Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện IEC Bản đẹp Tiếng việt

Các quy tắc chung cho thiết kế mạng điện 1 Phương pháp luận A2 2 Các quy tắc và luật lệ A4 3 Công suất đặt của tải Các đặc tính A10 4 Xác định phụ tải của mạng điện A15 Kết nối mạng phân phối nguồn quốc gia trung thế 1 Nguồn cung cấp ở điện áp trung thế B2 2 Quá trình thiết lập một trạm điện mới B14 3 Các sơ đồ bảo vệ trạm B16 4 Trạm biến áp khách hàng với phần đo lường phía hạ thế B22 5 Trạm biến áp khách hàng với phần đo lường phía trung thế B30 6 Các thiết lập trạm biến áp phân phối trunghạ áp B35 Các kiểu kết nối mạng điện hạ áp 1 Mạng điện hạ áp công cộng C2 2 Giá điện và đo lường C16 Hướng dẫn chọn lựa cấu trúc lưới trung và hạ thế 1 Các nguyên tắc cho người sử dụng D3 2 Quá trình thiết kế cấu trúc đơn giản hóa D4 3 Các đặc tính của mạng điện D7 4 Các đặc tính công nghệ D11 5 Các tiêu chuẩn đánh giá cấu trúc D13 6 Chọn lựa các phần tử cấu trúc D15 7 Lựa chọn cấu trúc chi tiết D19 8 Lựa chọn thiết bị D24 9 Các đề xuất về tối ưu hóa cấu trúc D26 10 Giải thích thuật ngữ D29 11 Phần mềm IDSpec D30 12 Ví dụ: Mạng điện cho một xưởng in D31 Phân phối trong mạng hạ áp 1 Các sơ đồ nối đất E2 2 Hệ thống phân phối E15 3 Tác động của môi trường ngoài (IEC 60364551) E25 Bảo vệ chống điện giật 1 Tổng quan F2 2 Bảo vệ chống chạm trực tiếp F4 3 Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp F6 4 Bảo vệ tài sản khi bị hỏng cách điện F17 5 Biện pháp thực hiện hệ thống TT F19 6 Biện pháp thực hiện hệ thống TN F23 7 Biện pháp thực hiện mạng IT F29 8 Thiết bị chống dòng rò (RCDs) F36 Xác định kích cỡ và bảo vệ dây dẫn 1 Khái niệm chung G2 2 Phương pháp thực tế xác định tiết diện nhỏ nhất cho G7 phép của dây dẫn 3 Xác định độ sụt áp G20 4 Tính dòng ngắn mạch G24 5 Các trường hợp đặc biệt của dòng ngắn mạch G30 6 Dây nối đất bảo vệ (PE) G37 7 Dây trung tính G42 8 Ví dụ: áp dụng tính toán chọn cáp G46 Thiết bị đóng cắt hạ áp: chức năng chọn 1 Các chức năng cơ bản của thiết bị đóng cắt hạ áp H2 2 Thiết bị đóng cắt H5 3 Chọn thiết bị đóng cắt H10 4 Máy cắt hạ áp (CB) H1

(In lần thứ có chỉnh sửa) Dịch từ nguyên tiếng Anh: Electrical Installation Guide 2009 According to IEC International Standards Schneider Electric Cuốn «Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện» dành cho kỹ sư điện làm công tác thiết kế, thực hiện, giám sát bảo trì lĩnh vực lắp đặt điện tương hợp với tiêu chuẩn quốc tế Hội đồng kỹ thuật điện quốc tế (IEC - International Electrotechnical Commission) “Các giải pháp kỹ thuật đảm bảo thỏa mãn tất quy định an tồn?», câu hỏi thường xuyên đặt soạn thảo sách Tiêu chuẩn quốc tế IEC 60364 “Lắp đặt điện cơng trình xây dựng” xác định cách bao quát quy tắc cần thiết nhằm đảm bảo an toàn quy định đặc tính làm việc dạng lắp đặt điện Do tiêu chuẩn cần có tính bao qt áp dụng cho loại sản phẩm giải pháp kỹ thuật khác sử dụng giới, văn quy định IEC viết cách phức tạp khơng trình bày theo trình tự dễ ứng dụng Các tiêu chuẩn này, vậy, khơng thể xem