Bài giảng Cung cấp điện: Nối đất an toàn
6.1. TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN LÊN CƠ THỂ CON NGƯỜI
6.2. CÁC BIỆN PHÁP AN TÒAN CƠ BẢN
6.3. PHÂN LOẠI SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT
6.3.1. SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT TT – KHÍ CỤ RCD
6.3.2. SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT TN
KHÍ CỤ NGẮT MẠCH BẢO VỆ
BỀ DÀI DẪN TỐI ĐA CHO PHÉP
6.3.3. SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT IT
PHÂN TÍCH DÒNG RÒ TẠO BỞI ĐIỆN DUNG
BẢO VỆ CHẠM VỎ TẠI ĐIỂM THỨ HAI
6.4. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP NỐI ĐẤT
76 trang
8541
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cung cấp điện: Nối đất an toàn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Cung cấp điện: Nối đất an toàn
1 NỐI ĐẤT AN TOÀN CUNG CẤP ĐIỆN 2 NỘI DUNG BÀI GIẢNG 6.1. TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN LÊN CƠ THỂ CON NGƯỜI 6.2. CÁC BIỆN PHÁP AN TÒAN CƠ BẢN 6.3. PHÂN LOẠI SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT 6.3.1. SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT TT – KHÍ CỤ RCD 6.3.2. SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT TN KHÍ CỤ NGẮT MẠCH BẢO VỆ BỀ DÀI DẪN TỐI ĐA CHO PHÉP 6.3.3. SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT IT PHÂN TÍCH DÒNG RÒ TẠO BỞI ĐIỆN DUNG BẢO VỆ CHẠM VỎ TẠI ĐIỂM THỨ HAI 6.4. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP NỐI ĐẤT 3 6.1. TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN LÊN CƠ THỂ CON NGƯỜI Thời gian dòng qua người (ms) Dòng qua người [mA] Vùng AC – 1 (imperceptible) không cảm nhận được dòng điện qua người. Vùng AC – 2 (perceptible) cảm nhận được dòng đi qua người. Vùng AC – 3 (muscular contraction) làm co giật cơ bắp. Vùng AC – 4.1 (heart fibrillation) xác suất 5% làm đứng tim. Vùng AC – 4.2 : xác suất 50% làm đứng tim . Vùng AC – 4.3 : xác suất trên 50% làm đứng tim. Đường A : ngưỡng cho phép của dòng qua người không gây nguy hiểm . Đường B : ngưỡng làm cơ giật cơ bắp . Đường C1 : ngưỡng xác suất 0% làm đứng tim. Đường C2 : ngưỡng xác suất 5% làm đứng tim . Đường C3 : ngưỡng xác suất trên 50% làm đứng tim . 4 Như vậy trong mạch xoay chiều, giới hạn 25mA được xem như giới hạn có thể gây tử vong cho người khi bị điện giật. Thời gian dòng qua người (ms) Dòng qua người [mA] Dòng > 1mA tạo xung động mà cơ thể ghi nhận được. Dòng > 10mA gây co thắt cơ. Dòng > 25mA sẽ ức chế hô hấp & làm nghẹt thở . Dòng > 40mA sẽ ức chế tuần hoàn máu và làm đứng tim 5 Dòng điện giật qua cơ thể người lại phụ thuộc rất lớn vào : Vị trí tiếp xúc khi bị giật điện . Trạng thái ẩm ướt hay khô ráo lúc bị điện giật . TỔNG TRỞ THÂN THỂ CON NGƯỜI ( ) ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC (V) MÔI TRƯỜNG KHÔ RÁO MÔI TRƯỜNG ẨM ƯỚT Z ( ) I (mA) Z ( ) I (mA) 25 1075 23 50 1725 29 925 54 75 1635 46 825 91 100 1600 62 800 125 150 1550 97 740 203 230 1500 153 700 329 