Nguy cơ cháy nổ từ sự gia tăng nội trở trong hệ thống ắc quy

Trong các hệ thống cơ sở hạ tầng quan trọng hiện nay, phòng ắc quy thường được ví như "trái tim" cung cấp năng lượng sống còn khi điện lưới gặp sự cố. Tuy nhiên, ít ai ngờ rằng khu vực này cũng chính là nơi ẩn chứa những rủi ro cháy nổ cao nhất nếu không được giám sát chặt chẽ. Sự cố từ nguồn điện dự phòng không chỉ gây gián đoạn hoạt động mà còn đe dọa trực tiếp đến tính mạng con người và tài sản doanh nghiệp.

Thực tế cho thấy, phần lớn các vụ hỏa hoạn liên quan đến hệ thống lưu điện (UPS) đều bắt nguồn từ sự suy giảm chất lượng âm thầm bên trong các cell pin. Những hư hỏng này diễn ra từ từ theo thời gian, tích tụ nhiệt lượng và biến thành mối nguy hiểm thực sự mà các phương pháp kiểm tra bằng mắt thường hay đo điện áp đơn giản không thể nào phát hiện kịp thời.

Để kiểm soát rủi ro này, các kỹ sư vận hành hiện đại buộc phải thay đổi phương pháp tiếp cận từ thụ động sang chủ động. Việc sử dụng thiết bị chuyên dụng như máy đo trở kháng để "khám sức khỏe" định kỳ cho từng bình ắc quy là giải pháp duy nhất giúp nhìn thấu các nguy cơ tiềm ẩn bên trong, đảm bảo an toàn tuyệt đối trước khi sự cố đáng tiếc có cơ hội xảy ra.

Nguy cơ cháy nổ từ sự gia tăng nội trở trong hệ thống ắc quy

I. SỰ THẬT VỀ TUỔI THỌ VÀ RỦI RO TIỀM ẨN CỦA ẮC QUY

Chúng ta thường lầm tưởng rằng một hệ thống ắc quy được bảo hành 5 năm hay 10 năm sẽ hoạt động an toàn trong suốt thời gian đó. Tuy nhiên, thực tế vận hành khắc nghiệt hơn rất nhiều so với điều kiện lý tưởng trong phòng thí nghiệm. Tuổi thọ của ắc quy chịu tác động mạnh mẽ bởi môi trường và cách thức sử dụng, khiến chúng có thể xuống cấp nhanh chóng chỉ sau vài năm.

Những yếu tố sau đây âm thầm bào mòn sức khỏe của hệ thống lưu trữ:

Nhiệt độ phòng máy không ổn định làm biến đổi hóa chất bên trong.
Chế độ sạc thả nổi liên tục trong thời gian dài gây khô cạn dung dịch điện phân.
Các đợt xả sâu đột ngột làm biến dạng cấu trúc bản cực.

Nguy hiểm nhất là sự xuống cấp này không diễn ra đồng đều. Trong một dàn hàng trăm bình ắc quy, chỉ cần một vài bình bị lỗi sớm sẽ trở thành "gánh nặng" cho cả hệ thống. Những bình lỗi này giống như những quả bom nổ chậm, chực chờ phát hỏa khi hệ thống phải chịu tải lớn, bất chấp các bình còn lại vẫn hoạt động tốt.

II. NỘI TRỞ CAO VÀ CƠ CHẾ SINH NHIỆT GÂY CHÁY

Nguyên nhân gốc rễ của hầu hết các vụ cháy nổ ắc quy nằm ở sự gia tăng của điện trở bên trong (nội trở). Hãy hình dung nội trở giống như sự tắc nghẽn trong đường ống nước; khi dòng chảy (dòng điện) buộc phải đi qua chỗ tắc nghẽn với áp lực cao, nó sẽ sinh ra ma sát và nhiệt độ cực lớn.

Khi ắc quy bị lão hóa hoặc hư hỏng, nội trở của nó tăng lên đáng kể do:

Sự ăn mòn của các bản cực kim loại bên trong.
Các mối hàn kết nối bị nứt gãy hoặc tiếp xúc kém.
Sự kết tủa của các tinh thể sunfat cản trở dòng điện.