cẩm nang ứng dụng mà tài liệu tham khảo Mục đích «Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện» khảo sát vấn đề thiết kế lắp đặt điện tương hợp với tiêu chuẩn IEC 60364 tiêu chuẩn khác cách rõ ràng, thực tiễn hệ thống Vì vậy, chương đầu tiên, chương (A) trình bày tóm tắt nội dung sách chương trình bày mục tổng số 15 mục khảo sát Cần lưu ý đặc biệt đến chương (Q) Tương hợp điện từ (EMC Electromagnetic Compatibility), viết dựa kinh nghiệm thực tiễn bao quát vấn đề Chúng mong quý độc giả thấy sách thực hữu ích Schneider Electric S.A Cuốn «Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện» tài liệu bao gồm kỹ thuật, quy định tiêu chuẩn liên quan đến lắp đặt điện Cuốn sách dành cho chuyên gia điện cơng ty, phịng thiết kế, tổ chức giám định, v.v Quyển sách Hướng dẫn kỹ thuật hướng đến người sử dụng chuyên nghiệp cung cấp nguyên tắc đạo nhằm mục đích thiết kế lắp đặt điện công nghiệp dân dụng Thông tin nguyên tắc đạo hướng dẫn AS IS cung cấp Schneider Electric không bảo đảm, dù rõ ràng hay hàm ý, khả thương mại thích hợp cho mục tiêu cụ thể nào, không thừa nhận trách nhiệm pháp lý trách nhiệm tính đầy đủ, xác, hữu dụng thơng tin, thiết bị, sản phẩm, quy trình cơng bố tài liệu Hướng dẫn này, không xác định việc sử dụng chúng khơng vi phạm quyền sở hữu trí tuệ Mục đích sách nhằm tạo điều kiện thuận lợi áp dụng tiêu chuẩn quốc tế cho nhà thiết kế nhà thầu, trường hợp, văn gốc tiêu chuẩn quốc tế tiêu chuẩn địa phương ưu tiên sử dụng Ấn bao gồm thay đổi kỹ thuật, tiêu chuẩn quy phạm, đặc biệt tiêu chuẩn lắp đặt điện IEC 60364 Chúng tơi cảm ơn góp ý từ độc giả cho ấn trước để giúp hồn thiện sách Chúng tơi cảm ơn nhiều cá nhân tổ chức, kể hết đây, đóng góp cho việc chuẩn bị «Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện» Các qui tắc chung cho thiết kế mạng điện A Kết nối mạng phân phối nguồn quốc gia trung B Các kiểu kết nối mạng điện hạ áp C Hướng dẫn chọn lựa cấu trúc lưới trung hạ D Phân phối mạng hạ áp E Cuốn sách viết đội ngũ chuyên gia quốc tế giàu kinh nghiệm, dựa tiêu chuẩn IEC 60364, với phát triển lĩnh vực tiêu chuẩn hóa điện Bảo vệ chống điện giật F Chúng đặc biệt trân trọng nhắc đến chuyên gia lĩnh vực chuyên môn họ Xác định kích cỡ bảo vệ dây dẫn G Thiết bị đóng cắt hạ áp: chức & chọn H Bảo vệ chống áp xung mạng hạ J Hiệu lượng phân phối điện K Cải thiện hệ số cơng suất lọc sóng hài L Quản lý sóng hài M Đặc tính nguồn tải đặc biệt N Lắp đặt điện dân dụng vị trí đặc biệt khác P Tương hợp điện từ (EMC) Q Lời cảm tạ Chương D Christian Collombet Bernard Jover Q Charley Gros L, M Didier Fulchiron B Didier Mignardot J Emmanuel Genevray E, P Eric Breuillé F Franck Mégret G Geoffroy De-Labrouhe K Jacques Schonek Jean Marc Lupin Jean Paul Baudet N Jean Paul Lionet E Jérome Lecomte H Matei Iurascu F, H Michel Sacotte B A, C, D, G, N L, M Quý độc giả xin tư vấn chuyên gia cách gởi mail theo địa sau: FR-Tech-Com@schneider-electric.com Mục lục A B C D E F G H C2 C16 D3 D4 D7 D11 D13 D15 D19 D24 D26 D29 D30 D31 E2 