300 1480 230 660 454 400 1450 276 500 1430 350 6 N gưỡng điện áp gây nguy hiểm cho người U L = 50V trong điều kiện môi trường khô ráo. U L = 25V trong điều kiện môi trường ẩm ướt Cần phân biệt tiếp xúc trực tiếp và tiếp xúc gián tiếp : Tiếp xúc trực tiếp khi chạm cơ thể vào dây pha Tiếp xúc gián tiếp khi chạm cơ thể với vật dẫn chỉ có điện do sự cố hư hỏng cách điện trong thiết bị 7 R dây [ Ω] R người [ Ω] R nền [ Ω] R nối đất [ Ω] I ng [mA] 0,5 1000 10000 4 20 0,5 1000 5000 4 36,6 0,5 1000 1000 4 110 Với Vpha = 220 V CHẠM ĐIỆN TRỰC TIẾP 8 SỰ CỐ PHA CHẠM VỎ Khi người chưa chạm vỏ thiết bị V pha = 220V ; R dây = 0,5 Ω R bc = 10 Ω ; R đất HT = 4 Ω 9 R người = 1 K Ω ; R nền = 100 Ω 10 6.2. CÁC BIỆN PHÁP AN TÒAN CƠ BẢN : 6.2.1.BIỆN PHÁP AN TÒAN CHỐNG CHẠM ĐIỆN TRỰC TIẾP: Cần áp dụng phối hợp hai phương pháp thông thường sau đây để ngăn ngừa chạm điện trực tiếp: Ngăn ngừa chạm trực tiếp bằng cách dùng: rào chắn; lưới ngăn; cách điện dây dẫn ; dùng cách điện kép . . . Bảo vệ tích cực các sự cố chạm trực tiếp ( khi các biện pháp ngăn ngừa nêu trên không hiệu quả) bằng cách dùng thiết bị phát hiện dòng điện rò có độ nhậy cao và tác động nhanh trong thời gian ngắn. Các thiết bị bảo vệ này có hiệu quả cao trong đa số trường hợp chạm điện trực tiếp. 11 6.2.2.BIỆN PHÁP AN TÒAN CHỐNG CHẠM ĐIỆN GIÁN TIẾP: Để bảo vệ con người chạm điện gián tiếp, có thể thực hiện theo một trong các phương thức sau: Thực hiện nối đất để tự động ngắt nguồn cung cấp tại các vị trí sự cố chạm điện sơ cấp hay thứ cấp . Thực hiện các phương thức riêng tùy từng trường hợp cụ thể như: dùng cách điện kép (cấp 2), bố trí các vật liệu cách điện ngòai phạm vi rào chắn; dùng biến áp cách ly . . . Với phương pháp ngắt mạch nguồn cung cấp khi có sự cố cần dựa vào hai nguyên tắc cơ bản sau: Nối đất tất cả các phần dẫn điện của thiết bị và tạo thành mạch đẳng thế. Tự động ngắt một phần mạch nguồn cung cấp liên quan sao cho đạt được mức điện áp tiếp xúc an tòan cho người, tối đa là 50V . Thời gian ngắt mạch giới hạn rất ngắn cho phép. 12 6.3. PHÂN LOẠI SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT Theo tiêu chuẩn IEC , sơ đồ nối đất có 3 dạng chính : TT; TN và IT . Các sơ đồ này được ký hiệu từ 2 đến 3 chữ cái : CHỮ THỨ NHẤT: xác định tình trạng của trung tính nguồn so với đất . T : nối trực tiếp trung tính với đất. I : không nối trực tiếp trung tính với đất, trung tính cách ly hoặc nối trung gian qua một tổng trở. CHỮ THỨ NHÌ: chỉ tình trạng nối đất của vỏ thiết bị T : vỏ thiết bị nối đất riêng biệt với trung tính N, N : vỏ thiết bị nối chung với trung tính N. CHỮ THỨ BA : chỉ dùng với sơ đồ nối đất TN TNC: ghép chung dây trung tính N và dây bảo vệ PE (gọi là dây PEN ). TNS: mắc riêng rẽ dây trung tính N và dây bảo vệ PE. 13 6.3.1. SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT TT : R n : Điện trở cọc đất dây trung tính R m : Điện trở cọc đất dây PE nối đến vỏ thiết bị 14 SỰ CỐ PHA CHẠM