Tai nạn điện thường bắt đầu từ lỗi nào

Trong vận hành hệ thống điện công nghiệp và dân dụng, sự ổn định của dòng điện là yếu tố then chốt để duy trì hoạt động sản xuất. Tuy nhiên, hệ thống điện không bao giờ tồn tại vĩnh cửu ở trạng thái hoàn hảo ban đầu. Sau một thời gian dài vận hành, các linh kiện và dây dẫn sẽ chịu tác động của môi trường, nhiệt độ và tải trọng, dẫn đến những thay đổi tiêu cực trong cấu trúc vật lý.

Những thay đổi này thường diễn ra âm thầm bên trong các lớp vỏ bọc hoặc tại các điểm đấu nối mà mắt thường không thể quan sát được. Chúng tích tụ dần theo năm tháng, tạo ra những điểm yếu trong hệ thống dẫn điện. Khi các điểm yếu này vượt quá giới hạn chịu đựng, sự cố sẽ xảy ra, gây gián đoạn hoạt động và ảnh hưởng đến độ an toàn của người vận hành. Để nhận biết sớm những dấu hiệu này, các kỹ sư cần sự hỗ trợ của thiết bị đo an toàn điện chuyên dụng để chuyển đổi các trạng thái vật lý vô hình thành các con số cụ thể.

Việc bỏ qua các chỉ số cảnh báo sớm chính là nguồn gốc sâu xa của hầu hết các sự cố điện nghiêm trọng. Thay vì đợi đến khi hệ thống ngưng hoạt động mới tìm cách khắc phục, việc hiểu rõ bản chất của sự xuống cấp vật liệu sẽ giúp chúng ta kiểm soát tình hình tốt hơn. Bài viết này sẽ đi sâu vào phân tích sự biến đổi của lớp cách điện và hệ thống tiếp địa – hai yếu tố nền tảng thường bị lãng quên nhưng lại là khởi đầu của nhiều vấn đề lớn.

I. SỰ BIẾN ĐỔI LÝ TÍNH CỦA VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN TRONG MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP

Mọi dây dẫn điện hoặc thiết bị điện đều được bao bọc bởi một lớp vật liệu cách điện (thường là nhựa PVC, cao su hoặc các hợp chất tổng hợp). Trong điều kiện lý tưởng tại phòng thí nghiệm, lớp vỏ này có khả năng ngăn chặn hoàn toàn dòng điện rò rỉ ra bên ngoài. Tuy nhiên, thực tế tại các nhà máy sản xuất, môi trường làm việc khắc nghiệt hơn rất nhiều.

Yếu tố đầu tiên tác động mạnh mẽ đến lớp vỏ này là nhiệt độ. Khi dòng điện chạy qua dây dẫn, nhiệt lượng luôn được sinh ra. Trong các nhà máy hoạt động liên tục 24/7, dây cáp và động cơ luôn ở trạng thái nóng. Quá trình giãn nở nhiệt lặp đi lặp lại khiến cấu trúc phân tử của lớp cách điện bị kéo dãn và lão hóa. Theo thời gian, lớp vỏ này trở nên giòn, xuất hiện các vết nứt vi mô mà mắt thường không thể nhìn thấy. Đây chính là những "cửa ngõ" đầu tiên để dòng điện tìm cách thoát ra ngoài vỏ máy hoặc đi xuống đất.

Bên cạnh nhiệt độ, độ ẩm và hóa chất là những tác nhân xâm lấn mạnh mẽ. Tại các khu công nghiệp dệt may, chế biến thực phẩm hay hóa chất, không khí thường chứa hơi nước hoặc bụi dẫn điện. Các hạt vi mô này len lỏi vào các vết nứt do nhiệt tạo ra, tạo thành những cầu dẫn điện nhỏ. Lúc này, khả năng cách điện (được đo bằng Mega-ohm hoặc Giga-ohm) bắt đầu sụt giảm. Khi chỉ số này giảm xuống dưới mức an toàn, dòng điện sẽ không còn đi đúng lộ trình thiết kế mà rò rỉ ra các bộ phận kim loại xung quanh.

Các yếu tố đẩy nhanh quá trình lão hóa vật liệu:

Nhiệt độ môi trường quá cao hoặc thay đổi đột ngột giữa ngày và đêm.
Độ rung lắc cơ học từ các động cơ lớn làm lỏng các kết cấu vật liệu.
Tia cực tím (UV) nếu dây dẫn được lắp đặt ngoài trời gây giòn vỏ nhựa.
Sự xâm nhập của dầu mỡ công nghiệp làm mềm và biến tính lớp cao su cách điện.

