Khi nào cần đo trở kháng để đảm bảo an toàn điện?

Trong vận hành hệ thống điện công nghiệp và dân dụng, sự ổn định của dòng điện không chỉ phụ thuộc vào nguồn cấp mà còn chịu ảnh hưởng lớn từ đặc tính vật lý của các vật liệu dẫn truyền. Theo thời gian hoạt động, các thành phần trong mạch điện sẽ chịu tác động của môi trường, nhiệt độ và quá trình lão hóa tự nhiên, dẫn đến sự thay đổi về khả năng cản trở dòng điện.

Việc duy trì các thông số kỹ thuật nằm trong ngưỡng cho phép là yếu tố then chốt để bảo vệ tài sản và tính mạng con người. Một sự gia tăng đột ngột về điện trở tiếp xúc hay sự suy giảm khả năng cách điện đều là những dấu hiệu báo trước cho một thảm họa tiềm tàng. Các kỹ sư bảo trì cần phải nắm bắt được thời điểm vàng để can thiệp, ngăn chặn các sự cố trước khi chúng gây ra hậu quả tàn khốc cho toàn bộ dây chuyền sản xuất hay hệ thống dữ liệu quan trọng.

Để thực hiện được công việc này một cách chính xác, người kỹ thuật viên cần sự hỗ trợ đắc lực từ đồng hồ đo trở kháng chuyên dụng. Thiết bị này đóng vai trò như một bác sĩ chẩn đoán, cung cấp các số liệu thực tế về tình trạng sức khỏe của hệ thống ắc quy, các mối nối điện hay cuộn dây động cơ, từ đó giúp đội ngũ vận hành đưa ra các quyết định thay thế hoặc sửa chữa kịp thời.

Khi nào cần đo trở kháng để đảm bảo an toàn điện?

I. SỰ LÃO HÓA CỦA HỆ THỐNG ẮC QUY TRONG CÁC TRẠM NGUỒN DỰ PHÒNG

Hệ thống lưu trữ điện năng (UPS) tại các trung tâm dữ liệu, bệnh viện hay nhà máy sản xuất đóng vai trò sống còn khi xảy ra sự cố mất điện lưới. Tuy nhiên, ắc quy là thành phần có tuổi thọ giới hạn và tốc độ suy giảm chất lượng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện vận hành. Một trong những chỉ số quan trọng nhất phản ánh sức khỏe của ắc quy chính là nội trở.

Khi ắc quy hoạt động lâu ngày, các phản ứng hóa học bên trong sẽ tạo ra sự ăn mòn trên các bản cực hoặc làm khô cạn dung môi điện phân. Quá trình sulfat hóa trên bản cực chì làm giảm diện tích tiếp xúc hiệu dụng giữa bản cực và dung dịch, dẫn đến việc nội trở của bình ắc quy tăng lên đáng kể. Điều nguy hiểm là điện áp của bình ắc quy có thể vẫn hiển thị ở mức bình thường khi đo ở chế độ không tải, khiến kỹ thuật viên lầm tưởng rằng hệ thống vẫn hoạt động tốt.

Chỉ khi hệ thống chuyển sang chế độ xả tải thực tế, dòng điện lớn đi qua nội trở cao sẽ sinh ra một lượng nhiệt khổng lồ theo định luật Joule. Nhiệt lượng này có thể làm nóng chảy vỏ nhựa của bình ắc quy, gây rò rỉ axit hoặc thậm chí gây nổ. Việc đo kiểm tra trở kháng nội bộ định kỳ giúp xác định chính xác những cell pin yếu kém trong cả một hệ thống lớn. Thay vì phải chờ đến khi toàn bộ hệ thống sụp đổ, người quản lý có thể chủ động loại bỏ và thay thế các bình ắc quy có nội trở vượt ngưỡng, đảm bảo khả năng cấp điện liên tục và an toàn tuyệt đối.

