Tìm hiểu vấn đề lắp đặt điện trong công trình xây dựng ở nước ta

Trong đời sống của mọi gia đình hiện nay, điện ngày càng được sử dụng nhiều hơn, dẫn đến nhu cầu điện năng trong nước tăng vọt, tạo điều kiện cho ngành Điện lực phát triển, song cũng đặt ra nhiều thách thức, một trong những thách thức đó là nâng cao an toàn điện giải quyết vấn đề chuyển đổi tiêu chuẩn lắp đặt điện trong công trình xây dựng. Có đạt được ba mục đích cơ bản là: bảo vệ con người khỏi điện giật, bảo vệ thiết bị, tài sản phòng tránh cháy nhà và đảm bảo cung cấp điện liên tục, ngành Điện lực mới đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững.

Định hướng vấn đề chuyển đổi lắp đặt điện

Thứ nhất, cần thiết phải lập tiêu chuẩn lắp đặt điện trong công trình xây dựng.

Trên thế giới hiện có nhiều tiêu chuẩn lắp đặt điện như: tiêu chuẩn châu Âu (EN), tiêu chuẩn Bắc Mỹ (ANSI), tiêu chuẩn Nhật (JIS), tiêu chuẩn Nga (GOST)v.v… Tiêu chuẩn lắp đặt điện của châu Âu bắt nguồn từ những tiêu chuẩn quốc gia của các nước Anh (BS), Pháp (NF), Đức (VDE) và được hợp thành vào cuối thế kỷ XX. Vì các nước châu Âu là thành viên chủ chốt của Uỷ ban Kỹ thuật điện quốc tế (IEC) nên các tiêu chuẩn Châu Âu cho ngành điện lực được IEC, sau đó là Tổ chức tiên chuẩn quốc tế (ISO), chấp nhận là tiêu chuẩn (không chính thức) của cộng đồng quốc tế. Hiện có khoảng 90% các nước thành viên của Tổ chức thương mại quốc tế (WTO) áp dụng tiêu chuẩn này.

Để hạn chế từ gốc những thiệt hại do tai nạn và sự cố về điện gây ra, nhiều nước trên thế giới đã thiết lập tiêu chuẩn lắp đặt điện và liên tục sửa đổi nhằm nâng cao an toàn điện. Chẳng hạn, từ trước 1970, Trung Quốc không quy định về lắp đặt điện. Qui định lần thứ nhất (1972- 1974) còn dựa vào tiêu chuẩn Liên Xô (cũ). Qui định lần thứ hai (1986- 1989), lại bổ sung một số điều theo tiêu chuẩn quốc tế IEC. Quy định lần thứ ba ( 2002), đã chấp nhận đưa vào nhiều điều của tiêu chuẩn IEC nhằm đáp ứng yêu cầu Trung Quốc gia nhập Tổ chức thương mại thế giới (WTO).Thái Lan có hơn mời năm kinh nghiệm trong quá trình hiện biện pháp sử dụng dây bảo vệ nối đất. Trước 1996, Thái Lan chưa có quy định về lắp đặt dây bảo vệ nối đất. Sau khi ban hành quy định này, việc thực hiện bắt đầu từ cơ quan quản lý điện đô thị, đến 2002 mở rộng áp dụng tới cơ quan quản lý cấp tỉnh và triển khai các công trình xây dựng trong cả nước. Malaysia từ 1986 đã sử dụng tiêu chuẩn lắp đặt điện của Anh. Với xu hướng toàn cầu hoá, đến 2000, Malaysia đã chuyển từ tiêu chuẩn BS7671 của Anh sang tiêu chuẩn IEC 60364 của Uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế (IEC).

ở nước ta, những quy định về lắp đặt điện nước nay, chủ yếu vẫn dựa vào tiêu chuẩn Liên Xô(cũ). Gần đây Bộ Công nghiệp đã tổ chức hội thảo:”Lắp đặt điện trong công trình xây dựng ở Việt Nam”trong lĩnh vực này với sự tham gia của Trung tâ Đông Nam á và các đại diện khác, nhằm chia sẻ kinh nghiệm của Trung Quốc và ASEAN định hướng và vạch lộ trình cho quá trình chuyển đổi trong các công trình xây dựng ở nước ta trong thời gian tới.