Tai nạn điện thường bắt đầu từ lỗi nào

II. NHỮNG THAY ĐỔI CỦA DÒNG ĐIỆN KHI HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA MẤT KẾT NỐI

Một hệ thống điện an toàn không chỉ cần lớp vỏ cách điện tốt mà còn cần một hệ thống tiếp địa (nối đất) hoạt động hiệu quả. Tiếp địa đóng vai trò như một "lối thoát hiểm" cho dòng điện khi có sự cố rò rỉ. Tuy nhiên, lỗi kỹ thuật thường gặp nhất lại nằm ở việc chúng ta mặc định rằng cọc tiếp địa sau khi chôn xuống đất sẽ có tác dụng mãi mãi.

Đất đai là một môi trường biến động. Độ ẩm của đất thay đổi theo mùa, thành phần hóa học trong đất có thể gây ăn mòn cọc kim loại, và các tác động xây dựng xung quanh có thể làm đứt gãy dây kết nối ngầm. Khi điện trở đất tăng cao (tức là khả năng dẫn dòng điện xuống đất kém đi), nếu xảy ra rò rỉ điện từ máy móc, dòng điện sự cố sẽ không thể tản nhanh xuống đất. Thay vào đó, nó sẽ tích tụ trên vỏ máy, chờ đợi một vật dẫn khác để phóng qua.

Vấn đề nằm ở chỗ sự thay đổi của điện trở đất diễn ra rất chậm chạp. Hôm nay điện trở có thể ở mức tốt, nhưng sau một mùa khô hạn, đất co lại và mất kết nối với cọc, điện trở tăng vọt. Nếu không có sự đo đạc kiểm chứng bằng các thiết bị chuyên dụng, người quản lý hệ thống vẫn tin rằng nhà máy đang được bảo vệ. Sự chủ quan này khiến cho khi sự cố rò điện xảy ra, các thiết bị bảo vệ (như aptomat chống giật) có thể không hoạt động chính xác hoặc chậm trễ, dẫn đến hậu quả nghiêm trọng cho thiết bị và con người.

Để hình dung rõ hơn về sự thay đổi này, chúng ta có thể xem xét các trạng thái sau:

Trạng thái ban đầu: Cọc tiếp địa mới, đất ẩm, điện trở thấp (< 10 Ohm). Dòng rò được triệt tiêu ngay lập tức.
Trạng thái sau 2 năm: Cọc bị oxy hóa bề mặt, đất khô. Điện trở tăng nhẹ. Hiệu quả bảo vệ giảm nhưng chưa gây sự cố rõ rệt.
Trạng thái báo động: Cọc bị ăn mòn đứt gãy hoặc đất quá khô. Điện trở rất cao. Hệ thống tiếp địa gần như vô hiệu hóa. Vỏ máy tích điện áp cao khi có rò rỉ.

Tai nạn điện thường bắt đầu từ lỗi nào

III. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC SỐ HÓA CÁC CHỈ SỐ AN TOÀN TRONG BẢO TRÌ

Trong quá khứ, việc kiểm tra điện thường dựa vào kinh nghiệm: nhìn xem dây có cũ không, sờ xem máy có nóng không. Tuy nhiên, như đã phân tích, các lỗi dẫn đến tai nạn điện thường bắt đầu từ bên trong cấu trúc vật liệu hoặc dưới lòng đất. Cảm quan của con người không thể nhìn thấy dòng rò vài mili-ampe (mA) hay sự sụt giảm điện trở cách điện. Đây là lúc các công cụ đo lường hiện đại phát huy vai trò của mình bằng cách cung cấp các số liệu thực tế.

Việc sử dụng các thiết bị đo để kiểm tra định kỳ giúp chuyển đổi trạng thái "trừu tượng" của an toàn điện thành các con số "cụ thể". Thay vì nói "dây này còn tốt", kỹ thuật viên có thể báo cáo "điện trở cách điện của dây là 500 Mega-ohm". Con số này là bằng chứng xác thực nhất về tình trạng sức khỏe của hệ thống. Nếu tháng sau con số này tụt xuống 100 Mega-ohm, đội ngũ bảo trì biết ngay lập tức có sự xâm nhập của độ ẩm hoặc hư hỏng lớp vỏ, dù bên ngoài sợi dây trông vẫn hoàn toàn bình thường.