VỎ Thiết bị có sự cố pha chạm vỏ Người chạm vỏ 15 V pha = 220 V ; R n = 4 Ω ; R m = 10 Ω ; R dây = 0,05 Ω ; R dâyPE = 0,1 Ω Mạch tạo dòng sự cố là abcd (khi chưa có người chạm vỏ thiết bị) 16 V pha = 220 V ; R n = 4 Ω ; R m = 10 Ω ; R dây = 0,05 Ω ; R dâyPE = 0,1 Ω Giả sử Đ iện trở người R người = 1 K Ω và Đ iện trở nền R nền = 100 Ω Nếu người chạm vỏ thiết bị thì Điện trở tương đương giữa bc là: 17 Điện Áp tiếp xúc khi người chạm vỏ thiết bị Điều quan trọng cần quan tâm là: dòng sự cố qua mạch có giá trị nhỏ hơn dòng tải thực sự nhiều lần. Như vậy các khí cụ đóng ngắt bảo vệ như MCCB hay cầu chì không có khả năng ngắt mạch tách ly sự cố khỏi mạch. MCCB có dòng định mức I n = 200 A 18 Muốn ngắt mạch tách ly sự cố cần dùng đến khí cụ bảo vệ so lệch ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) hay RCD (Residual Current device). ELCB khí cụ ngắt mạch khi có dòng rò xuống đất. RCD khí cụ phát hiện dòng điện dư (dòng điện so lệch). BIỆN PHÁP TÁCH LY SỰ CỐ PHA CHẠM VỎ BẰNG RCD RCCB DÙNG KHÍ CỤ RCD PHÁT HIỆN DÒNG DƯ 19 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA RCD RCD gồm hai thành phần chính: Cảm biến: được cung cấp bằng các tín hiệu điện, cảm biến có khả năng tổng hợp dòng điện qua các thanh dẫn. Relay đo lường : so sánh giá trị dòng điện cung cấp từ cảm biến với giá trị chỉnh định trước để ngắt mạch. Relay có khả năng chỉnh được thời gian tác động trễ . Bộ phận điều khiển đóng ngắt khí cụ bố trí phía trên mạch hiển thị của RCD được gọi là “trip unit” Sơ đồ cấu tạo nguyên lý của RCD 1 pha 20 L N TẢI Dòng đi Dòng về Từ Thông tạo bởi dòng đi Từ Thông tạo bởi dòng về Trong trạng thái không sự cố chạm pha vỏ thiết bị, dòng qua dây pha và trung tính có giá trị bằng nhau. Chiều quấn của các vòng dây sơ cấp tạo bởi dây pha và dây trung tính tuân theo qui tắc sao cho: từ thông tạo bởi dòng qua dây pha và từ thông tạo bởi dòng qua trung tình trong mạch từ xuyến bằng nhau nhưng ngược hướng . Như vậy, trong trạng thái bình thường Từ Thông tổng trong mạch từ triêt tiêu. 21 L N I tải I tải + I sự cố I sự cố I sự cố V cảm ứng + - Khi xảy ra hiện tương pha chạm vỏ, dòng sự cố trong mạch sự cố làm tăng dòng qua dây pha so với dây trung tính . Từ thông tổng trong mạch từ hình xuyến sẽ có giá trị khác không. Từ thông này biến thiên theo thời gian và cảm ứng trong dây quấn thứ cấp tạo thành tín hiệu áp hay dòng tác động đến relay đo lường. 22 PHÂN LOẠI CÁC KHÍ CỤ ĐÓNG NGẮT DÙNG RCD RCCB (Residual Current operated Circuit Breaker without integral overcurrent protection) : Khí cụ dùng hệ thống cơ để đóng ngắt mạch dùng tay trong điều kiện bình thường và ngắt mạch khi có dòng dư đạt đến ngưỡng chỉnh đặt. Khí cụ không được thiết kế để bảo vệ quá tải hay ngắn mạch . RCBO (Residual current operated Circuit Breaker with integral Overcurrent protection) : Khí cụ dùng hệ thống cơ để đóng ngắt mạch dùng tay trong điều kiện bình thường và ngắt mạch khi có dòng dư đạt