E15 E25 B2 B14 B16 B22 B30 B35 A2 A4 A10 A15 Phương pháp thực tế xác định tiết diện nhỏ cho phép dây dẫn F2 F4 F6 F17 F19 F23 F29 F36 G2 G7 G20 G24 G30 G37 G42 G46 H2 H5 H10 H11 Mục lục J K L K2 K3 K7 K13 K31 K34 M N P Q J2 J6 J11 J14 Ví dụ mạng điện trước sau lắp đặt bù nâng cao HSCS Quản lý sóng hài Vấn đề: Tại cần phải phát loại bỏ hài ? Các số chủ yếu méo dạng Sóng hài nguyên lý đo Các quy phạm áp dụng cho lắp đặt vị trí đặc biệt L2 L5 L7 L10 L12 L15 L18 L20 L21 L24 M2 M3 M4 M6 M11 M14 M16 M17 N2 N11 N24 N27 N45 P2 P8 P12 Q2 Q3 Q5 Q16 Q22 Chương A Các qui tắc chung cho thiết kế mạng điện Nội dung A2 A4 A1 A4 A5 A5 A6 A6 A7 A7 A8 A10 A10 A12 A15 A15 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A - Các qui tắc chung cho thiết kế mạng điện Phương pháp luận A Nghiên cứu thiết kế lắp đặt điện theo sách đòi hỏi phải đọc cẩn thận tồn mục theo trình tự trình bày cho chương A - Các qui tắc chung cho thiết kế mạng điện Liệt kê nhu cầu công suất phụ tải Để nghiên cứu thiết kế cung cấp điện cần phải cố kiến thức luật lệ qui định ngành điện Cơng suất tổng tính từ liệu vị trí cơng suất đặt phụ tải hiểu biết chế độ vận hành (trạng thái xác lập, điều kiện khởi động, vận hành không đồng thời, v.v.) Từ liệu này, xác định cơng suất yêu cầu lấy từ nguồn cung cấp số nguồn (nếu cần) để cấp đầy đủ cho mạng Những thông tin giá điện địa phương cần xem xét phép chọn lựa cách kết nối tốt vào lưới phía trung áp phía hạ áp B – Kết nối với mạng trung Kết nối vào lưới điện Mạng nối vào: b Phía trung áp: trường hợp cần phải nghiên cứu, xây dựng lắp đặt trạm biến áp khách hàng Trạm nhà hay trời, lắp ghép theo tiêu chuẩn qui định tương ứng (phía hạ áp nghiên cứu riêng cần) Việc đo lường thực phía trung phía hạ áp C - Các kiểu kết nối mạng điện hạ áp b Phía hạ áp: mạng nối vào mạng điện địa phương cố (nếu cần thiết) phần đo lường thích hợp tùy thuộc vào giá điện hạ áp D - Hướng dẫn lựa chọn cấu trúc lưới trung, hạ Cấu trúc mạng phân phối E - Phân phối lưới hạ Các bố trí nối đất trung tính lựa chọn phụ thuộc vào qui định địa phương, vào nguồn cung cấp vào chất tải mạng Toàn mạng phân phối nghiên cứu hệ thống hoàn chỉnh Một hướng dẫn chọn lựa cần đề xuất cho việc xác định cấu trúc hợp lý, bao gồm phía trung hạ Các thiết bị phân phối, bảng điện, đấu nối mạch bố trí vào sơ đồ mặt vị trí thiết bị nhóm thiết bị Cách bố trí trang thiết bị môi trường làm việc ảnh hưởng tới mức an toàn chịu đựng với tác động bên F - Bảo vệ chống điện giật Bảo vệ chống điện giật G - Xác định kích cỡ bảo vệ dây dẫn Mạch thiết bị đóng cắt Các hệ thống nối đất (TT, IT TN) cần xác định trước tiên, sau chọn lựa thiết bị bảo vệ với mục đích bảo vệ người chống mối nguy hiểm chạm điện trực tiếp gián tiếp Từng mạch nghiên cứu chi tiết Căn vào giá trị dòng định mức tải, dòng ngắn mạch loại thiết bị bảo vệ, tiết diện cắt ngang dây dẫn xác định Cần phải lưu ý thêm dòng cho phép dây dẫn chịu ảnh hưởng cách dây môi trường làm việc chúng Trước chọn tiết diện dây dẫn nói trên, cần phải đảm bảo