Tiêu chuẩn IEC đang có ảnh hưởng lớn nhất đối với ngành điện lực thế giới, vì thế chấp nhận tiêu chuẩn IEC sẽ tạo thuận lợi cho việc hội nhập với cộng đồng kỹ thuật quốc tế. Tuy nhiên, tiêu chuẩn IEC chỉ định hướng và nêu ra những nguyên tắc chung và hướng dẫn rõ ràng, mà không thể sử dụng như tài liệu tập hợp các quy định cụ thể về lắp đặt điện.Vì vậy, mỗi quốc gia cần tự soạn thảo luật lệ, tiêu chuẩn cho riêng mình. Các tiêu chuẩn lắp đặt điện trong công trình xây dựng ở nước ta nên chọn các tiêu chuẩn IEC- 364 làm định hướng. Khi soạn thảo, hoặc có thể chấp nhận tiêu chuẩn quốc tế có sửa đổi cho phù hợp với điều kiện thực tế nước ta làm tiêu chuẩn quốc gia, hoặc có thể phát triển hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) để thiết lập tiêu chuẩn quốc gia với sự tham khảo những tiêu chuẩn quốc tế và quốc gia của các nước khác. Tiêu chuẩn lắp đặt điện cũng cần phối hợp hiệu quả với các tiêu chuẩn về sản phẩm điện nhằm đảm bảo hài hoà, tránh lãng phí và cùng góp phần nâng cao an toàn điện.

Thứ hai: Lắp đặt mạng điện hạ áp có tiếp đất.

Các sơ đồ nối đất của mạng điện hạ áp trong tiêu chuẩn IEC bao gồm những chế độ sau đây:

* Chế độ IT: Trung tính cách ly (trung tính cách ly khi trung tính không có liên hệ về điện giữa điểm trung tính của máy biến áp và đất) hoặc qua tổng trở (trung tính qua tổng trở khi giữa điểm trung tính của máy biến áp và đất có nối tổng trở cỡ 1000 W), nối mát và nối với cọc tiếp đất.

* Chế độ TT: Trung tính nối trực tiếp với đất, nối liên thông các mát và nối với điện cực đất riêng.

* Chế độ TN: Trung tính nối trực tiếp với đất, nối các mát với trung tính.

Có ba cách thực hiện đối với dây trung tính (ký hiệu đây là N) và dây bảo vệ nối đất (PE).

* Chế độ TN- C: Dây trung tính (N) và dây bảo vệ nối đất (PE) kết hợp thành một dây ký hiệu PEN.

* Chế độ TN- S: Dây trung tính và dây bảo vệ nối đất riêng rẽ (mát được nối với đây bảo vệ nối đất).

* Chế độ TN- CS: Các chế độ TN- C và TN- S có thể được thực hiện trong cùng một sơ đồ nối đất,nhưng trong chế độ TN- C- S không cho phép lắp đặt TN- C (4 dây) ở phía sau TN- S ( 5 dây).

Mạng điện hạ áp nước ta hiện chỉ có ba dây pha và một dây trung tính hoặc dây pha và dây trung tính, không có dây bảo vệ nối đất. Chính vì vậy nên không đảm bảo an toàn cho người khi chạm vào vỏ kim loại có điện do bị hỏng lớp cách điện.Trái lại, tiêu chuẩn IEC 364 yêu cầu cơ đồ nối đất theo bất cứ chế độ nào cũng phải có dây bảo vệ nối đất. Dây bảo vệ nối đất trong chế độ TN có tác dụng đảm bảo dòng chạm đất đủ lớn để thiết bị bảo vệ qúa dòng (cầu chì) , áptômát…) tác động, còn trong các chế độ TT và IT dây bảo vệ nối đất phải kết hợp với thiết bị bảo vệ theo dòng rò mới đảm bảo an toàn trong mọi trường hợp sự cố. Cho phép lắp đặt nhiều chế độ trong cùng một sơ đồ nối đất, vì vậy, để đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau của các hộ tiêu thụ điện, giải pháp tốt nhất là kết hợp nhiều chế độ nối đất trong cùng một mạng điện hạ áp. kết hợp cả ba chế độ TN, TT và IT cho các hộ tiêu thụ trong cùng một hệ thống nối đất.

Nối đất TT là biện pháp an toàn, trong đó bắt buộc tất cả các phần vỏ kim loại và bộ phận nối đất tự nhiên (như đường ống kim loại) của mạng phải được nối với cực tiếp đất chung. Khi sử dụng sơ đồ nối đất TT, phải đảm bảo điện trở tiếp đất thấp và ổn định, nhằm giảm điện áp tiếp xúc tại chô bị rò điện và hạn chế điện thế bước.