II. SỰ GIA TĂNG NHIỆT ĐỘ TẠI CÁC ĐIỂM TIẾP XÚC VÀ THANH CÁI

Trong các tủ điện phân phối tổng hoặc các trạm biến áp, dòng điện công suất lớn được truyền tải qua các thanh cái (busbar) và các điểm đấu nối cáp. Tại các vị trí này, chất lượng của bề mặt tiếp xúc quyết định trực tiếp đến sự an toàn của hệ thống. Tuy nhiên, dưới tác động của sự rung động cơ học từ máy móc, sự giãn nở nhiệt lặp đi lặp lại hoặc môi trường có tính ăn mòn, các bu lông siết chặt có thể bị lỏng ra hoặc bề mặt kim loại bị oxy hóa.

Lớp oxit kim loại hình thành trên bề mặt tiếp xúc có tính chất dẫn điện kém hơn rất nhiều so với kim loại gốc. Điều này tạo ra một điện trở tiếp xúc lớn ngay tại điểm nối. Khi dòng điện tải chạy qua vị trí này, sự cản trở dòng điện sẽ chuyển hóa năng lượng điện thành nhiệt năng. Nhiệt độ tăng cao lại tiếp tục thúc đẩy quá trình oxy hóa diễn ra nhanh hơn, tạo thành một vòng lặp luẩn quẩn khiến điểm tiếp xúc ngày càng nóng hơn.

Các dấu hiệu và hậu quả của việc không kiểm soát trở kháng tiếp xúc bao gồm:

Lớp vỏ cách điện của dây cáp tại điểm nối bị biến dạng, nóng chảy hoặc cháy đen do nhiệt độ vượt quá giới hạn chịu đựng của vật liệu nhựa.
Hiện tượng hồ quang điện phát sinh tại các khe hở do tiếp xúc kém, gây ra tiếng rít và mùi khét đặc trưng, có thể dẫn đến hỏa hoạn lan rộng trong tủ điện.
Sự sụt áp trên đường dây làm cho điện áp cấp đến thiết bị cuối không đủ, gây ra hiện tượng khởi động chập chờn hoặc làm hỏng các thiết bị điện tử nhạy cảm.
Các thiết bị đóng cắt như Aptomat (CB) có thể bị nhảy sai hoặc không thể đóng lại được do nhiệt truyền từ điểm tiếp xúc làm biến dạng thanh lưỡng kim bên trong.

Việc sử dụng thiết bị đo điện trở thấp để kiểm tra định kỳ các mối nối giúp phát hiện sớm các điểm có điện trở cao bất thường. Số liệu đo đạc chính xác cho phép kỹ thuật viên xác định được mức độ siết chặt cần thiết hoặc yêu cầu vệ sinh lại bề mặt tiếp xúc, đưa hệ thống trở lại trạng thái vận hành mát mẻ và ổn định.

III. KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN TRONG SẢN XUẤT PIN LITHIUM

Ngành công nghiệp xe điện và thiết bị di động đang phát triển mạnh mẽ kéo theo nhu cầu khắt khe về chất lượng của các khối pin Lithium-ion. Một khối pin lớn được cấu thành từ hàng trăm, thậm chí hàng nghìn cell pin nhỏ được hàn nối với nhau bằng các thanh dẫn niken hoặc đồng. Chất lượng của các mối hàn này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ an toàn của toàn bộ khối pin.

Trong quá trình sản xuất, nếu mối hàn không ngấu hoặc bị lẫn tạp chất, trở kháng tại điểm hàn sẽ cao hơn mức tiêu chuẩn. Khi xe điện vận hành hoặc sạc nhanh, dòng điện nạp/xả rất lớn đi qua các mối hàn lỗi này sẽ sinh nhiệt cục bộ. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các cell pin trong cùng một khối sẽ làm mất cân bằng dung lượng, khiến hệ thống quản lý pin (BMS) hoạt động kém hiệu quả và làm giảm tuổi thọ của cả khối pin.