Khi mất điện lưới và hệ thống UPS kích hoạt, một dòng điện xả cực lớn sẽ chạy qua toàn bộ dàn ắc quy. Tại những vị trí có nội trở cao, dòng điện này sẽ biến năng lượng thành nhiệt năng ngay lập tức. Nhiệt độ tăng vọt trong tích tắc có thể làm nóng chảy vỏ nhựa, gây rò rỉ axit và bắt lửa, dẫn đến hỏa hoạn nghiêm trọng cho cả phòng máy.

III. SAI LẦM KHI CHỈ DỰA VÀO ĐIỆN ÁP ĐỂ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN

Một trong những lỗ hổng lớn nhất trong quy trình bảo trì truyền thống là sự phụ thuộc quá nhiều vào việc đo điện áp (Voltage). Nhiều kỹ thuật viên vẫn tin rằng nếu đo thấy bình ắc quy đủ 12V thì có nghĩa là bình đó an toàn và khỏe mạnh. Đây là một nhận định sai lầm về mặt kỹ thuật và tiềm ẩn rủi ro rất lớn.

Điện áp thường đánh lừa người vận hành vì những lý do sau:

Hiện tượng điện áp ảo: Một bình ắc quy đã hỏng hoàn toàn vẫn có thể hiển thị mức điện áp đầy khi đang được sạc hoặc ở trạng thái nghỉ không tải.
Không phản ánh cấu trúc bên trong: Điện áp không cho biết các mối nối bên trong có bị nứt hay không, hay bản cực có bị ăn mòn hay không.
Sự sụt áp khi có tải: Bình ắc quy hỏng chỉ lộ nguyên hình khi phải phóng điện thực tế (lúc đó điện áp sẽ tụt về 0), nhưng lúc này thì sự cố ngắt nguồn đã xảy ra rồi.

Vì vậy, việc đo điện áp chỉ có giá trị tham khảo sơ bộ, hoàn toàn không đủ độ tin cậy để khẳng định hệ thống có an toàn hay không.

IV. VAI TRÒ CỦA VIỆC ĐO TRỞ KHÁNG TRONG PHÒNG NGỪA RỦI RO

Để thực sự kiểm soát được an toàn, chúng ta cần một phương pháp nhìn thấu vào bên trong cấu trúc vật lý của bình ắc quy mà không cần đập vỡ nó. Công nghệ đo trở kháng (Impedance/Internal Resistance) chính là chìa khóa giải quyết vấn đề này.

Các thiết bị đo lường hiện đại cho phép thực hiện việc kiểm tra sâu rộng với các ưu điểm:

Phát hiện sớm hư hỏng: Xác định chính xác những bình có nội trở tăng cao bất thường trước khi chúng kịp sinh nhiệt gây cháy.
Kiểm tra trực tiếp khi hệ thống đang chạy: Không cần ngắt điện, không gây gián đoạn hoạt động của doanh nghiệp.
Độ chính xác cao: Đo được những thay đổi rất nhỏ (cỡ mili-ohm) để đưa ra cảnh báo sớm nhất.

Khi nắm được chỉ số nội trở, đội ngũ kỹ thuật có thể khoanh vùng chính xác những "mắt xích yếu" trong hệ thống để thay thế kịp thời, loại bỏ hoàn toàn nguy cơ cháy nổ từ trứng nước.

V. HIỆN TƯỢNG TRÔI NHIỆT VÀ CẢNH BÁO TỪ NHIỆT ĐỘ CỰC BÌNH

Bên cạnh nội trở, nhiệt độ là chỉ số sinh tồn thứ hai cần được giám sát chặt chẽ. Hiện tượng "trôi nhiệt" (thermal runaway) là cơn ác mộng của các trung tâm dữ liệu. Đây là tình trạng nhiệt độ bên trong ắc quy tăng lên mất kiểm soát, gây ra phản ứng dây chuyền dẫn đến nổ bình.

Việc kiểm tra nhiệt độ cần được thực hiện đúng cách:

Không chỉ đo nhiệt độ phòng, mà phải đo nhiệt độ tại cực của từng bình ắc quy.
Một điểm tiếp xúc kém hoặc một cell pin hỏng thường sẽ nóng hơn các bình xung quanh.

