CƠ BẢN VỀ ĐIỆN VÀ NGUYÊN NHÂN CHÁY TỪ HỆ THỐNG ĐIỆN
Giới thiệu
Một điều tra viên hỏa hoạn phải nắm giữ kiến thức cơ bản trong nhiều lĩnh vực để xác định thành công nguyên nhân vụ cháy. Điện là một trong những lĩnh vực cần được hiểu biết như vậy. Mục đích của phần này là cung cấp kiến thức cơ bản về thuật ngữ điện, hệ thống điện hoạt động như thế nào và những dấu hiệu giúp xác định một vụ cháy do nguyên nhân điện.
Khi xảy ra những trường hợp khó giải thích hoặc khi bạn có những câu hỏi không được giải đáp, hãy tìm đến sự hỗ trợ của chuyên gia điện hàng hải hoặc kỹ sư điện chuyên nghiệp.
Một số chuyên gia trong lĩnh vực điện cho rằng điện không thể gây ra hỏa hoạn. Mặc dù tuyên bố này không chính xác, có rất nhiều vụ cháy đã được điều tra viên hỏa hoạn kết luận không đúng là do nguyên nhân điện. Hệ thống điện đã trở thành nguyên nhân “bao biện” khi không thể tìm thấy nguyên nhân nào khác và hệ thống điện bị hư hại nặng do cháy. Mặc dù vậy, điện có thể và đã gây ra các tình huống cháy nổ. Tuy nhiên, các dấu hiệu cụ thể phải hiện diện để chứng minh kết luận như vậy. Một vụ cháy được xác định nguyên nhân do điện không bao giờ nên dựa trên một dấu hiệu duy nhất.
Các thuật ngữ cơ bản
Sau đây là một số thuật ngữ điện cơ bản mà mỗi điều tra viên hỏa hoạn cần nắm.
Điện là dòng chảy của các electron dưới ảnh hưởng bởi sự chênh lệch năng lượng điện thế giữa hai điểm trên một vật dẫn điện. Mọi vật chất đều được cấu thành từ các phân tử, và phân tử gồm các nguyên tử. Một nguyên tử gồm có hạt nhân mang điện tích dương (proton và neutron) được bao quanh bởi các electron mang điện tích âm quay trên quỹ đạo quanh hạt nhân. Chính các electron và khả năng di chuyển của chúng quyết định đặc tính dẫn điện của một vật liệu. Các điện tích giống nhau (+ và +, hoặc – và -) thì đẩy nhau, trong khi các điện tích khác nhau (+ và -) sẽ hút nhau.
Bất cứ khi nào có dòng điện, một từ trường cũng sẽ được tạo ra. Đây là nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ điện. Ngược lại, bất cứ khi nào một vật dẫn di chuyển trong một từ trường, dòng điện sẻ được sinh ra trong vật dẫn đó. Đây là nguyên lý cơ bản của máy phát điện.
Cả nhiệt lẫn từ trường đều không thể biến mất hoàn toàn trong mạch điện. Tuy nhiên, một mạch điện có thể được thiết kế để sinh ra phần lớn là nhiệt (như trong lò nướng) hoặc từ trường (động cơ). Một kết quả khác của dòng điện là nhiệt. Các electron di chuyển trong một vật dẫn liên tục va chạm với nhau sinh ra nhiệt. Dòng điện càng lớn, lượng nhiệt sinh ra càng cao. (Kirk’s Fire Investigation, tái bản lần 2, trang 173).
Vật dẫn (conductor) là chất liệu cho phép điện đi qua dễ dàng. Một số chất dẫn điện phổ biến thường được biết tới như vàng, bạc, đồng, nhôm, và carbon.
Vật cách điện (insulator) là chất liệu hạn chế hoặc ức chế dòng điện. Cao su, nhựa, thủy tinh và sứ là các ví dụ điển hình của chất cách điện hiệu quả.
Đơn vị Điện
Có bốn đơn vị cơ bản trong điện.
Điện áp (Voltage) là đơn vị đo lực hoặc áp suất để dòng electron có thể chảy trong vật dẫn (lực điện động) và được biểu thị bằng vôn (volts).
Dòng điện (Current) là tốc độ điện được sử dụng. Dòng điện được xác định bằng cách đo lường lượng điện tử chảy qua một điểm duy nhất trong một giây. Tốc độ này được biểu thị bằng ampe hay amps. (Kirk’s Fire Investigation, tái bản lần 2, trang 176)
Điện trở (Resistance) là sự cản trở của một vật dẫn đối với dòng điện. Điện trở được biểu thị bằng ôm (ohms). Dòng điện đi qua vùng có điện trở tạo ra nhiệt, và mọi mạch điện đều có một lượng điện trở nào đó. Điện trở cao quá mức trong một mạch điện có thể khiến nhiệt độ tăng đủ để bắt cháy các vật liệu dễ cháy ở gần đó. Điện trở trong mạch có thể do:
Vật dẫn bị chèn ép.