Sơ đồ nồi đất TN là biện pháp an toàn, trong đó tất cả các vỏ phần kim loại và bộ phận đát tự nhiên được nối trực tiếp đến cực tiếp đất của nguồn điện bằng dây bảo vệ nối đất.

Sơ đồ nối đất TN-C-S có sử dụng dây bảo vệ nối đất chung với dây trung tính (dây PEN) hoặc dây bảo vệ nối đất (dây PE) được lắp đặt như dây thứ năm cùng với ba dây pha và một dây trung tính. Tất cả các dây bảo vệ nối đất trong các mạch nhánh được đấu với nhau tại cực tiếp đất của bảng phân phối chính. Cực này được nối với thanh cái trung tính rồi thanh cái trung tính lại được nối với dây trung tính của mạng phân phối hạ áp của cả khu.

Sơ đồ nối đất IT là biện pháp an toàn, trong đó tất cả các phần vỏ kim loại và bộ phận nối đất tự nhiên đều được nối đất thông qua cực tiếp đất của mạng. Sơ đồ nối đất IT đòi hỏi giá thành lắp đặt điện cao nhất, song lại có thời gian mất điện ít nhất và được áp dụng trong khu nhà có nguy cơ hoả hoạn cao hoặc trong mỏ than hầm lò, nơi có yêu cầu cung cấp điện liên tục để đảm bảo thông gió và sản xuất.

Theo kinh nghiệm của Thái Lan, khu dân cư hoặc khu thương mại nên áp dụng các sơ đồ nối đất TT và TN- C-S.

Thứ ba, lắp đặt thiết bị bảo vệ theo dòng rò

Dây bảo vệ nối đất là một biện pháp quan trọng, nhưng chưa đủ để bảo vệ tính mạng và tài sản, cần lắp đặt thiết bị bảo vệ theo dòng rò (RCD viết tắc của Residual Current Breaker) trong mạng điện hạ áp để bổ trợ cho chắc chắn. RCD dùng vào mục đích chính là bảo vệ an toàn cho người chống chạm điện gián tiếp và bảo vệ bổ sung chống chạm điện trực tiếp. Ngoài mục đích trên, RCD còn có thêm rơle nhiệt và rơ le điện từ để bảo vệ sự cố quá tải và ngắn mạch cho mạch điện phía sau. Sơ đồ nguyên lý của RCD được nêu trong hình 3.

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị bảo vệ theo dòng rò (RCD)

RCD hoạt động nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện dư. Bao quanh lõi từ hình xuyến (3) có hai cuộn dây. Cuộn dây (1) thông qua dòng điện trong dây pha, cuộn dây (2) có dòng điện trong dây trung tính đi qua. Khi không có dòng điện rò, từ thông do hai cuộn dây này sinh ra sẽ triệt tiêu nhau và cuộn dây (4) không có dòng điện. Ngay khi sự cố xuất hiện, có sự so lệch giữa hai dòng điện đi qua cuộn dây (1) và (2) kéo theo từ thông dư xuất hiện trong lõi từ thình xuyến. Cuộn dây (4) sẽ có dòng điện cảm ứng đi qua. Dòng điện đó c p cho nam châm điện (5) hút chốt của áptômát bảo vệ so lệch dẫn đến mạch bị cắt điện.

Khi lắp đặt RCD chỉ cho các dây pha và dây trung tính xuyên qua lõi từ hình xuyến, dây PE không được phép xuyên qua lõi từ. Cần chọn RCD sao cho phù hợp với yêu cầu bảo vệ so lệch trong từng trường hợp cụ thể. RCD được chế tạo với những cỡ và độ nhạy khác nhau. Cỡ của RCD dựa theo trị số dòng điện mà áptômát cho phép đi qua trong thời gian bình thường, ví dụ: 10A; 16A; 25A; 32A; 40A v.v… độ nhạy của RCD chính là trị số dòng điện rò mà áptômát bảo vệ so lệch tác động như: 10mA; 30mA; 100mA; 500mA v.v… Hiện nay ở nước ta, việc lắp đặt thiết bị bảo vệ theo dòng rò thường chỉ thâý trong mạng điện của xí nghiệp công nghiệp, còn trên mạng điện hạ áp của nhà ở rất hiếm thấy. Theo tiêu chuẩn IEC, phải sử dụng RCD trên các mạch cấp điện cho ổ cắm ngoài ( với dòng danh định 20A) dùng cho thiết bị cầm tay ngoài trời hoặc các ổ cắm đặt ở nơi ẩm ướt, phòng giăt là bể bơi. Cầm lắp đặt RCD trong mạng điện lắp đặt tạm thời hoặc mạch cấp điện cho công trườngv.v.. Từ phía nguồn điện cung cấp đến hộ tiêu thụ phải đặt mộtáptômát có RCD với độ nhạy 500mA. Trên các dây dẫn vào ổ cắm cần lắp áptômát hoặc cầu dao có RCD với độ nhạy 30mA. Mạch điện chiếu sáng... nên trang bị áptômát hoặc cầu dao có RCD với độ nhảy 30mA. RCD thường được lắp chung trong máy cắt công nghiệp có bảo vệ dòng so lệch và máy cắt dân dụng có bảo vệ dòng rò (RCCB viết tắt của Residual Current Circuit Breaker).v.v…