Nghiêm trọng hơn, nhiệt độ cao tại mối hàn có thể lan truyền vào bên trong cell pin, làm hỏng màng ngăn cách điện và gây ra hiện tượng ngắn mạch trong , dẫn đến cháy nổ xe điện. Do đó, việc đo kiểm trở kháng mối hàn là một bước không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất (QC). Các thiết bị đo cần có tốc độ phản hồi nhanh và độ chính xác cao để loại bỏ ngay lập tức các sản phẩm không đạt chuẩn trước khi chúng được đóng gói và xuất xưởng.

IV. ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG CÁCH ĐIỆN CỦA ĐỘNG CƠ VÀ MÁY BIẾN ÁP

Động cơ điện và máy biến áp là trái tim của mọi nhà máy công nghiệp. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý từ trường được sinh ra từ các cuộn dây đồng quấn quanh lõi từ. Để dòng điện chạy đúng theo các vòng dây thiết kế, lớp vecni cách điện bao phủ sợi dây đồng đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Tuy nhiên, nhiệt độ cao, độ ẩm và bụi bẩn dẫn điện là những tác nhân phá hủy lớp cách điện này theo thời gian.

Sự thay đổi về trở kháng của cuộn dây, bao gồm cả điện trở thuần và cảm kháng, là chỉ số phản ánh trung thực tình trạng của động cơ. Khi lớp cách điện giữa các vòng dây bị hỏng (ngắn mạch vòng dây), tổng trở kháng của cuộn dây sẽ giảm xuống, làm mất cân bằng pha. Dòng điện sẽ tăng vọt tại pha bị lỗi, gây nóng động cơ và làm nhảy rơ-le bảo vệ liên tục.

Ngoài ra, sự thay đổi trở kháng cũng xuất hiện khi có sự rò rỉ điện từ cuộn dây ra vỏ máy. Nếu hệ thống nối đất không đảm bảo, vỏ máy sẽ mang điện áp nguy hiểm, đe dọa trực tiếp tính mạng của người vận hành. Việc đo lường và theo dõi xu hướng thay đổi của các thông số trở kháng giúp bộ phận bảo trì dự đoán được thời điểm cần quấn lại dây hoặc sấy khô động cơ, tránh việc máy móc dừng đột ngột làm gián đoạn kế hoạch sản xuất.

Cụ thể, quá trình kiểm tra thường tập trung vào các yếu tố:

Xác định sự cân bằng điện trở một chiều giữa ba pha của động cơ để phát hiện sớm các mối nối lỏng bên trong hộp đấu dây hoặc lỗi cuộn dây.
Đo lường độ tự cảm và hệ số phẩm chất (Q) của cuộn dây để phát hiện các lỗi ngắn mạch giữa các vòng dây mà phép đo điện trở thông thường khó phát hiện.
Kiểm tra điện trở cách điện giữa các cuộn dây với nhau và giữa cuộn dây với vỏ máy để đảm bảo không có dòng rò nguy hiểm.

Khi nào cần đo trở kháng để đảm bảo an toàn điện?

V. ĐẢM BẢO HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA AN TOÀN

Hệ thống tiếp địa (nối đất) là lá chắn bảo vệ cuối cùng cho con người và thiết bị khi có sự cố rò điện hoặc sét đánh. Dòng điện sự cố luôn có xu hướng tìm đường đi có trở kháng thấp nhất để truyền xuống đất. Nếu hệ thống tiếp địa có điện trở quá cao, dòng điện sét hoặc dòng rò sẽ không thể tản nhanh vào lòng đất mà sẽ lan truyền ngược lại vào thiết bị hoặc đi qua cơ thể người tiếp xúc với thiết bị đó.