Vật dẫn bị xoắn hoặc bị quấn lại.
Dây điện bị uốn cong quá mức.
Kết nối điện bị lỏng lẻo.
Mỗi trường hợp trên đều tiềm ẩn nguy cơ gây cháy.
Công suất (Wattage) là đơn vị đo lường công việc hoặc năng lượng được tiêu thụ. Đơn vị này thường được biểu thị bằng watt mỗi giờ. (Kirk’s Fire Investigation, tái bản lần 2, trang 177.) Mỗi thiết bị điện đều được đánh giá lượng năng lượng tiêu thụ. Mức năng lượng này được biểu thị bằng watt (mỗi giờ). Các thiết bị sinh nhiệt như máy sấy tóc, máy uốn tóc, máy pha cà phê, lò nướng bánh mì, chăn điện,… có công suất cao hơn các thiết bị không sinh nhiệt như đài radio, đồng hồ, đèn bàn,…. Các thiết bị lớn hơn như tủ lạnh, lò vi sóng, máy điều hòa, máy rửa chén, máy giặt,… cũng có công suất tiêu thụ lớn hơn. (Xem bảng bên dưới để biết danh sách các thiết bị phổ biến cùng ước chừng công suất tiêu thụ.)
Điện có bốn tác động; ba trong số các tác động này có thể sinh ra nhiệt có khả năng dẫn đến bén lửa.
Tác động đầu tiên do điện gây ra là tác động nhiệt, hay chính là nhiệt phát sinh. Ví dụ về tác động này có thể thấy rõ ở lò nướng bánh mì, lò sưởi không gian bằng điện hoặc bất kỳ thiết bị sinh nhiệt nào khác.
Tác động thứ hai là từ tính. Khi dòng điện chạy dọc theo vật dẫn, từ trường được tạo ra, và từ trường này cũng có khả năng tạo ra nhiệt.
Phản ứng hóa học, dưới dạng oxy hóa, là tác động thứ ba có thể xảy ra tại những kết nối lỏng lẻo hoặc bị lỗi . Quá trình oxy hóa tạo ra điện trở gây ra hiện tượng sinh nhiệt.
Tác động cuối cùng của điện đó là phát quang, ánh sáng có thể được quan sát thấy từ vật dẫn đang phát nhiệt nóng đỏ.
ĐIỀU TRA CÁC VỤ CHÁY XUẤT PHÁT TỪ ĐIỆN
Phần này được thiết kế để hỗ trợ điều tra viên hỏa hoạn xác định các dấu hiệu của những đám cháy có nguồn gốc từ điện. Một dấu hiệu duy nhất không đủ để phân loại vụ cháy là do nguyên nhân từ điện. Dấu hiệu này phải được chứng thực bằng cách chứng minh rằng đã tồn tại các điều kiện khác tạo ra tình huống trên. Điều tra viên cũng phải cẩn trọng xác định liệu các điều kiện vật lý về điện hiện hữu là nguyên nhân hay là kết quả của đám cháy.
Hãy nhớ rằng, an toàn luôn là yếu tố đầu tiên mà điều tra viên hỏa hoạn nên cân nhắc. Trước khi bắt đầu bất kỳ kiểu xét nghiệm hiện trường nào, điều tra viên phải xác định trước liệu nguồn điện cấp tới hiện trường hỏa hoạn đã được ngắt hay chưa. Vì sự an toàn của bạn, cũng như cho đội dọn dẹp và xử lý hậu quả đám cháy, hãy kiểm tra để bảo đảm nguồn điện cung cấp đã được cắt trước khi kiểm tra các hệ thống và bộ phận điện.
Nếu một vụ cháy bị nghi ngờ là do nguyên nhân điện, điều tra viên phải xác định chính xác thiết bị gây bắt lửa. Quá trình xác định phải bao gồm tên nhà sản xuất, số model, số sê-ri, điện áp và đánh giá dòng điện, thiết bị đó đã được kiểm nghiệm bởi cơ quan chức năng chưa.
Có rất nhiều cách để sản sinh nhiệt ở hệ thống và những thiết bị điện. Chúng bao gồm dòng điện hồ quang và tia lửa điện, các kết nối bị đốt nóng và vật dẫn quá tải. Việc xác định cẩn thận về dạng nhiệt chính xác gây ra bắt lửa cần được thực hiện, sau đó là nhận diện vật liệu đã bắt cháy.