Việc số hóa các chỉ số giúp xây dựng biểu đồ xu hướng. Trong công nghiệp, việc dự đoán hư hỏng quan trọng hơn việc sửa chữa hư hỏng. Bằng cách theo dõi các chỉ số đo được theo thời gian, nhà máy có thể lên kế hoạch thay thế thiết bị trước khi nó thực sự gây ra sự cố cháy nổ hay ngừng hoạt động.

Một số lợi ích cụ thể của việc đo đạc bằng số liệu: Giúp phát hiện sớm các điểm rò rỉ dòng điện dù là nhỏ nhất mà aptomat chưa kịp nhảy. Xác định chính xác vị trí cáp bị lỗi trong hệ thống chằng chịt mà không cần tháo dỡ toàn bộ. Đánh giá được chất lượng của hệ thống chống sét và tiếp địa để đảm bảo an toàn trong mùa mưa bão. Cung cấp dữ liệu lịch sử để phục vụ cho các đợt kiểm toán an toàn hoặc tiêu chuẩn ISO của nhà máy.

IV. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH TRẠNG THÁI CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN

Để đánh giá chính xác một hệ thống điện có đang tiềm ẩn lỗi hay không, người kỹ thuật viên cần tập trung vào các nhóm thông số chính. Các thiết bị đo lường chất lượng cao được thiết kế để truy xuất các thông số này một cách nhanh chóng và chính xác, loại bỏ các nhiễu loạn từ môi trường xung quanh.

Thứ nhất là Điện trở cách điện (Insulation Resistance). Đây là chỉ số quan trọng nhất để đánh giá "độ bền" của lớp vỏ bọc dây dẫn và cuộn dây trong động cơ. Đơn vị đo thường là Mega-ohm (MΩ). Một thiết bị an toàn phải có chỉ số này rất cao. Thiết bị đo sẽ phóng một điện áp thử nghiệm (thường cao hơn điện áp làm việc, ví dụ 500V hoặc 1000V) vào dây dẫn để kiểm tra xem lớp vỏ có chịu đựng được không. Nếu chỉ số trả về thấp, chứng tỏ lớp cách điện đã bị thủng hoặc ẩm ướt.

Thứ hai là Điện trở đất (Earth Resistance). Chỉ số này cho biết khả năng tản dòng điện của hệ thống tiếp địa. Đơn vị đo là Ohm (Ω). Tiêu chuẩn an toàn thường yêu cầu con số này phải nhỏ (thường dưới 10Ω tùy tiêu chuẩn). Việc đo đạc thông số này đòi hỏi thiết bị phải có khả năng loại bỏ các dòng điện tạp âm đi trong đất để đưa ra kết quả chính xác nhất.

Thứ ba là Dòng rò (Leakage Current). Đây là dòng điện chạy sai lệch ra khỏi mạch dẫn, đi vào vỏ máy hoặc xuống đất. Dòng rò thường rất nhỏ, tính bằng mili-ampe (mA), nhưng lại là tác nhân chính gây ra hiện tượng giật điện hoặc kích hoạt sai các thiết bị bảo vệ. Các ampe kìm chuyên dụng với độ nhạy cao mới có thể bắt được tín hiệu này giữa một rừng các từ trường nhiễu trong nhà máy.

Dưới đây là bảng tóm tắt ý nghĩa các thông số khi đo đạc thực tế:

Chỉ số MΩ cao (Vô cùng): Hệ thống cách điện tốt, an toàn để vận hành.
Chỉ số MΩ giảm dần theo thời gian: Dấu hiệu lão hóa, cần lên kế hoạch bảo dưỡng hoặc sấy khô động cơ.
Chỉ số MΩ bằng 0: Chập mạch hoặc chạm vỏ, tuyệt đối không đóng điện.
Chỉ số Ω đất tăng cao: Cọc tiếp địa mất tác dụng, cần đóng thêm cọc hoặc xử lý hóa chất đất.
Dòng rò (mA) tăng đột biến: Có thiết bị đang bị hở điện, cần dùng máy đo để dò tìm từng nhánh.