thỏa yêu cầu sau: b Sụt áp dây không vượt tiêu chuẩn b Bảo đảm chế độ khởi động động b Đảm bảo việc bảo vệ chống điện giật Sau xác định dòng ngắn mạch Isc cần kiểm tra ổn định lực điện động ổn định nhiệt dây dẫn H - Tủ điện hạ thế: chức cách lựa chọn Các tính tốn dẫn tới việc chọn dây dẫn có tiết diện lớn tiết diện chọn lúc ban đầu Những đặc tính cần thiết thiết bị đóng cắt giúp xác định loại đặc tính chúng Việc sử dụng kỹ thuật cascade (ghép tầng) việc phối hợp tính chọn lọc tác động cầu chì CB (máy cắt hạ thế) khảo sát A - Các qui tắc chung cho thiết kế mạng điện Phương pháp luận  J – Bảo vệ chống xung điện áp mạng hạ Bảo vệ chống điện áp K – Sử dụng lượng hiệu lưới phân phối Sử dụng hiệu lượng lưới phân phối L - Hiệu chỉnh hệ số cơng suất lọc sóng hài Cơng suất phản kháng Sét đánh trực tiếp gián tiếp từ vị trí vài kilomet gây hư hại thiết bị Các xung điện áp thao tác, độ q áp tần số cơng nghiệp có hậu tương tự Các ảnh hưởng khảo sát từ rút giải pháp Sử dụng thiết bị đo lường với hệ thống truyền thơng thích hợp lưới điện mang lại lợi ích cho người sử dụng hay chủ đầu tư: giảm cơng suất tiêu thụ, giảm chi phí lượng sử dụng hiệu thiết bị điện Hiệu chỉnh hệ số công suất thực lưới điện theo kiểu bù tập trung, hay bù nhóm (hoặc bù riêng) phối hợp hai kiểu M - Xử lý sóng hài Sóng hài N - Đặc tính số nguồn tải đặc biệt Các nguồn cung cấp tải đặc biệt P - Mạng điện dân dụng số vị trí đặc biệt Khu vực dân dụng vị trí đặc biệt Q - Hướng dẫn EMC Các hướng dẫn EMC Sóng hài lưới điện ảnh hưởng tới chất lượng điện nguyên nhân khởi phát nhiều nhiễu tải, rung, lão hóa thiết bị, ảnh hưởng tới thiết bị nhạy cảm, tới lưới địa phương, mạng điện thoại Chương trình bày nguyên nhân ảnh hưởng sóng hài, cách thức đo lường giải pháp khắc phục Các thiết bị đặc biệt trang thiết bị khác nghiên cứu gồm: b Các nguồn đặc biệt máy phát nghịch lưu; b Các tải đặc biệt có đặc tính đặc biệt động cảm ứng, mạch chiếu sáng máy biến áp hạ /hạ; b Mạng điện đặc biệt mạng chiều Các dinh vài vị trí đặc biệt địi hỏi lưu ý tới qui định nghiêm ngặt: ví dụ thông thường khu vực nhà dân dụng Một vài qui tắc cần tuân thủ nhằm đảm bảo tính tương hợp điện từ Nếu không dẫn đến hậu nghiêm trọng vận hành lưới điện: nhiễu lên hệ thống thông tin, tác động nhầm thiết bị bảo vệ chí phá hủy thiết bị nhạy cảm Phần mềm Ecodial Phần mềm Ecodial (1) cung cấp giải pháp thiết kế trọn gói mạng hạ áp theo tiêu chuẩn khuyến cáo IEC Nội dung phần mềm gồm: b Thiết lập sơ đồ đơn tuyến; b Tính tốn dịng ngắn mạch b Tính tốn giá trị sụt áp; b Xác định tiết diện dây cáp tối ưu b Định mức thiết bị đóng cắt cầu chì; b Phối hợp thiết bị bảo vệ b Khuyến cáo sơ đồ ghép tầng; b Kiểm tra việc bảo vệ an toàn cho người; b In toàn số liệu tính tốn, thiết kế chương trình (1) Phần mềm Ecodial sản phẩm Merlin Gerin, có phiên tiếng Pháp tiếng Anh A - Các qui tắc chung cho thiết kế mạng điện Các qui tắc luật lệ A Mạng hạ áp phải tuân thủ theo số văn qui định yêu cầu sau: b Các luật qui định (các sắc luật, luật lệ nhà máy, v.v ); b Các hướng dẫn, cách thực ủy ban chuyên môn ban hành, đặc điểm kỹ thuật công việc; b Các tiêu chuẩn quốc gia quốc tế mạng cung cấp điện; b Các tiêu chuẩn quốc gia quốc tế sản phẩm sử dụng 2. Xác định cấp điện áp Các mức điện áp chuẩn theo IEC khuyến cáo Mạng pha dây điện áp định mức (V) 60 Hz 120/240 – – – – – 50 Hz – – 230/400(1) 400/690(1) – 1000 60 Hz 120/208 240 277/480 480 347/600 600 (1)- Điện áp định mức 220 /380V 240 /415V hữu hệ thống điện nên chuyển dần sang giá trị khuyến cáo 230 /400V Quá trình chuyển cấp điện áp nên tiến hành nhanh tốt, không nên kéo dài năm 2003 Để chuyển cấp điện áp, bước nhà quản lý điện quốc gia có cấp điện áp 220 /380V nên đưa điện áp lên tới mức 230 /400V +6% -10%, quốc gia có cấp điện áp 240 /415V nên đưa điện áp vào mức 230/400V +10% -6% Cuối giai đoạn chuyển đổi dải điện áp mạng cho phép 230 /400V ± 10% Sau dải thu hẹp lại Các cách thức chuyển đổi áp dụng tương tự trường hợp chuyển từ cấp điện áp 380 /660V lên 400 /690V Hình A1 : Điện áp chuẩn từ 100 V tới 1000 V (IEC 60038 phiên 6.2 2002-07) 3.6(1) 3.3(1) 3(1) 4.40(1) 7.2(1) 12 – – – (17.5) 24 – 36(3) – 40.5(3) 6.6(1) 11 – – – – 22 – 33(3) – – 6(1) 10 – – – (15) 20 – – – 35(3) – – 13.2(2) 13.97(2) 14.52(1) – – 26.4(2) – 36.5 – Điện áp lưới điện (kV) 4.16(1) – – 12.47(2) 13.2(2) 13.8(1) – – 24.94(2) – 34.5 – Các hệ thống thường pha dây trừ cố định khác Các giá trị điện áp cho U dây Các trị số cho ngoặc đơn giá trị sử dụng Các trị số không nên áp dụng mạng điện thiết kế Lưu ý : tỉ số mức điện áp định mức kế cận không nên nhỏ Lưu ý : Với hệ bình thường thuộc nhóm 1, trị điện áp lớn nhỏ không vượt 10% trị điện áp định mức lưới điện Với nhóm 2, trị điện áp lớn khơng lệch q 5% cịn trị điện áp nhỏ không -10% điện áp định mức lưới điện (1) Các trị số không nên dùng mạng phân phối công cộng (2) Các hệ thống thường có dây (3) Sự hợp giá trị xem xét Hình A2 : Điện áp chuẩn từ kV tới 35 kV (IEC 60038 phiên 6.2 2002-07) Q - Tương hợp điện từ Thực Hiện Thực Khi máng cáp kim loại tạo thành từ số phân đoạn ngắn, cần ý đảm bảo tính liên tục việc nối đẳng phần với Các phần nên hàn dọc theo tất cạnh Được phép thực việc gắn chặt cố định, kết nối bắt vít kẹp, miễn bề mặt tiếp xúc dẫn dịng điện (khơng sơn phủ lớp cách điện) bảo vệ chống ăn mòn Lực siết phải giám sát để đảm bảo đủ áp lực cho tiếp xúc điện hai phần Khi chọn dạng đặc biệt cho máng cáp, nên dùng cho tồn chiều dài Tất mối nối phải có tổng trở thấp Một dây nối đơn hai phần máng cáp tạo tổng trở chỗ cao làm hết đặc tính tương hợp điện từ Ở vài MHz, dây nối dài 10 cm hai phần máng cáp làm giảm hệ số suy giảm bội số mười (xem hình Q13) Mỗi lần thực việc mở rộng hay sửa chữa, việc đảm bảo chúng thực Không nên! Không khuyên dùng! Nên áp dụng! Hình Q13 : Lắp đặt máng cáp kim loại theo quy tắc tương hợp điện từ quan trọng (ví dụ khơng thay máng cáp kim loại máng cáp nhựa I) Vỏ bọc cho máng cáp kim loại phải đáp ứng yêu cầu tương tự áp dụng cho máng cáp Một vỏ bọc cần phải có nhiều mối nối