Thiết bị bị liên quan, dạng nhiệt năng gây lửa, và vật liệu bốc cháy đầu tiên là ba yếu tố cơ bản về nguyên nhân cháy xuất phát từ điện, chúng được xem là bằng chứng trực tiếp. Tuy nhiên, chính những bằng chứng gián tiếp sẽ hỗ trợ quá trình điều tra và kết nối các yếu tố cơ bản lại với nhau.
Kiểm tra cầu chì đúng kích thước, loại và hoạt động. Cầu dao đã ngắt điện cần được loại bỏ khỏi thanh dẫn động và kiểm tra kỹ lưỡng tìm dấu hiệu rỗ hoặc hồ quang ở điểm tiếp xúc kim loại. Cũng cần kiểm tra cầu dao xem có bằng chứng hồ quang giữa các cầu dao hoặc dọc các bộ phận kết nối hay không.
Kiểm tra kết nối các bộ phận bên trong hộp đựng cầu chì. Tìm bằng chứng dấu vết dụng cụ có thể chỉ ra sự can thiệp hoặc sửa chữa gần đây. Kiểm tra xem có kết nối dây lỏng lẻo có thể đã tạo ra tình trạng sinh nhiệt quá mức.
Kiểm tra bảng chuyển mạch chính và bảng phân phối để tìm bằng chứng sự cố hệ thống điện trước đó. Có cầu chì bị hỏng hoặc bị bỏ đi trong hoặc trên bảng phân phối không?
Hãy kiểm tra các hộp cầu chì để xem có dấu hiệu cố tình thay đổi thiết bị bảo vệ quá dòng hay không. Một số ví dụ về việc can thiệp vào các thiết bị này bao gồm đặt một đồng xu phía sau cầu chì, cắt một dải từ các ren vít kim loại và uốn nó xuống đầu kim loại ở chân cầu chì, bọc cầu chì bằng giấy bạc, thay thế cầu chì bằng phích cắm vặn vít và đặt một cái ghim hoặc đinh ghim vào các lỗ của ổ cắm. Cầu chì loại hộp có thể được bỏ qua bằng cách bọc nó trong giấy bạc, đóng đinh xuyên qua chiều dài của hộp hoặc đơn giản là thay thế cầu chì hộp bằng thanh kim loại hoặc ống đồng.
Kiểm tra bên trong bảng điều khiển. Các dây dẫn bên trong bảng phân phối có thể hiển thị các dấu hiệu của hiện tượng hồ quang hoặc hoạt động điện khác đã diễn ra. Hạt đồng hoặc nhôm tan chảy bám vào thành bên trong của hộp bảng thường cho thấy có hiện tượng hồ quang. Cuối cùng, nếu cần, hãy tháo toàn bộ hộp bảng phân phối một cách an toàn và quan sát các dấu hiệu của nhiệt đến mặt sau của hộp bảng hoặc khu vực mà hộp bảng được gắn. Đây là một khu vực được bảo vệ và sẽ ít hư hỏng.
Kiểm tra các khu vực không bị hư hại
Điều tra viên nên theo dõi bất kỳ dấu hiệu nào của công việc/sửa chữa điện thiếu chuyên môn. Kiểm tra các tấm che bị thiếu trên hộp nối, ổ cắm điện hoặc công tắc trên vách ngăn. Tìm các kết nối lỏng lẻo hoặc mối nối không đúng cách, có thể tạo ra điện trở cao, và do đó tạo ra nhiệt.
Đánh giá Hệ thống Điện
Đánh giá toàn bộ hệ thống điện và xác định xem có bất kỳ sửa chữa tạm thời hoặc bổ sung nào vào hệ thống đã được thực hiện hay không. Các câu hỏi cần được trả lời thông qua quan sát của người điều tra bao gồm:
Có đủ số lượng và vị trí đặt ổ cắm thích hợp không?
Có việc sử dụng dây nối dài hoặc dây thả quá mức hoặc không an toàn không?
Có bộ điều hợp khối hoặc hình bạch tuộc được sử dụng trong các ổ cắm không? Và nếu vậy, chúng có bị quá tải không?
Hãy thể hiện các phép tính (Định luật Ôm) chỉ ra việc sử dụng sai hoặc quá tải các mạch điện. Điều này sẽ hỗ trợ xác minh những phát hiện của bạn.
Mặc dù việc sử dụng sai hệ thống điện không chứng minh được đám cháy là do nguyên nhân điện, nhưng những dấu hiệu như vậy sẽ giúp củng cố các nỗ lực điều tra.