Tai nạn điện thường bắt đầu từ lỗi nào

V. SỰ CẦN THIẾT CỦA CÔNG CỤ CHUYÊN DỤNG TRONG MÔI TRƯỜNG NHIỄU ĐIỆN TỪ

Môi trường công nghiệp hiện đại chứa đầy các thiết bị biến tần (inverter), đèn LED công suất lớn và các hệ thống tự động hóa. Tất cả các thiết bị này khi hoạt động đều sinh ra sóng hài và nhiễu điện từ. Đây là "kẻ thù" của các phép đo lường chính xác. Nếu sử dụng các thiết bị đo phổ thông không có khả năng lọc nhiễu, các con số thu được về điện trở hay dòng rò sẽ bị sai lệch hoàn toàn.

Ví dụ, một ampe kìm thông thường có thể hiển thị dòng điện là 10A do bị nhiễu bởi sóng hài từ biến tần, trong khi dòng điện thực tế chỉ là 5A. Sự sai lệch này dẫn đến việc chọn dây dẫn sai, cài đặt thiết bị bảo vệ sai, từ đó sinh ra nhiệt và lỗi hệ thống. Các dòng thiết bị đo lường cao cấp được thiết kế với các bộ lọc thông thấp (Low-pass filter) và công nghệ True RMS để loại bỏ các thành phần nhiễu này, chỉ giữ lại giá trị thực của dòng điện.

Bên cạnh khả năng chống nhiễu, tốc độ phản hồi của thiết bị cũng đóng vai trò sinh tử. Trong nhiều trường hợp, sự cố điện chỉ diễn ra trong tích tắc (transient voltage). Một thiết bị đo có tốc độ lấy mẫu chậm sẽ bỏ qua các xung điện áp cao này. Ngược lại, thiết bị chuyên dụng sẽ ghi lại được các đỉnh sóng bất thường, giúp kỹ sư hiểu được tại sao bo mạch điện tử hay bị hỏng mà không rõ lý do.

Thiết kế cơ khí của thiết bị đo cũng ảnh hưởng đến độ chính xác và an toàn. Trong môi trường bụi bặm, va đập nhiều, các thiết bị có vỏ bọc chắc chắn, khả năng chống bụi nước (IP rating cao) sẽ đảm bảo kết quả đo ổn định. Việc que đo tiếp xúc kém do bụi bẩn hay thiết bị chập chờn do va đập cũng là một dạng "lỗi" dẫn đến nhận định sai lầm về hệ thống. Để nhìn thấy những lỗi tiềm ẩn nơi khởi nguồn của tai nạn điện, người kỹ thuật viên không chỉ cần kiến thức mà còn cần những "cặp mắt thần" là các thiết bị đo lường chính xác, bền bỉ và có khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.

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

Việc trang bị các công cụ đo lường điện chất lượng là bước đi đầu tiên và quan trọng nhất trong việc xây dựng quy trình bảo trì an toàn và hiệu quả. Hioki Việt Nam tự hào là đơn vị cung cấp các dòng sản phẩm đo lường điện chính hãng, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn khắt khe của quốc tế cũng như nhu cầu đa dạng của các ngành công nghiệp trong nước.

Tại Hioki Việt Nam, khách hàng không chỉ tìm thấy một sản phẩm mà còn tìm thấy sự an tâm tuyệt đối về chất lượng và độ chính xác. Các dòng sản phẩm như ampe kìm, đồng hồ vạn năng, thiết bị đo điện trở cách điện, thiết bị đo điện trở đất... đều được thiết kế với công nghệ tiên tiến từ Nhật Bản, đảm bảo độ bền bỉ theo thời gian và khả năng hoạt động ổn định trong những môi trường khắc nghiệt nhất.

Khi lựa chọn mua sắm tại Hioki Việt Nam, quý khách hàng sẽ nhận được:

Sự tư vấn chuyên sâu từ đội ngũ kỹ thuật am hiểu sản phẩm, giúp lựa chọn thiết bị đúng với nhu cầu thực tế của nhà máy.
Chế độ bảo hành chính hãng minh bạch, đảm bảo quyền lợi lâu dài cho người sử dụng.
Cung cấp đầy đủ các giấy tờ chứng nhận xuất xứ (CO) và chất lượng (CQ), phù hợp cho các dự án yêu cầu khắt khe về hồ sơ.
Dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng tận tình, giúp khách hàng khai thác tối đa tính năng của thiết bị.

Đầu tư vào thiết bị đo lường chính xác là đầu tư cho sự an toàn và ổn định của cả hệ thống. Hãy để Hioki Việt Nam đồng hành cùng bạn trong việc kiểm soát và ngăn chặn những lỗi kỹ thuật ngay từ khi chúng mới nhen nhóm.

Sản phẩm liên quan