dọc theo tồn chiều dài Nếu điều khơng thể, phải kết nối máng cáp hai đầu cuối cách sử dụng dây nối ngắn (ví dụ dây vặn xoắn kết nối dạng lưới) Khi máng cáp bị gián đoạn qua tường (ví dụ tường chắn lừa), phải sử dụng kết nối trở kháng thấp hai phần (xem hình Q14) Q10 Khơng nên Chấp nhận Hình Q14 : Khuyến nghị cách lắp đường cáp kim loại xuyên qua tường Tốt Q - Tương hợp điện từ Thực Hiện 3.6 Lắp đặt cáp có vỏ bọc chắn Khi định sử dụng cáp có bọc chắn, cần xác định cách vỏ bọc chắn nối đẳng thế (kiểu nối đất, dây nối, cáp đầu vào, v.v.), không làm giảm đáng kể lợi ích việc dùng loại cáp Để có hiệu quả, lớp bọc chắn cần phải nối đất theo gốc 360° Hình Q15 cho thấy cách khác việc nối đất vỏ bọc chắn cáp Đối với máy tính liên kết kỹ thuật số, vỏ bọc chắn nên kết nối đầu cáp Việc nối vỏ bọc chắn quan trọng tương hợp điện từ điểm sau cần lưu ý Nếu dùng cáp có vỏ bọc chắn nối thiết bị nằm khu vực có lưới đẳng thế, vỏ bọc chắn phải kết nối với vỏ dẫn điện (ECP) hai đầu cáp Nếu thiết bị không nằm khu vực có lưới đẳng thế, có số khả sau: ■ Chỉ nối đầu cáp với ECPs nguy hiểm Nếu xảy cố hỏng cách điện, điện áp vỏ bọc chắn cáp gây tử vong cho người vận hành phá hủy thiết bị Ngoài ra, tần số cao, lớp vỏ bọc chắn cáp hồn tồn khơng có hiệu ■ Kết nối hai đầu cáp với ECPs nguy hiểm xảy cố hỏng cách điện Một dòng điện lớn chạy vỏ bọc chắn gây hư hỏng Để hạn chế vấn đề này, dây nối đất song song (PEC) phải kéo cạnh dây cáp có vỏ bọc chắn Kích thước PEC phụ thuộc vào dịng ngắn mạch phần cho mạng điện Tất mạch nối đẳng phải làm kim loại trần Chấp nhận Khơng cho phép Vịng đệm, kẹp, v.v Thanh đẳng nối tới khung Dây nối đẳng thể Nối chắn không đủ = làm giảm tính hiệu Đúng Tấm kim loại đẳng Vịng đệm, kẹp, v.v Lý tưởng Miếng đệm cáp = vòng trịn tiếp xúc với kim loại đẳng Hình Q15 : Thi cơng cáp có vỏ bọc Rõ ràng cơng trình có mạng nối đất kiểu mắt lưới tốt, vấn đề không phát sinh 3.7 Mạng truyền thông Mạng lưới truyền thông bao gồm thiết bị liên kết có khoảng cách lớn, lắp đặt phòng với hệ thống phân phối có nhiều loại hệ thống nối đất khác Ngồi ra, điểm khác khơng nối đẳng thế, dòng độ lớn chênh lệch chủ yếu điện xảy thiết bị khác nối vào mạng Như nói trên, trường hợp có cố hỏng cách điện sét đánh Điện áp cách điện điện môi (giữa dây dẫn mang điện phần vỏ dẫn điện) mạch giao tiếp lắp đặt máy tính cá nhân (PC) PLC thường không vượt 500 V Trong điều kiện tốt nhất, khả chịu đựng đạt 1,5 kV 11 Q - Tương hợp điện từ Thực Hiện Với lắp đặt dạng ô lưới theo hệ thống TN-S mạng thông tin tương đối nhỏ, mức cách điện chấp nhận Tuy nhiên, trường hợp, người ta khuyến cáo nên thực bảo vệ chống sét đánh (chế độ đồng pha chế độ so lệch) Loại cáp dùng thông tin liên lạc thơng số quan trọng Nó phải phù hợp với kiểu truyền tín hiệu Để tạo liên kết truyền thông đáng tin cậy, cần kể đến thông số sau đây: ■ Trở kháng đặc trưng ■ Kiểu dây xoắn đôi hay cách dây khác ■ Điện trở điện dung đơn vị chiều dài ■ Độ suy giảm tín hiệu đơn vị chiều dài ■ Các loại vỏ bọc chắn sử dụng Ngoài