Điện trở tiếp địa không phải là một giá trị cố định vĩnh viễn. Nó thay đổi theo mùa, độ ẩm của đất, và tình trạng ăn mòn của cọc tiếp địa chôn ngầm dưới lòng đất. Đất khô cằn vào mùa khô sẽ làm tăng điện trở đất, trong khi các hóa chất trong đất có thể ăn mòn cọc kim loại, làm đứt gãy kết nối ngầm.

Tại các trạm viễn thông, điện trở đất cao làm giảm hiệu quả của hệ thống chống sét, khiến thiết bị truyền dẫn dễ bị hư hỏng khi có giông bão.
Trong các tòa nhà cao tầng, hệ thống tiếp địa kém khiến cho các thiết bị điện tử nhạy cảm bị nhiễu, hoạt động không ổn định và gây nguy hiểm cho cư dân.
Tại các khu vực có nhiều thiết bị điện tử y tế, việc đảm bảo trở kháng đất thấp là bắt buộc để tránh nhiễu ảnh hưởng đến kết quả chẩn đoán và an toàn cho bệnh nhân.

Do đó, việc đo kiểm định kỳ điện trở đất là yêu cầu bắt buộc trong các quy chuẩn an toàn điện. Các số liệu thu được sẽ giúp kỹ sư quyết định xem có cần bổ sung thêm cọc tiếp địa, sử dụng hóa chất cải tạo đất hay kiểm tra lại các mối hàn hóa nhiệt dưới lòng đất hay không.

VI. MUA SẮM THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG CHÍNH HÃNG TẠI HIOKI VIỆT NAM

Trong bối cảnh thị trường thiết bị đo lường đa dạng và phức tạp, việc lựa chọn một thiết bị có độ chính xác cao, hoạt động bền bỉ và đáp ứng đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế là điều trăn trở của nhiều doanh nghiệp. Sai số trong phép đo trở kháng có thể dẫn đến những nhận định sai lầm về tình trạng hệ thống, gây ra lãng phí trong việc thay thế linh kiện chưa hỏng hoặc nguy hiểm hơn là bỏ sót các nguy cơ cháy nổ thực sự.

Hioki Vietnam khẳng định vị thế là đơn vị cung cấp các dòng sản phẩm đo lường điện năng và kiểm tra linh kiện hàng đầu, được tin dùng bởi các tập đoàn công nghệ và sản xuất lớn trên toàn cầu. Các sản phẩm của Hioki nổi tiếng với công nghệ đo lường tiên tiến, khả năng chống nhiễu vượt trội và độ ổn định lâu dài.

Khi lựa chọn đồng hành cùng Hioki Vietnam, khách hàng sẽ nhận được những giá trị cốt lõi:

Sở hữu các thiết bị đo trở kháng pin, đo điện trở cách điện, và đo điện trở đất với công nghệ mới nhất, giúp rút ngắn thời gian đo đạc và nâng cao độ chính xác.
Được cung cấp đầy đủ chứng nhận xuất xứ (CO) và chứng nhận chất lượng (CQ), đảm bảo tính pháp lý và sự tuân thủ trong các kỳ đánh giá audit nhà máy.
Dịch vụ hiệu chuẩn và bảo trì thiết bị theo tiêu chuẩn của hãng, đảm bảo thiết bị luôn hoạt động ở trạng thái tốt nhất trong suốt vòng đời sử dụng.
Sự hỗ trợ kỹ thuật trực tiếp từ các chuyên gia giàu kinh nghiệm, sẵn sàng tư vấn giải quyết các bài toán đo lường phức tạp tại hiện trường.
Chính sách bảo hành minh bạch và kho linh kiện thay thế sẵn có, giúp tối ưu hóa thời gian hoạt động của thiết bị và không làm gián đoạn công việc của khách hàng.

Đo lường chính xác là nền tảng của an toàn. Hãy để các thiết bị của Hioki Vietnam giúp bạn nhìn thấy những nguy cơ tiềm ẩn bên trong hệ thống điện, từ đó kiến tạo nên một môi trường làm việc an toàn, hiệu quả và bền vững.

Sản phẩm liên quan