Tháo rời và kiểm tra tất cả các hệ thống dây điện và ổ cắm tại hoặc gần nơi bắt đầu đám cháy. Tìm kiếm bằng chứng về hiện tượng hồ quang hoặc quá nhiệt. Kiểm tra tất cả các mạch nhánh liên quan, bao gồm hộp nối, công tắc, ổ cắm, dây nguồn và thiết bị dọc theo toàn bộ mạch từ bảng dịch vụ đến khi kết thúc mạch nhánh. Kiểm tra này có thể hỗ trợ xác nhận các thông tin của điều tra viên hoặc loại bỏ nguyên nhân do điện.
SỰ CỐ HỆ THỐNG ĐIỆN
Manh mối và Nguyên nhân
Một dấu hiệu duy nhất trục trặc điện không đủ để xác định nguyên nhân cháy là do điện. Dấu hiệu hư hỏng cần được xác thực rõ ràng về nguyên nhân vật lý và các điều kiện cần thiết có liên quan. Nếu các dấu hiệu không thể được xác nhận, thì nguyên nhân cháy không nên được xác định là do điện.
Điều kiện vật lý tại hiện trường vụ cháy đóng vai trò như manh mối có thể là do lửa từ nguyên nhân khác mà không phải do điện. Mặc dù không hoàn toàn cần thiết, nhưng cần có một số bằng chứng gián tiếp cho thấy đám cháy xảy ra do hệ thống điện bị lão hóa hoặc hư hỏng. Một số ví dụ về bằng chứng gián tiếp cần thiết là: hệ thống hoặc các bộ phận cấu thành đã sử dụng sai hoặc lắp đặt không đúng cách; một tai nạn đã xảy ra; hoặc do sản phẩm bị lỗi.
Hồ quang và tia lửa
Có nhiều cách tạo ra hồ quang và tia lửa. Một số là kết quả của việc vận hành thiết bị và công tắc điện. Tia lửa nhỏ quan sát được khi bật công tắc đèn chính là hiện tượng hồ quang. Sự cố, trục trặc hoặc hư hỏng trong hệ thống hoặc thiết bị điện cũng có thể gây ra hồ quang.
Tĩnh điện, chẳng hạn như khi một người xáo trộn chân trên thảm rồi chạm vào một vật dẫn điện khác và gây ra tia lửa, một ví dụ khác về hiện tượng hồ quang. Sét là một dạng tự nhiên khác của hồ quang.
Nhiệt độ của tia lửa có thể dao động từ 2.000 o đến 7.000o F (1.093o C đến 3.871o C). Hồ quang điện có thể làm các vật bằng kim loại như dây dẫn bằng đồng có thể tan chảy và bắn các hạt nóng ra một khu vực rộng. Khi các hạt nóng tiếp xúc với vật liệu dễ cháy, khả năng xảy ra cháy là rất cao.
Hồ quang bình thường xảy ra khi đám cháy tấn công dây dẫn và thiết bị điện đang hoạt động. Chỉ đơn thuần sự hiện diện của hư hỏng do hồ quang là không đủ để xác định rằng ngọn lửa gây ra cháy. Một điều tra viên cháy có thẩm quyền phải có khả năng phân biệt giữa cháy do hồ quang và cháy bắt nguồn từ hồ quang.
Các điều kiện sau cần thiết để xác định rằng hồ quang bình thường gây ra cháy:
Có thể chứng minh các hỗn hợp dễ bắt lửa của không khí với khí, hơi hoặc bụi dễ cháy có trong hệ thống điện hoặc thiết bị không được thiết kế cho loại môi trường cháy này.
Thiết bị điện được cấp điện và hoạt động khi đó bén cháy.
Hiện trường vụ cháy có dấu hiệu hỏa hoạn hoặc vụ nổ điển hình cho vật liệu bị đốt cháy.
Tất cả các nguồn cháy khác đã được loại trừ.
Hoạt động bất thường, lỗi do hư hỏng hệ thống hoặc thiết bị điện có thể tạo ra hồ quang bất thường. Dấu hiệu cháy do hồ quang bất thường:
Lỗ thủng nóng chảy trong vỏ kim loại của thiết bị hoặc đường dây điện.
Lỗ thủng trong ống kim loại hoặc lá chắn bảo vệ của cáp BX, thường ở ngay vị trí hồ quang.
Một phần chất cách điện trong thiết bị hư hỏng ở khu vực tiếp giáp với các bộ phận đang cấp điện, trong khi các chất cách điện khác không bị hư hỏng theo cùng cách.
Thiết bị điện bị lệch hoặc biến dạng phù hợp với hư hỏng do lửa gây ra. Đây có thể là dấu hiệu của dòng điện lớn.
Tủ điện phồng lên bị biến dạng do áp suất bên trong.
Dây điện nóng chảy không phù hợp với nhiệt độ do lửa gây ra.
