Vì sao các nhà máy tự động hóa cần tăng cường bảo vệ nguồn điện?

Ảnh minh họa

Khi các ngành công nghiệp ngày càng phụ thuộc vào tự động hóa, tác động của những biến động điện áp và gián đoạn nguồn điện cũng trở nên nghiêm trọng hơn.

Năm 2025, một nhà sản xuất nhựa tại Italy ghi nhận hơn 600 sự cố điện mỗi năm. Mặc dù các sự cố này đủ ngắn để được coi là chấp nhận được theo tiêu chuẩn chung về chất lượng điện năng, chúng vẫn khiến dây chuyền sản xuất ngừng hoạt động và gây thiệt hại gần 223.000 USD mỗi năm.

Một nghiên cứu công bố năm 2025 tại Lithuania cũng cho thấy một doanh nghiệp thiệt hại từ 5.500-8.900 USD cho mỗi lần sụt áp nguy hiểm, trong khi doanh nghiệp khác ước tính tổn thất khoảng 25.300 USD mỗi giờ khi vận hành ở công suất tối đa.

Những trường hợp này cho thấy doanh nghiệp cần hiểu rõ đặc điểm của nguồn điện, xác định các thiết bị không được phép ngừng hoạt động và triển khai các biện pháp bảo vệ phù hợp. Mục tiêu là ngăn một sự cố điện kéo dài 5 giây biến thành 5 giờ gián đoạn sản xuất.

Gián đoạn điện ngắn có thể gây thiệt hại lớn

Một sự cố mất điện chỉ kéo dài một mili giây có thể khiến bộ điều khiển khởi động lại, trong khi gián đoạn 5 giây có thể khiến toàn bộ nhà máy ngừng hoạt động.

Ngay cả khi nguồn điện được khôi phục, người vận hành vẫn phải xác định dây chuyền đã dừng ở công đoạn nào và thực hiện quy trình khởi động lại một cách an toàn. Vì vậy, vấn đề không chỉ nằm ở thời gian mất điện mà còn ở thời gian cần thiết để khôi phục hoạt động sản xuất.

Chẳng hạn, một dây chuyền sản xuất có thể tạo ra sản phẩm trị giá 10.000 USD mỗi giờ có thể phải ngừng hoạt động 2 giờ chỉ vì sự cố điện kéo dài 5 giây, tương đương với 20.000 USD sản lượng bị mất.

Nếu cộng thêm 5.000 USD nguyên vật liệu phải loại bỏ, 2.000 USD chi phí nhân công và làm thêm giờ, cùng những ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất hoặc giao hàng, tổng thiệt hại có thể lên tới 25.000–30.000 USD.

Theo ước tính của Bộ Năng lượng Mỹ, các sự cố mất điện gây thiệt hại khoảng 150 tỷ USD mỗi năm cho doanh nghiệp Mỹ.

Xác định thiết bị quan trọng và lựa chọn giải pháp bảo vệ

Bước đầu tiên là xác định những thiết bị dễ bị ảnh hưởng bởi gián đoạn điện ngắn, đặc biệt là bộ điều khiển logic khả trình (PLC), máy tính, bộ chuyển mạch mạng, giao diện người – máy (HMI), bộ truyền động, robot và các hệ thống điều khiển.

Trong nhiều trường hợp, động cơ lớn vẫn có thể tiếp tục quay khi điện áp sụt giảm trong thời gian ngắn, nhưng bộ điều khiển của nó có thể ngừng hoạt động gần như ngay lập tức. Như vậy, một thiết bị điều khiển hoặc bộ nguồn nhỏ cũng có thể khiến toàn bộ máy dừng hoạt động.

Doanh nghiệp cần đánh giá điều gì sẽ xảy ra nếu một thiết bị mất điện trong 1 giây, bộ điều khiển khởi động lại, mạng truyền thông bị gián đoạn hoặc bộ truyền động gặp sự cố.

Ý kiến của đội ngũ vận hành và bảo trì cũng rất quan trọng, bởi họ hiểu rõ thời gian cần thiết để khôi phục dây chuyền sau mỗi lần dừng máy. Những thông tin này giúp xác định vị trí cần lắp đặt bộ lưu điện (UPS) hoặc các giải pháp bảo vệ nguồn điện khác.

Không phải toàn bộ dây chuyền sản xuất đều cần nguồn điện dự phòng. Trong nhiều trường hợp, việc cấp điện dự phòng cho toàn bộ hệ thống vừa tốn kém vừa không cần thiết.

Thay vào đó, doanh nghiệp có thể ưu tiên duy trì nguồn điện cho bộ điều khiển, hệ thống truyền thông và các thành phần quan trọng nhằm tránh việc quy trình sản xuất bị gián đoạn hoàn toàn.

Việc xác định đúng phụ tải thiết yếu giúp doanh nghiệp lựa chọn giải pháp bảo vệ phù hợp mà không phải đầu tư hệ thống UPS công suất lớn cho toàn bộ nhà máy.

Kết hợp nguồn điện dự phòng với kiểm soát chất lượng điện năng

Doanh nghiệp không nên chờ đến khi thiết bị liên tục ngừng hoạt động mới kiểm tra nguồn điện. Nguồn điện dự phòng và chất lượng điện năng là hai vấn đề khác nhau, cần được xem xét đồng thời.

UPS có khả năng cung cấp điện gần như tức thời khi nguồn chính bị gián đoạn, trong khi máy phát điện đáp ứng nhu cầu cấp điện trong các sự cố kéo dài hơn. Máy biến áp cách ly hoặc thiết bị điều hòa nguồn điện giúp cải thiện độ ổn định và chất lượng điện năng cung cấp cho thiết bị.

Sự kết hợp giữa các giải pháp này giúp nhà sản xuất duy trì hoạt động và hạn chế thời gian dừng máy.

Trong những trường hợp không thể duy trì toàn bộ quy trình, UPS vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các hệ thống điều khiển trung tâm.

Ngay cả khi động cơ lớn phải dừng, việc duy trì nguồn điện cho bộ điều khiển, máy tính và hệ thống truyền thông vẫn giúp hệ thống lưu giữ thông tin về trạng thái vận hành và vị trí dừng của dây chuyền. Nhờ đó, quá trình khôi phục có thể diễn ra nhanh chóng và thuận lợi hơn. Giải pháp UPS cũng cần tương thích với các hệ thống an toàn hiện có trên máy móc.

Doanh nghiệp nên theo dõi thời điểm xảy ra sự cố, đối chiếu với tình trạng nguồn điện và kiểm tra thời gian máy phát điện tiếp quản việc cấp điện.

Theo Automation World