đến ngưỡng chỉnh đặt. Khí cụ được thiết kế tính năng bảo vệ quá tải hay ngắn mạch có thể sử dụng độc lập với khí cụ báo vệ quá dòng khác. Có thể xem : RCBO = ELCB = RCD + MCB CBR (Circuit Breaker incorporating Residual current protection) Khí cụ thực chất là MCCB có các thành phần bảo vệ quá tải, ngắn mạch phát hiện và bảo vệ dòng điện dư . Thực chất RCBO và CBR có chức năng hoàn toàn giống nhau nhưng RCBO có dòng định mức thấp , CBR có dòng định mức cao . 23 RCCB 3 pha 4 cực RCCB 1 pha 24 RCBO 1 pha RCBO 3 pha 4 cực 25 CBR 3 pha 26 ĐẶC TÍNH AMPERE GIÂY CỦA 1 DẠNG CBR 3 PHA Đặc tính Ampere giây của RCD trong CBR 27 PP CHỌN RCD BẢO VỆ CHẠM ĐIỆN GIÁN TIẾP Gọi I n : ngưỡng dòng so lệch chỉnh đặt ở khí cụ bảo vệ RCD . V L : áp ngưỡng tiếp xúc an toàn theo qui định cho khu vực khô ráo hay ẩm ướt . R m : điện trở đất tại vị trí thiết bị được nối vỏ xuống đất. TRỊ SỐ CỰC ĐẠI I n CỦA RCD Điện trở NỐI ĐẤT cực đại R m Áp tiếp xúc cho phép vị trí khô ráo V L = 50v Áp tiếp xúc cho phép vị trí ẩm ướt V L = 25 v 3A 1 A 500 mA 300 mA 30 mA 16 50 100 166 1660 8 25 50 83 833 28 Theo IEC 60364-4-41 khi xác định thời gian ngắt mạch tối đa của thiết bị bảo vệ dùng trong hệ thống nối đất TT dùng bảo vệ chạm điện gián tiếp cần phân biệt hai tình trạng sau : Các mạch phía cuối có dòng làm việc không vượt quá 32 A . Trường hợp này cần các điều kiện đã nêu, với thời gian ngắt mạch đáp ứng cho trong bảng tóm tắt sau đây. Giá trị dòng sự cố phải cao hơn dòng so lệch danh định 5.I n . Nguồn AC DC AC DC AC DC AC DC TT 0,3 s Chú ý 0,2 s 0,4 s 0,07 s 0,2 s 0,04 s 0,1 s Mạch phân phối hay mạch cuối có dòng làm việc cao hơn 32 A . Trường hợp này cần thỏa các điểu kiện đã nêu với thời gian ngắt mạch không quá 1 s (thời gian qui ước). n V n Áp định mức của nguồn 29 30 6.3.2. SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT TN : 31 32 Sơ đồ TN-S bắt buộc phải dùng đối với mạch dùng dây đồng có tiết diện S < 10mm 2 hay với dây nhôm có tiết diện S < 16mm 2 . Lưu ý vỏ thiết bị được nối với dây bảo vệ PE . CHÚ Ý: không được sử dụng sơ đồ TN-C ở phía sau sơ đồ TN-S 33 BẢO VỆ TỰ ĐỘNG NGẮT NGUỒN TRONG SƠ ĐỒ TN : Cho điện trở suất của dây dẫn đồng là : 34 Khi xảy ra sự cố pha chạm vỏ, mạch tạo dòng sự cố là: abcdef. Giả sử đoạn dây pha bc và đoạn dây PE de có bề dài bằng nhau và cùng tiết diện. Bỏ qua Cảm Kháng và chỉ chú ý đến Điện T rở dây dẫn . t a có: TH1: Nếu bỏ qua điện trở đường dây ab và ef thì dòng sự cố là: 35 TH2: Nếu không tính được điện trở đường dây ab và ef và xem như áp đặt lên hai điểm b và e bằng (0,8.V pha ) thì dòng sự cố được xác định theo quan hệ sau: Điện áp tiếp xúc tính từ đất đến vỏ thiết bị là: CHÚ Ý: Cần tách ly sự cố bằng MCCB hay cầu chì. Khí cụ bảo vệ MCCB dùng trip unit từ nhiệt , cần chỉnh dòng I m (dòng ngắt tức thời) nhỏ hơn nhiều lần so với dòng sự cố. 36 ÁP TIẾP XÚC GIỮA VỎ HAI THIẾT BỊ Khảo sát áp tiếp xúc V tx2 khi người đứng trên mặt đất và chạm hai tay