Các điều kiện cần thiết để xác định hồ quang bất thường là nguyên nhân gây cháy:
Phải có tác động bên ngoài nào đó gây ra quá trình hồ quang, chẳng hạn hư hỏng do va đập, nước bắn vào bộ phận mang điện hoặc chất dẫn điện tiếp xúc với thiết bị. Điện áp trong hệ thống nhà ở, thương mại nói chung sẽ không tự nhiên gây ra hồ quang.
Mạch hoặc thiết bị khả nghi phải có điện và phải có dòng điện chạy qua. Dòng điện có thể là kết quả của việc vận hành thiết bị, dụng cụ thông thường hoặc có thể là kết quả của “rò rỉ” do điện không đi theo đường dẫn được thiết kế (lỗi nối đất) mà đi qua vật liệu (nước, bụi…)
Lỗi điện nhỏ hoặc lỗi không liên tục thường không kích hoạt cầu chì hoặc bộ ngắt mạch, có thể đủ nhiệt lượng để gây cháy.
Hồ quang xuất hiện trong khu vực cháy bắt nguồn với những vật liệu dễ cháy. Ví dụ: Tia lửa do hồ quang nóng có thể đốt cháy giấy báo nhưng sẽ không có khả năng đốt cháy sàn gỗ hoặc khung gỗ.
Thời gian xảy ra hồ quang đủ lâu để đốt cháy vật liệu bị nghi ngờ .
Các nguồn gây cháy khác đều được loại trừ.
Nhiệt độ cao sinh ra từ các điểm đấu nối
Bất cứ khi nào một dây dẫn được kết nối với một dây dẫn khác hoặc với thiết bị đầu cuối đều có khả năng tạo ra nhiệt. Khi một kết nối được thực hiện đúng cách, các vật liệu liên quan phải tương thích, sạch sẽ và được giữ chắc chắn tiếp xúc với diện tích tiếp xúc đủ để cung cấp điện trở thấp cho dòng điện. Lượng nhiệt sinh ra trong một tiếp điểm tốt sẽ rất nhỏ. Một kết nối kém được thực hiện hoặc bị hư hỏng, dòng điện an toàn bình thường chảy qua trong thời gian dài có thể khiến kết nối trở nên đủ nóng để đốt cháy các vật liệu dễ cháy thông thường, bao gồm cả lớp cách điện dây nhựa hoặc đầu nối vặn.
NFPA 70, Bộ luật Điện Quốc gia, yêu cầu tất cả các kết nối phải được đặt trong hộp nối, tủ hoặc hộp đầu cuối đã được phê duyệt, có nắp đậy tại chỗ và các lỗ mở không sử dụng phải được đóng kín hiệu quả. Yêu cầu về vỏ bọc phục vụ một số mục đích như: để bảo vệ kết nối, tách các kết nối với vật liệu dễ cháy, hạn chế oxy (chống cháy) và ngăn chặn các vật liệu quá nóng và bảo vệ các bộ phận mang điện khỏi tiếp xúc vô tình với các vật liệu dẫn điện khác.
Một kết nối quá nóng có thể tiếp tục xấu đi và trở thành lỗi hồ quang, hoặc có thể bắt lửa các vật liệu dễ cháy liền kề như lớp cách điện dây nhựa, trước khi được chú ý.
Các bề mặt tiếp xúc trong công tắc hoặc trong đầu cầu chì nếu bị lỏng là nguy cơ tiềm ẩn gây ra việc nóng lên tương tự như kết nối quá nóng.
Các dấu hiệu cháy do kết nối điện quá nóng:
Các bộ phận điện khả nghi có dấu hiệu nóng cục bộ.
Bề mặt của dây, thiết bị đầu cuối hoặc đầu nối bị biến màu, rỗ hoặc xói mòn. Trong một hệ thống lắp đặt tốt, các bề mặt này được bảo vệ khỏi hư hỏng do cháy.
Sự hình thành than sâu hơn ở vị trí vỏ điện tiếp xúc với bề mặt đỡ dễ cháy. Thông thường, vỏ điện hoặc bộ phận của thiết bị sẽ cung cấp một mức độ bảo vệ (khu vực được bảo vệ) khỏi đám cháy bên ngoài, nơi mà nó được đặt.
Một phần hoặc toàn bộ kết nối bị hư hỏng trong khi các kết nối khác trong cùng một vỏ bọc vẫn nguyên vẹn hoặc chỉ có hư hỏng.
Quan sát rỗ, ăn mòn hoặc xuống cấp cục bộ ở nơi bắt lửa trên các bộ phận kim loại bình thường không được cấp điện của hệ thống điện.
Có hai điều kiện cần thiết để phát sinh cháy từ kết nối điện quá nóng.
Thứ nhất, dòng điện phải chạy ngay hoặc qua điểm kết nối khả nghi. Điều này không phải lúc nào cũng rõ ràng, vì một ổ cắm không sử dụng có thể đóng vai trò là điểm kết nối cho tải hạ lưu. Kết nối có thể được cấp điện nhưng sẽ không bị nóng cho đến khi dòng điện chạy để vận hành thiết bị / đồ đạc, hoặc dòng điện bị lỗi khi đang tải hoặc do lỗi từ điểm kết nối khả nghi.
Thứ hai, các vật liệu dễ cháy phải để gần các kết nối hoặc vỏ bọc .
Dây điện quá nóng
Bất cứ khi nào dòng điện chạy trên một dây dẫn thì nhiệt đều được tạo ra. Mức điện áp cho phép của dây dựa trên một số yếu tố: nhiệt độ định mức và loại dây; loại kim loại, đường kính của dây; số lượng dây dẫn; và liệu chúng có nằm trong vỏ kín hay để ngoài không khí.
Nếu các thiết bị bảo vệ quá dòng không được lắp đặt phù hợp với mạch, bị trục trặc, hoặc lỗi theo cách nào đó, khả năng cao xảy ra tình trạng dòng điện quá lớn trong mạch nhánh.
Các chỉ số của một đám cháy gây ra bởi dây điện quá nóng là:
Hư hỏng lớp cách điện do nhiệt bên trong suốt chiều dài của mạch từ điểm quá tải, hoặc lỗi, quay trở lại thiết bị bảo vệ quá dòng. Điều này sẽ xảy ra nếu lỗi gây ra dòng điện đáng kể (ampe) vượt trên công suất định mức của dây dẫn trước khi thiết bị bảo vệ quá dòng hoạt động.
Bằng chứng nóng bên trong là lớp cách điện lỏng lẻo, bị chảy xệ, phồng rộp hoặc cháy dọc theo toàn bộ chiều dài của mạch nhánh. Độ tin cậy của lỗi trong mạch nhánh này là nguyên nhân gây cháy sẽ tăng lên đáng kể nếu các mạch nhánh khác ở lân cận không có hư hỏng tương tự.
Cầu chì hoặc bộ ngắt mạch bị lỗi, giả mạo, sửa đổi hoặc không phù hợp với mạch đang nghi ngờ, có thể góp phần gây quá nhiệt và hư hỏng lớp cách điện sau đó.
Có nhiều điểm bắt nguồn do cháy dọc theo mạch bị nghi ngờ.
Sự cháy bên trong các lỗ mà mạch nghi ngờ đi qua hoặc tiếp xúc với các bộ phận kết cấu bằng gỗ.
Để có dây quá nóng gây cháy, các điều kiện sau là cần thiết:
Có dòng điện trong dây dẫn nghi ngờ;
Tình trạng quá tải hoặc lỗi cho phép dòng điện chạy quá mức; và
Vật liệu cháy phù hợp tại nơi bắt nguồn cháy.
hiện tượng phóng hồ quang trên dây dẫn điện
Ảnh hưởng đến dây dẫn do trục trặc điện
Bất cứ khi nào xảy ra hiện tượng hồ quang trên dây dẫn, sẽ có các dấu đặc trưng để lại tại điểm hồ quang. Dấu vết hồ quang có thể được phân biệt với dấu vết cơ học và tan chảy trong lửa. Dấu vết hồ quang là một điểm riêng biệt, nhưng có thể có nhiều dấu vết hồ quang gần nhau. Dấu vết là khu vực kim loại bị nóng chảy. Nó có thể là một khoang trơn hoặc một khoang có vết lồi lõm. Đôi khi, các khoang nhỏ sẽ thô với nhiều chỗ nhô ra nhỏ. Bên cạnh vết hồ quang, bề mặt của dây sẽ không bị tan chảy. Tuy nhiên, có thể có một số hạt kim loại nóng chảy bắn lên bề mặt gần đó nếu dây bị trần vào thời điểm hồ quang. Hồ quang có thể để lại các lỗ trên dây hoặc chúng có thể làm đứt dây. Các đầu của dây bị đứt có thể bị nóng chảy hoặc kết thành hạt.
Hồ quang điện nhìn chung khá giống nhau, cho dù là trong dây đồng hay nhôm. Tuy nhiên, hiện tượng hồ quang trong dây nhôm có thể chỉ để lại những khối nhôm nóng chảy chứ không phải các đặc điểm thường thấy ở dây đồng.
Hiện tượng hồ quang trong dây nhôm xoắn, thường được tìm thấy trong dây đèn hoặc dây nối dài, thường sẽ gây ra hiện tượng tạo hạt tại điểm tách, thay vì hình thành xoang.
