người lao động và giảm thiểu rủi ro tài chính cho công ty của bạn.

Biên dịch: Việt Thắng

(Nguồn tin: ohsonline.com)