Kết qủa nghiên cứu vào năm 1982 về tai nạn do sử dụng dụng cụ cầm tay tại các công ty Nhật Bản cho thấy, số vụ chết người giảm hẳn từ khi ban hành điều luật bắt buộc sử dụng RCD. Việc lắp đăt RCD đã được đưa vào luật, quy phạm hoặc quy định bắt buộc tại nhiều quốc gia.

RCD chịu ảnh hưởng của nhiễu dẫn đến hiện tượng đôi khi RCD tác động nhầm. Nhưng người tiêu dùng hoàn toàn tránh được hiện tượng này bằng cách nhờ nhà chuyên môn chọn và lắp đặt RCD theo đúng yêu cầu kỹ thuật. Trên thực tế thì xảy ra hiện tượng đó, phần lớn mọi người phản ứng bằng cách không cho RCD hoạt đông hoặc thay bằng RCD có độ nhạy thấp hơn. Hành động sai như vậy là nguy hiểm và cần tránh.

Tác động và lợi ích của đem lại khi chuyển đổi lắp đặt điện

Tiêu chuẩn quốc gia về lắp đặt điện do những chuyên gia đề xuất và Nhà nước quyết định ban hành nhằm nâng cao mức độ an toàn điện trong công trình xây dựng. Đất nước đang đẩy mạnh công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá và xúc tiến nội nhập với thị trường khu vực cũng như thị trường quốc tế, tiêu chuẩn lắp đặt điện trong công trình xây dựng sẽ tạo nên sức đẩy ban đầu cho qúa trình chuyển đổi khởi động. Sức đẩy này là cần thiết để tác động đến các nhà đầu tư, nhà thiết kế, nhà chế tạo, nhà kinh doanh, nhà xây dựng và người sở hữu công trình khắc phục cản trở do tình trạng qúa khứ để lại, hướng sản xuất kinh doanh theo con đường đổi mới và định hướng cho người tiêu dùng.

Tuy vậy, còn phải tính đến những lý do thực tế khiến quá trình chuyển đổi lắp đặt điện ở nước ta gặp trở ngại trong thời gian thực hiện.

1. Hệ thống dây và cáp điện đi ngầm nên những ưu điểm về lắp đặt điện trong công trình xây dựng không thể nhìn thấy trực tiếp.

2. Tiêu chuẩn lắp đặt điện càng nâng cao thì giá thành về lắp đặt điện trong công trình xây dựng càng tăng theo.

3. Người sở hữu công trình hiện chưa chú trọng đến chất lượng an toàn của mạng điện trong nhà.

Với ba lý do trên, ban đầu, ngay cả các Công ty Đầu tư và Phát triển nhà ở cũng chưa quan tâm đến vấn đề chuyển đổi lắp đặt điện trong công trình xây dựng. Nhưng cùng với mức sống ngày một cao, nhận thức của người mua nhà về an toàn điện sẽ ngày một toàn diện, nghiêm ngặt hơn. Điều đó chắc chắn sẽ tác động trở lại đến các nhà đầu tư, thiết kế, chế tạo, kinh doanh, xây dựng, tạo nên sức kéo theo quy luật cung cầu đối với việc áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế và quốc gia về lắp đặt điện trong công trình xây dựng.

Cùng với việc nâng cao chất lượng an toàn mạng điện trong nhà ở, người dân ngày càng tiêu dùng điện năng nhiều hơn, thiết bị điện gia dụng được mua sắm nhiều hơn. Song song với nó là công tác phòng và chữa cháy nhà ở, nhà cao tầng, khu dân cư và toà nhà thương mại cần phải được bổ sung bằng những biện pháp hiệu quả, đảm bảo an toàn cho tính mạng con người và tránh được hoả hoạn do sự cố việc điện gây ra.