Thiết bị định vị lỗi nối đất

Cách tìm ra chỗ hư hỏng khi hệ thống điện vẫn đang chạy và vì sao độ ẩm, nhiệt độ khiến lỗi nối đất ngày càng nặng

Lỗi nối đất (chạm đất) là sự cố xuất hiện rất nhiều trong nhà máy, bệnh viện, trung tâm dữ liệu và các hệ thống điện cần độ ổn định cao. Điểm khó là lỗi này không phải lúc nào cũng làm ngắt nguồn, nên máy vẫn chạy nhưng hệ thống lại âm thầm có rò rỉ dòng điện. Người vận hành phải tìm đúng vị trí hỏng mà không được phép cắt điện, vì chỉ cần dừng vài phút cũng gây gián đoạn sản xuất hoặc ảnh hưởng đến an toàn.

Trong thực tế, việc dò lỗi khi điện còn đang chạy dựa vào các máy phát tín hiệu và máy thu chuyên dụng. Đây cũng chính là nguyên lý chung của các thiết bị định vị lỗi nối đất thuộc 4 thương hiệu mà EMIN đang phân phối: ETCR, FLUKE, Kongter và Windidu. Các model từ những hãng này được nhiều đội kỹ thuật sử dụng để định vị hướng dòng rò, xác định điểm chạm đất nhanh ngay khi hệ thống vẫn đang hoạt động.

Nguyên lý dò tìm lỗi nối đất trong khi hệ thống vẫn hoạt động

Các máy định vị lỗi thường bơm vào hệ thống một dòng điện tần số cao (thường vài chục đến hàng trăm kHz). Tín hiệu này không ảnh hưởng đến điện 50-60Hz đang cấp cho máy móc. Khi đi trong mạng cáp, tín hiệu sẽ ưu tiên chạy về phía điểm có sự cố vì đó là đường có trở kháng thấp nhất.

Kỹ thuật viên chỉ cần đi dọc theo tuyến cáp và đo bằng kẹp dòng tần số cao. Khi đến gần nhánh dây có vấn đề, tín hiệu sẽ tăng rõ và hướng dòng rò cũng được hiển thị. Chỉ cần vài lần kiểm tra là khoanh vùng được điểm hỏng ngay cả khi toàn bộ hệ thống vẫn đang hoạt động.

Trong các hệ thống cách ly (IT system), thiết bị giám sát còn đo cả sự thay đổi của điện áp giữa pha và đất, từ đó tính được mức trở kháng lỗi. Nhờ vậy, người bảo trì có thể đánh giá mức độ nguy hiểm của chỗ hỏng trước khi quyết định xử lý.

Với hệ thống pin năng lượng mặt trời, dòng rò lại là dòng DC. Khi đó, máy dò lỗi DC dùng cảm biến từ trường nhạy cao để phát hiện dòng rất nhỏ chạy từ dây xuống khung pin mà không cần cắt dây hay tháo tấm panel.

Vì sao lỗi nối đất hay trở nặng khi thời tiết ẩm hoặc khi hệ thống nóng lên?

Lý do đến từ hai yếu tố môi trường: nước và nhiệt.

Độ ẩm làm giảm chất lượng cách điện

Khi nước thấm vào lớp cách điện, điện trở bề mặt giảm mạnh. Chỉ cần một lớp hơi ẩm cũng đủ tạo thành đường dẫn yếu, làm tăng dòng rò đột ngột. Những ngày trời mưa, sương hoặc khu vực có hơi nước công nghiệp thường ghi nhận lỗi chập chờn, lúc xuất hiện lúc biến mất.

Nước kèm bụi bẩn còn tạo thành dung dịch điện giải bám vào điểm đấu nối, gây ăn mòn đồng hoặc nhôm. Lớp cách điện bị mục, nứt hoặc bong tạo điều kiện cho rò điện ngày càng nặng hơn.

Nhiệt độ khiến vật liệu nhanh xuống cấp

Vật liệu cách điện luôn giảm hiệu suất khi nóng lên. Nhiệt độ cao làm phá vỡ cấu trúc polymer khiến lớp cách điện trở nên giòn, dễ nứt. Trong các hệ thống chạy liên tục, chu kỳ nóng, nguội lặp lại nhiều lần tạo ra các vết nứt siêu nhỏ mà mắt thường không thấy. Khi có vết nứt, bụi và hơi ẩm lọt vào, khiến lỗi nối đất chỉ xuất hiện khi dây nóng nhất hoặc khi tải lên cao.

Đây là lý do những điểm hỏng “khó tìm”, chỉ lộ ra khi máy chạy hết tải hoặc khi trời nóng gắt.

Làm sao để xử lý lỗi nhanh và an toàn hơn?

Một quy trình dò tìm hiệu quả thường gồm:

- Dùng máy phát và dò tín hiệu tần số cao: Đây là cách nhanh nhất và chính xác nhất để xác định hướng lỗi mà không phải cắt điện. Nhiều thiết bị hiện bán trên thị trường hỗ trợ tần số đến 150kHz và đi kèm bộ kẹp dòng chuyên dụng.

- Theo dõi các khu vực dễ ẩm và dễ nóng: Những khu vực này thường là nơi lỗi xuất hiện đầu tiên. Sau mưa lớn, sau thời gian máy chạy tải cao hoặc sau khi dây bị quá nhiệt là thời điểm nên kiểm tra.

- Sử dụng vật liệu chịu môi trường: Cáp chống ẩm, đầu cos chống ăn mòn, phụ kiện chịu nhiệt sẽ giúp giảm đáng kể số lần phát sinh lỗi nối đất.

Khi hiểu rõ nguyên lý máy dò hoạt động và ảnh hưởng của môi trường, kỹ thuật viên có thể xử lý lỗi trước khi sự cố lan rộng và giúp hệ thống vận hành ổn định hơn.