vào phần dẫn điện giữa hai thiết bị 37 Mạch tạo dòng sự cố là abcdef . Tổng Điện Trở của các đoạn dây dẫn bc và de hay của mạch tạo dòng sự cố là : Nếu Áp pha là 220 V thì dòng sự cố là : Điện áp tiếp xúc 38 Vì hai thiết bị đặt kế sát nhau và vỏ cùng nối về dây PEN , các điểm e,g và h xem như đẳng thế . Khi người chạm hai tay lên phần dẫn điện của vỏ hai thiết bị, Áp tiếp xúc V tx2 xuất hiện giữa hai tay của người là : 39 Trường hợp thực hiện nối đất lặp lại phân bố đều trên đường dây. Mạch tạo dòng sự cố là abcdefg . Nếu bỏ qua đoạn ab và gN và xem áp giữa bg là 0,8.V pha thì áp tiếp xúc trên thiết bị không chạm vỏ phụ thuộc vào điện trở của đoạn dây từ f đến g. 40 ĐIỀU KIỆN để khí cụ BẢO VỆ TỰ ĐỘNG NGẮT MẠCH TRONG SƠ ĐỒ tn: Theo tài liệu “ Industrial Electrical Network Design Guide” của Schneider, muốn kiểm tra điều kiện ngắt mạch khi có sự cố chạm vỏ, áp dụng định luật Ohm chỉ cho phần dây dẫn liên quan đến sự cố với các giả thiết sau : Áp giữa pha có sự cố với dây PE hay PEN tại vị trí đầu của mạch sự cố được tính với giá trị bằng 80 % áp pha nguồn danh định 41 Với dây có tiết diện nhỏ hơn 150 mm 2 , bỏ qua ảnh hưởng của cảm kháng đường dây . Cảm kháng xem như rất bé so với điện trở Dây dẫn bảo vệ đặt dọc song song theo dây dẫn pha. Chỉ xét đến các đoạn dây dẫn ab và cd. Bề dài các đoạn dây xem như bằng nhau và bằng L Gọi I f là d òng sự cố và I m là dòng ngắt mạch tức thời của khí cụ bảo vệ . Gọi s ph là tiết diện của dây pha và s PE là tiết diện của dây bảo vệ 42 Điện trở của đoạn dây dẫn ab : Điện trở của đoạn dây dẫn bảo vệ cd ( nối đến PEN ) : Tổng điện trở của mạch tạo dòng sự cố là: Đặt m là bội số của tiết diện dây pha so với tiết diện dây PE hay PEN Dòng sự cố khi chạm vỏ 43 Muốn khí cụ ngắt mạch tức thời bảo vệ mạch khỏi sự cố, điều kiện cần có là dòng Bề dài tối đa của của đoạn dây dẫn đảm bảo khí cụ có khả năng ngắt mạch tức thời khi có sự cố chạm vỏ là: Áp tiếp xúc trên vỏ thiết bị : Thời gian ngắt mạch bảo vệ tách ly sự cố của các khí cụ này phải ngắn hơn thời gian cho phép qui định 44 ĐIỀU KIỆN để khí cụ BẢO VỆ TỰ ĐỘNG NGẮT MẠCH TRONG SƠ ĐỒ tn – s : SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT TNC-S TN – C TN – S 45 Trong hệ thống nối đất TNC, dây trung tính còn được gọi là dây PEN vừa thực hiện chức năng của dây trung tính vừa thực hiện chức năng dây PE . Trong hệ thống nối đất T NS , dây trung tính và dây PE là hai dây riêng biệt . Khi có sự cố pha chạm vỏ thiết bị trong hệ thống nối đất TNS , mạch tạo dòng sự cố là: abcdcfN . Trong thực tế, giá trị tổng trở của mạch sự cố khó xác định chính xác. Giá trị này lớn vì được lắp ở phía cuối của hệ thống nên dòng sự cố I f có giá trị thấp . Muốn bảo vệ ngắt nhanh sự cố pha chạm vỏ, khí cụ được sử dụng là RCD . 