Các thiết bị đo chuyên dụng ngày nay thường tích hợp cảm biến nhiệt độ ngay tại đầu que đo. Điều này giúp kỹ thuật viên cùng lúc thu được hai chỉ số quan trọng: Nội trở (nguyên nhân gây nhiệt) và Nhiệt độ (biểu hiện của sự cố). Sự kết hợp này mang lại cái nhìn toàn diện về mức độ an toàn của hệ thống.

VI. ĐẢM BẢO AN TOÀN LAO ĐỘNG CHO NGƯỜI VẬN HÀNH

Làm việc với hệ thống ắc quy công nghiệp đồng nghĩa với việc đối mặt với nguồn năng lượng DC cực lớn. Nguy cơ sốc điện và phóng hồ quang luôn rình rập nếu sử dụng các thiết bị đo lường kém chất lượng hoặc thao tác sai. Do đó, thiết bị đo không chỉ cần chính xác mà còn phải bảo vệ được người dùng.

Tiêu chuẩn an toàn cho thiết bị đo ắc quy bao gồm:

Thiết kế đầu đo an toàn: Giảm thiểu nguy cơ chạm chập ngẫu nhiên giữa hai cực.
Khả năng chịu quá áp: Bảo vệ thiết bị và người dùng nếu lỡ đo nhầm vào các điểm có điện áp cao hơn dự kiến.
Cầu chì bảo vệ: Ngắt mạch tức thì khi có sự cố dòng điện.

Đầu tư vào thiết bị chuẩn là cách tốt nhất để bảo vệ tính mạng cho đội ngũ kỹ thuật viên, giúp họ yên tâm thao tác trong môi trường nguy hiểm.

VII. QUẢN LÝ DỮ LIỆU ĐỂ DỰ BÁO XU HƯỚNG HƯ HỎNG

An toàn hệ thống không phải là kết quả của một lần đo, mà là quá trình theo dõi liên tục. Dữ liệu lịch sử đóng vai trò quyết định trong việc dự đoán thời điểm ắc quy sẽ hỏng. Thay vì ghi chép sổ sách thủ công dễ sai sót và thất lạc, quy trình hiện đại yêu cầu số hóa toàn bộ dữ liệu đo đạc.

Lợi ích của việc quản lý dữ liệu số hóa:

Theo dõi xu hướng: Dễ dàng nhận thấy nội trở của một bình đang tăng dần qua các tháng, từ đó lên kế hoạch thay thế chủ động.
Báo cáo minh bạch: Dữ liệu được lưu tự động, không thể chỉnh sửa, đảm bảo tính trung thực khi báo cáo với cấp quản lý hoặc đơn vị kiểm toán.
Kết nối không dây: Truyền dữ liệu tức thì về máy tính hoặc điện thoại để phân tích nhanh chóng.

Việc sở hữu dữ liệu chính xác giúp doanh nghiệp đưa ra các quyết định bảo trì dựa trên cơ sở khoa học, tránh lãng phí khi thay thế quá sớm hoặc rủi ro khi thay thế quá muộn.

Rủi ro cháy nổ từ hệ thống nguồn dự phòng là hiện hữu và có thể gây ra hậu quả thảm khốc, nhưng nó hoàn toàn có thể kiểm soát được nếu áp dụng đúng phương pháp. Sự chuyển dịch từ kiểm tra cảm quan sang giám sát nội trở chuyên sâu là bước đi tất yếu để đảm bảo an toàn cho con người và tài sản.

Một hệ thống chỉ thực sự an toàn khi chúng ta hiểu rõ tình trạng của từng thành phần nhỏ nhất bên trong nó.

Đừng để sự chủ quan biến hệ thống bảo vệ của bạn thành mối nguy hại. Để trang bị những giải pháp đo lường an toàn, chính xác và bền bỉ nhất cho công tác bảo trì hệ thống điện, hãy liên hệ và mua sắm các thiết bị chính hãng tại Hioki Vietnam.

Sản phẩm liên quan