Hiện tượng hồ quang xảy ra bên trong hộp nối hoặc vỏ kim loại khác sẽ thường xuyên để lại các giọt kim loại nhỏ xung quanh bên trong hộp.
Nhiệt bên ngoài tác động
Khi có tác động nhiệt bên ngoài lên dây, sự nóng chảy do lửa thường có thể được phân biệt với các vết hồ quang vì lửa ảnh hưởng đến một khu vực rộng hơn. Sự nóng chảy của dây đồng do cháy gây ra hiện tượng oxy hóa bề mặt nhẹ, biến dạng bề mặt, hình thành bong bóng, cho đến dòng kim loại chảy. Trong một số điều kiện, dòng đồng nóng chảy để lại bề mặt nhẵn với phần cổ mỏng, hạt và đầu nhọn. Điều này đôi khi được gọi là “sương đá”.
Đặc trưng của dây đồng là tan chảy trên bề mặt và có phần lõi không bị tan chảy. Sự nóng chảy của dây đồng do cháy sẽ phụ thuộc vào thời gian cháy, vị trí của dây và hệ thống bảo vệ của dây.
Nhà điều tra phải hết sức thận trọng, vì hỏa hoạn có thể gây ra hồ quang điện. Hồ quang trong đám cháy này có thể tiếp tục phá hủy dây điện từ điểm ban đầu của hồ quang do lửa gây ra quay trở lại nguồn điện. Sự hồ quang này có thể không kích hoạt các thiết bị bảo vệ mạch điện. Một lần nữa, cần phải thận trọng vì hiện tượng hồ quang hoặc nóng chảy này có thể bị nhầm là nguyên nhân gây ra hỏa hoạn chứ không phải là hậu quả của hỏa hoạn.
Dây nhôm có biểu hiện khác với dây đồng trong quá trình nóng chảy. Nhôm đôi khi đột ngột rơi ra vì nó nóng chảy ở toàn bộ lõi dây, thay vì có lõi không nóng chảy như dây đồng.
Lửa có thể xóa sạch các vết hồ quang, hoặc bất kỳ đặc điểm nào có từ ban đầu khi đám cháy bắt đầu. Không tìm thấy dấu hiệu đặc trưng trên dây nóng chảy trong lửa không nhất thiết có nghĩa là không xảy ra hiện tượng hồ quang. Đây đặc biệt là một vấn đề với dây nhôm vì nó tan chảy ở nhiệt độ tương đối thấp.
Quá nóng hoặc quá dòng
Khi dòng điện quá lớn (quá dòng) làm tan chảy một dây dẫn, nó có xu hướng tan chảy hoàn toàn và dọc theo dây cùng một lúc. Khi dây dẫn cuối cùng tách ra, dòng điện sẽ dừng lại và dây dẫn nguội đi. Thông thường, sẽ có sự lệch ở vị trí dây bắt đầu rơi ra khi dòng điện bị ngừng. Hiệu ứng này có thể được hình dung trong dây đồng, nhôm hoặc bất kỳ loại dây nào khác.
Khi tìm thấy bằng chứng về quá dòng (các chỗ uốn lượn, chảy xệ hoặc lớp cách điện bị nóng trên các khu vực không cháy), cần kiểm tra cầu chì hoặc bộ ngắt mạch. Dấu vết hồ quang có thể cho thấy rằng mạch đã được cấp điện trước và trong khi xảy ra cháy. Các hồ quang nhỏ, riêng lẻ khó có thể gây cháy trừ khi có nhiên liệu rất dễ bắt lửa. Hồ quang lớn, chẳng hạn như xảy ra trong thiết bị nguồn chính, có thể dễ dàng gây cháy.
Các vết hoặc điểm trầy xước cơ học trên dây thường có thể được phân biệt bằng hình dạng hoặc các đường vân xước. Một sợi dây bị bứt bởi đinh, cưa hoặc một số phương tiện khác, nhưng không bị ngắt, sẽ không tạo ra đủ nhiệt để gây cháy ở cường độ dòng điện cho phép, giả sử rằng không gây đoản mạch hoặc nối đất.
Mất cân bằng sóng hài
Sự phát triển gần đây nhất về tác nhân gây cháy do điện là việc phát hiện hiện tượng quá nhiệt được tạo ra bởi một hiện tượng điện tử mà chúng ta gọi là mất cân bằng sóng hài.