46 Sơ đồ nối đất TN – S của hộ tiêu thụ dùng nguồn xoay chiều 1 pha 47 Sơ đồ nối đất TNC – S của hộ tiêu thụ dùng nguồn xoay chiều 1 pha 48 6.3.3. SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT IT : Sơ đồ nối đất IT có trung tính nguồn cách ly hay nối qua tổng trở đối với đất , vỏ thiết bị được nối trực tiếp xuống đất qua cọc nối đất . IT trung tính cách ly IT có trung tính nối qua tổng trở 49 TỔNG TRỞ TẢN TỪ ĐƯỜNG DÂY XUỐNG ĐẤT Theo tài liệu nghiên cứu của nhà sản xuất MERLIN GERIN , với 1km dây cable, điện kháng tản do các thành phần điện trở và điện dung tương đương như tổng trở có giá trị 3000 đến 4000 nối từ pha xuống đất. 50 SỰ BẢO VỆ TRONG SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT IT: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG (KHI PHA CHẠM VỎ TẠI 1 VỊ TRÍ ): 51 Khi bỏ qua ảnh hưởng của điện dung rò trên đường dây , lúc xãy ra sự cố pha chạm vỏ tại vị trí thứ nhứt, mạch điện tương đương có dạng như trong hình sau . Vì giá trị thực tế của R pha và R PE rất nhỏ so với giá trị của Z ct nên dòng sự cố Nếu R PE = 1 thì Áp tiếp xúc là: 52 Với giá trị điện áp tiếp xúc rất nhỏ không gây nguy hiểm cho người . Dòng sự cố có trị số quá nhỏ khiến cầu chì hay các khí cụ điện khác không làm ngắt mạch , mạch cung cấp vẫn tiếp tục hoạt động. Thực tế, dòng sự cố Id thấp , không nguy hiểm cho người cũng không gây hư hỏng cho mạch điện lắp đặt. Tuy nhiên, cần bố trí thiết bị chỉ thị tình trạng cách điện thiết bị với đất , thiết bị có sử dụng các hệ thống báo động ( đèn bào, tín hiệu còi . . ) khi có sự cố chạm điện lần thứ nhứt. Thiết bị chỉ thị định vị nhanh và khắc phục sự cố thứ nhất nhanh chóng , hệ thống IT hoàn toàn thuận lợi và tin cậy. Tính chất cung cấp điện liên tục là lợi điểm lớn của hệ thống. NHẬN XÉT: 53 ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG RÒ TRONG SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT IT: 54 Tại trạng thái hoạt động bình thường chưa có sự cố , dòng qua điện dung rò được xác định theo mạch tương đương Giả sử các điện dung rò đường dây có giá trị bằng nhau , mạch tải ở trạng thái cân bằng . Dòng qua các điện dung rò có giá trị bằng nhau, và dòng tổng qua điện trở nối đấ t R nA và Z cf có giá trị bằng không. Với hệ thống dây dẫn cung cấp trải dài trong 1 Km, điện dung rò xuống đất có giá trị là 1 F / km . Tại tần số 50 Hz dung kháng rò là: 55 DÒNG RÒ VÀ SỰ CỐ PHA CHẠM VỎ Ở VỊ TRÍ THỨ 1 TRONG SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT IT: 56 Lúc có sự cố pha chạm vỏ, nếu bỏ qua ảnh hưởng của điện trở đ dây pha và dây nối đất PE thì các điểm a d và e xem như trùng nhau . Điện dung rò từ a xuống đất được tách khỏi mạch tương đương vì ghép song song với điện trở có giá trị gần bằng 0. Hơn nữa, điểm đất xem như đang trùng với đầu a, như vậy áp dây nguồn xem như đang cấp vào mạch tạo thành bởi các điện dung rò trên các pha không bị sự cố . Dòng qua các điện dung rò tăng giá trị lên lần đồng thời cũng thay đổi góc lệch pha . Các dòng I C2 và I C3 lệch pha 60 o khi có sự cố . 