ra, điều quan trọng phải sử dụng liên kết truyền dẫn đối xứng (so lệch), theo quan điểm tương hợp điện từ, chúng có đặc tính chống nhiễu cao Tuy nhiên, môi trường với điều kiện điện từ khắc nghiệt, với mạng truyền thông lớn, lắp đặt khơng đẳng đẳng ít, kết nối với hệ thống IT, TT TN-C, đề nghị thiết phải kết nối cáp quang Vì lý an tồn, cáp quang khơng có phận kim loại (có nguy bị điện giật sợi cáp liên kết hai khu vực có điện khác nhau) 3.8 Lắp đặt chống sét van Kết nối Các dây nối phải ngắn tốt Thực tế, đặc trưng thiết yếu bảo vệ thiết bị mức điện áp tối đa đầu cực mà thiết bị chịu Nên chọn chống sét van với mức bảo vệ thích hợp cho thiết bị bảo vệ (xem hình 16) Tổng chiều dài kết nối L = L1 + L2 + L3 Nó tạo trở kháng khoảng μH / m ứng với dòng điện tần số cao Áp dụng quy tắc ΔU = L di dt với sóng 8/20 ps dòng kA tạo nên điện 1.000 V mét cáp (giá trị đỉnh) ΔU = 1.10-6 x 8,103 8,10-6 = 1000V Tới thiết bị L1 CB ngắt mạch U1 L2 L = L1 + L2 + L3 < 50 cm Chống sét Van Q12 L3 Up Tải bảo vệ U2 Hình Q16 : Kết nối với thiết bị chống sét L< 50 cm Tính U thiết bị = Up + U1 + U2 Nếu L1 + L2 + L3 = 50 cm, kết xung điện áp 500 V với dòng 8kA Q - Tương hợp điện từ Thực Hiện Qui tắc dây ■ Qui tắc Qui tắc cần đảm bảo khoảng cách không 50 cm nối chống sét van với CB đóng ngắt mạch Các kết nối với chống sét van biểu diễn hình Q17 d1 ị cắt tb Thiế d1 ộng tác đ PRD SPD h nhan h mạc d2 d3 2/20)0) kV(A8(/8 :065k5kA aIInm:ax2 Up:1,40V Uc:3 SPD d3 d2 d1 + + d3 cm ≤ 50 2+ 1+d d d3 35cm Hình Q17 : SPD (thiết bị chống sét) với dao cách ly tách riêng hay tích hợp ■ Qui tắc Lộ dây dẫn bảo vệ phải kết nối cực chống sét van CB ngắt mạch (xem hình Q18) Nguồn cung cấp L < 35 cm Hình Q18 : Kết nối cực SPD's Các dây dẫn bảo vệ PRD tác động nhanh Q13 Q - Tương hợp điện từ Thực Hiện ■ Qui tắc Các dây pha, trung tính dây PE lộ vào phải ghép nối chặt chẽ để giảm diện tích mạch vịng (xem hình Q19) Cáp bình thường cách ly khỏi đường dẫn có cáp bị nhiễu Cáp bình thường bị nhiễu cáp lân cận có tín hiệu nhiễu Đầu bảo vệ KHÔNG NÊN Đấu nối đất Trung gian LN Diện tích mạch vịng khung tủ lớn NÊN Diện tích mạch vịng khung tủ nhỏ Đấu nối đất Chính Đấu nối đất trung gian LN Đấu nối đất Hình Q19 : Ví dụ biện pháp thực dây phòng ngừa tủ cáp (quy tắc 2, 4, 5) ■ Qui tắc Các dây vào chống sét van phải để cách xa dây lộ để tránh pha trộn loại cáp gây nhiễu với loại cáp bảo vệ (xem hình Q19) ■ Qui tắc Cáp phải đặt phẳng so với khung kim loại hộp để giảm thiểu mạch vịng qua khung lợi nhờ hiệu ứng che chống nhiễu Nếu hộp làm nhựa tải đặc biệt nhạy cảm, cần thay hộp kim loại Trong trường hợp, bạn phải kiểm tra xem khung kim loại hộp tủ nối đất đoạn dây ngắn chưa Cuối cùng, cáp có chắn sử dụng, đoạn cáp kéo dư khơng có mục đích sử dụng (“đi heo“) phải cắt bỏ chúng làm giảm hiệu ứng che Q14 Q - Tương hợp điện từ Thực Hiện Kẹp Rilsan Lồng điện từ: Thanh ray DIN + kết hợp nối đất Viền nối đất Liên kết gắn kết điện (jack washer) Thanh nối đất Dây an tồn Thanh điện chuẩn (tham chiếu) Có Khơng