Tình trạng này thường thấy phổ biến ở các tòa nhà văn phòng nơi đặt thiết bị văn phòng điện tử như máy tính, máy fax, máy photocopy, v.v., hoặc hệ thống chiếu sáng đèn huỳnh quang sử dụng chấn lưu điện tử. Các nhà máy thường hay dùng động cơ ba pha và tốc độ thay đổi cũng là những điểm cần chú ý khi xét tình trạng gây cháy do mất cân bằng sóng hài. Vì tàu hiện đại sử dụng nhiều thiết bị văn phòng điện tử như trên đất liền, các nhà điều tra nên cảnh giác với trường hợp này.
Các vụ cháy do điện hiếm khi bắt đầu trong các loại dây không bị hư hỏng hoặc không bị gián đoạn. Đám cháy thường bắt đầu từ dây bị hư hỏng.
Mất cân bằng sóng hài là gì? Phần điện cung cấp nguồn cho thiết bị văn phòng hoặc động cơ nhỏ thường là nguồn 120 volt, hoạt động ở 60 chu kỳ / giây và là dòng điện xoay chiều (AC). Khi dòng điện này đi vào thiết bị, nó đi qua một bộ chuyển đổi thay đổi dòng điện thành dòng điện một chiều (DC). Điều này được thực hiện để các linh kiện điện tử, chẳng hạn như tụ điện, điốt, điện trở, v.v., bên trong thiết bị điện tử có thể hoạt động bình thường. Như chúng ta đã biết trước đó, trong mạch điện xoay chiều, dòng điện đi vào mạch trên dây “nóng” và trở về trên dây “nguội”. Với dòng điện một chiều không có dây trung tính và khi dòng một chiều được chuyển đổi trở lại thành dòng xoay chiều, dòng điện dư thừa gây ra hiện tượng quá nhiệt.
Các mạch điện ở Bắc Mỹ hoạt động trên 60 chu kỳ (hoặc megahertz) mỗi giây. Các chu kỳ này tạo thành một sóng hình sin có thể được quan sát trên máy hiện sóng. Nếu sóng hình sin 60 chu kỳ này liên tục, các sóng hài sẽ đạt sự cân bằng. Dòng điện dư thừa xảy ra từ việc sử dụng các thiết bị văn phòng hiện đại tạo ra sóng hình sin không đều, do đó gây ra sự mất cân bằng sóng hài.
Sự mất cân bằng sóng hài này có thể làm cho máy biến áp và / hoặc dây dẫn pha trung tính bị quá nhiệt và gây cháy nếu các thiết bị bảo vệ quá dòng không hoạt động. Khi xảy ra hiện tượng mất cân bằng sóng hài trong vận hành động cơ điện ba pha tốc độ thay đổi, nó có thể làm động cơ bị cháy.
sóng hài trong hệ thống điện
Cách xác định hiện tượng mất cân bằng sóng hài
Nếu thấy xuất hiện cháy do mất cân bằng sóng hài, hãy xác định bằng các câu hỏi sau:
Trước đây có các sự cố vấp các bộ ngắt mạch không rõ nguyên nhân không?
Đã có phàn nàn về “mùi khét hoặc quá nhiệt” chưa?
Gần đây có gặp sự cố với chính thiết bị đó không?
Hãy nhờ sự trợ giúp của một thợ điện hàng hải hoặc kỹ sư điện có trình độ chuyên môn để xác minh những nhận định của bạn. Các công cụ và công thức có thể xác minh thực tế rằng sự mất cân bằng sóng hài đã xảy ra, nhưng tốt nhất là bạn nên tìm kiếm sự trợ giúp của một chuyên gia để xác thực phát hiện của mình.
TÓM TẮT
Các nguyên nhân chính gây ra hỏa hoạn bao gồm thiết bị sưởi, thiết bị nấu nướng, hút thuốc, chất lỏng dễ cháy / dễ cháy, khí đốt, ngọn lửa / tia lửa, gia nhiệt tự phát, cháy ở nhiệt độ thấp, sét và sự cố điện.
Việc xác định nguyên nhân gây cháy đòi hỏi phải xác định được thiết bị hoặc dụng cụ liên quan, sự hiện diện của nguồn đánh lửa chính xác, loại và hình thức vật liệu bị đánh lửa đầu tiên, hoàn cảnh và hành động góp phần tạo nên mọi yếu tố trên.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Alternative Heater Fires: A Critical Review of Safely Issues. Emmitsburg, MD: United States Fire Administration, 1987.
Brannigan, Francis, ed. Fire Investigation Handbook. Washington, DC: National Bureau of Standards, 1980.
DeHaan, John D. Kirk’s Fire Investigation, 3rd Ed. New Jersey: Brady, 1991.
Final Report on the Portable Heater Project. Washington, DC: Consumer Product Safety Commission, 1987.
Fire Protection Handbook, 17th Ed. Quincy, MA: National Fire Protection Association, 1991.