57 Dòng rò qua điện dung sau khi có sự cố là: Dòng rò tổng có giá trị hiệu dụng là: 58 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG (KHI PHA CHẠM VỎ TẠI 2 VỊ TRÍ ): Hệ thống phát hiện sự cố tại vị trí thứ nhứt , chưa kịp giải trừ , tiếp theo sau đó hình thành sự cố chạm vỏ tại vị trí thứ hai Sự cố tại vị trí 1 Sự cố tại vị trí 2 59 Nếu điện trở suất của dây dẫn đồng là : t hì điện trở của dây pha và dây PE trong các phần của mạch tạo dòng sự cố là : Dòng sự cố qua mạch vòng là : 60 Điện áp tiếp xúc tại g so với đất là: Điện áp tiếp xúc tại d so với đất là: Điện áp tiếp xúc khi chạm hai tay giữa d và g là : 61 ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC (KHI PHA CHẠM VỎ TẠI 2 VỊ TRÍ ): Vtx = 95V Vtx = 95V Vtx = 190 V CHÚ Ý : Trường hợp các dâ y PE khác tiết diện , áp tiếp xúc trên các vỏ thiết bị so với đất có thể không bằng nhau 62 ĐIỀU KIỆN để khí cụ BẢO VỆ TỰ ĐỘNG NGẮT MẠCH TRONG SƠ ĐỒ it: TRƯỜNG HỢP tải KHÔNG SỬ DỤNG DÂY TRUNG TÍNH 63 Theo tài liệu “ Industrial Electrical Network Design Guide” của Schneider , giả sử bỏ qua ành hưởng của các dây dẫn từ nguồn đến các vị trí a và h , xem áp giữa hai điểm a và h là : V ah = 0,8.V dây ( V dây là áp dây định mức của nguồn cấp đến Tải) Bỏ qua ảnh hưởng của cảm kháng và dung kháng đường dây , gọi R ah là điện trở tổng trong mạch tạo sự cố . Giá trị này bao gồm điện trở các đoạn dây pha ab, gh và điện trở các đoạn dây PE là cd , ef . Bỏ qua ảnh hưởng của điện trở của đoạn dây PE de (xem như hai thiết bị có sự cố có vị trí đặt gần nhau). Điện trở mỗi đoạn dây pha ab và gh là: Điện trở mỗi đoạn dây PE cd và ef là: Các dây pha và PE xem như cùng loại vật liệu nên có cùng giá trị điện trở suất . 64 Điện trở tổng của mạch tạo sự cố là: Đặt m là bội số của tiết diện dây pha so với tiết diện dây PE , suy ra kết quả như sau: Dòng sự cố Gọi I m là dòng ngắt mạch bằng relay dòng bên trong MCCB hay dòng ngắt mạch của cầu chì . Ta cần có điều kiện sau : 65 Bề dài dây dẫn tối đa đảm bảo khí cụ bảo vệ tác động là : Khi có sự cố pha chạm vỏ, áp tiếp xúc trên vỏ thiết bị được xác định bởi điện trở đoạn dây PE từ c đến d hay e đến f. 66 TRƯỜNG HỢP tải có SỬ DỤNG DÂY TRUNG TÍNH Với Tải có dùng dây trung tính, nếu sự cố chạm vỏ lần thứ nhứt không được tách ly và tiếp đến sự cố dây trung tính chạm vỏ lần thứ hai. Mạch tạo dòng sự cố I f là abcdefgh . 67 Thực hiện phép tính tương tự như vừa trình bày trong mục trên, suy ra Điện trở tổng của mạch tạo sự cố là: Đặt m là bội số của tiết diện dây pha so với tiết diện dây PE Dòng sự cố Bề dài dây dẫn tối đa Áp tiếp xúc 68 BẢO VỆ TỰ ĐỘNG NGẮT NGUỒN CUNG CẤP bằng rcd : Tải p3 ở vị trí xa phía cuối đường dây, vỏ thiết bị được nối đất nhưng không liên kết bằng dây PE với các thiết bị khác. Trong trường hợp xảy ra sư cố pha chạm vỏ lần thứ hai , dòng sự cố hình thành nhưng không dẫn đến sự cố ngắn mạch hai pha do điện trở đất giữa cọc đất nối vỏ của tải p3 đến dây PE có giá trị lớn. Lúc này phải dùng đến khí cụ bảo vệ RCD 69 Chức năng cần thiết tối thiểu Phần Tử – Khí cụ Khí cụ tham khảo Bào vệ quá áp Voltage limiter Cardew C Điện Trở nối giữa trung tính đến đất Điện Trở Hiển thị tất cả sự cố chạm đất Báo động sự cố thứ nhứt PIM Bộ hiển thị liên tục điện trở cách điện có chức năng báo động Vigilomh IM 10 Hay IM 400 Tự động xóa sự cố thứ hai, bảo vệ quá dòng dây trung tính MCCB 4 cực nếu có cấp trung tính đến Tải Định vị sự cố thứ nhứt Thiết bị định vị sự cố khi hệ thống đang vận hành Vigilomh XRG +XRM XD 312 hay XL308 Vi trí và các khí cụ cần thiết trong hệ thống nối đất IT 70 Sơ đồ lắp đặt khí cụ định vị sự cố bằng tay, không tự động . 71 Sơ đồ lắp đặt khí cụ định vị và xử lý sự cố tự động. 72 khí cụ định vị tự động sự cố và lưu trữ số liệu điện trở cách điện 73 CHẾ ĐỘ NỐI ĐẤT Ký hiệu GIÁ TRỊ DÒNG SỰ CỐ Các phương tiện phát hiện và ngắt mạch SỰ CỐ ĐẦU TIÊN SỰ CỐ THỨ HAI Trung tính nối đất T T Bị giới hạn do điện trở nối đất R n & R m Cắt mạch bằng bảo vệ vi sai DDR VỎ THIẾT BỊ nối đất T N C Rất lớn tương đương dòng ngắn mạch 1 pha Cắt bằng bảo vệ ngắn mạch T N S Cắt bằng bảo vệ ngắn mạch hay bảo vệ vi sai Trung tính cách ly I T Nhỏ có thể bỏ qua Tín hiệu hóa báo sự cố Thiết bị CPI GIÁM SÁT thường xuyên cách điện Cắt bằng bảo vệ ngắn mạch hay bảo vệ vi sai Trung tính nối qua tổng trở Tương đối nhỏ 74 6.4.PHƯƠNG PHÁP lựa chọn sơ đồ nối đất : Khi chọn lựa phương thức nối đất, cần quan tâm đến các vấn đề sau: Tất cả các sơ đồ nối đất có thể áp dụng trong cùng một hệ thống cung cấp điện . Khi chọn lựa sơ đồ nối đất cần thỏa thuận giữa người sử dụng với người thiết kế cung cấp điện. Cần trao đổi để biết các yêu cầu về đặc tính cần có của nguồn cung cấp : Liên tục hoạt động. Thường xuyên hay không thường xuyên bảo trì hệ thống đường dây cung cấp. Có hay không chống cháy. Sau cùng chú ý đến các đặc tính đặc biệt riêng của lưới và phụ tải . 75 Theo Schneider các tiêu chuẩn đánh giá sơ đồ nối đất gồm: An toàn. Hiệu quả. Tin cậy. Dễ bảo trì. Xét đến vấn đề an toàn sơ đồ TT là tốt nhất . Xét đến vấn đề hiệu quả sơ đồ IT là thuận lợi nhất . Xét đến vấn đề dễ bảo trì , sự cố được tách ly nhanh nhất trong sơ đồ TN nhưng thời gian sửa chửa thường kéo dài. Ngược lại với sơ đồ IT, việc tách ly sự cố tại vị trí thứ nhứt rất khó nhưng sửa chửa nhanh và ít tốn kém. Sơ đồ TT là phương án tốt sau cùng . Xét đến vấn đề tin cậy, sơ đồ IT có độ tin cậy rất tốt nếu giải trừ nhanh sự cố tại điểm thứ nhứt 76 TN-C TN-S TT IT NHẬN XÉT (1) (2) AN TOÀN Đối với người - V tx 0 tại vị trí sự cố (1) Chống cháy - - - - Không dùng TN-C Chống nổ - - - - Tuyệt đối cấm dùng TN-C HIỆU QUẢ (Không nhiều hơn 1 sự cố) Phụ thuộc sự ngắt mạch của các khí cụ bảo vệ: cầu chì MCCB, RCD (Dễ thực hiện ) BẢO TRÌ - - ĐỘ TIN CẬY Khi lắp đặt - Lực tác động điện động lực giá trị thấp. NHIỂU ĐIỆN TỪ Bức xạ điện từ EM - - - Dòng điện động lực nhỏ Cân bằng dây PE - - Chú ý đến sóng bậc cao trong hệ TN-C
File đính kèm:
- bai_giang_cung_cap_dien_noi_dat_an_toan.pptx