Thanh nối đất Hình Q20 : Thiết bị bảo vệ phải nối vào cực chống sét van 3.9 Tủ cáp (hình Q20) Mỗi tủ phải lắp nối đất kim loại nối đất chuẩn Tất dây cáp có vỏ bọc chắn mạch bảo vệ bên phải nối đến điểm Bất kim loại tủ cáp ray DIN dùng đất chuẩn Tủ nhựa không khuyến khích dùng Trường hợp này, ray DIN phải dùng làm đất chuẩn 3.10 Các tiêu chuẩn Nhất thiết cần xác định tiêu chuẩn khuyến cáo phải thực lắp đặt Dưới số tài liệu sử dụng: ■ EN 50174-1 Công nghệ thông tin - lắp đặt cáp Phần 1: Đặc tính kỹ thuật đảm bảo chất lượng ■ EN 50174-2 Công nghệ thông tin - lắp đặt cáp Phần 2: Kế hoạch lắp đặt thực hành nhà Q15 Q - Tương hợp điện từ Cơ Cấu Móc Vịng Và Biện Pháp Đề Phòng 4.1 Tổng quan Một tượng nhiễu điện từ tóm tắt hình Q21 Nguồn Nguồn phát nhiễu Liên kết móc vịng Cách mà tín hiệu nhiễu truyền Nạn nhân Thiết bị dễ bị nhiễu Ví dụ: Sóng xạ Máy đàm TV Hình Q21 : Hiện tượng nhiễu điện từ Các nguồn gây nhiễu khác : ■ Phát xạ sóng vơ tuyến (radio) □ Các hệ thống truyền thông không dây (radio, TV, CB, điện thoại vô tuyến, điều khiển từ xa) □ Ra-đa ■ Thiết bị điện □ Thiết bị công nghiệp công suất lớn (lò cảm ứng, máy hàn, hệ thống điều khiển stator) □ Thiết bị văn phịng (máy tính mạch điện tử, máy photocopy, hình lớn) □ Đèn phóng điện (neon, huỳnh quang, đèn flash, v.v.) □ Các phận điện (rơle, khởi động từ, van điện từ, thiết bị ngắt dòng) ■ Hệ thống điện □ Hệ thống truyền tải phân phối điện □ Hệ thống điện giao thông vận tải ■ Hiện tượng sét ■ Phóng tĩnh điện (ESD) ■ Xung điện-từ phản ứng hạt nhân (EMNP) Các nạn nhân tiềm là: ■ Đầu thu radio đầu thu TV, ra-đa, hệ thống truyền thơng khơng dây ■ Hệ thống tín hiệu tương tự (các cảm biến, thu nhận tín hiệu đo lường, khuếch đại, hình giám sát) ■ Hệ thống kỹ thuật số (máy tính, máy truyền thông, thiết bị ngoại vi) Q16 Các kiểu móc nối khác là: ■ Móc vịng tổng trở theo kiểu đồng pha ■ Móc vịng điện dung ■ Móc vịng điện cảm ■ Móc vồng xạ (cáp với cáp, trường với dây cáp, ăng-ten với ăng ten) Q - Tương hợp điện từ Cơ Cấu Móc Vịng Và Biện Pháp Đề Phịng 4.2 Móc vịng tổng trở dạng đồng pha Định nghĩa Hai nhiều thiết bị kết nối với nguồn cung cấp điện cáp thông tin (xem hình Q22) Khi dịng từ bên ngồi (sét đánh, dịng cố, nhiễu ) chạy qua tổng trở dạng đồng pha này, điện áp không mong muốn xuất điểm A B mà chúng cho đẳng Điện áp rị gây nhiễu mức thấp hay nhiễu nhanh mạch điện tử Tất cáp, bao gồm dây bảo vệ, có tổng trở, đặc biệt tần số cao Thiết bị Quá điện áp lạc Z tín hiệu Thiết bị I2 ECPs Đường truyền tín hiệu I1 Z1 ECPs Z2 Các vỏ dẫn điện (ECP) thiết bị nối tới cọc nối đất chung dây nối có tổng trở Z1 Z2 Quá điện áp rò chạy vào đất thông qua Z1 Điện thiết bị tăng đến Z1 I1 Sự khác biệt điện với thiết bị (điện ban đầu = 0) làm xuất dòng I2 Z1 I1 = ( Zsign+ Z ) I2  I2 Z1 = I1 (Zsign +Z2) Dịng I2, tồn đường dây tín hiệu, gây nhiễu thiết bị Hình Q22 : Định nghĩa móc vịng tổng trở dạng đồng pha Ví dụ (xem Hình Q23) ■ Các thiết bị nối với dây dẫn chung (ví dụ PEN, PE) bị ảnh hưởng tốc độ biến thiên (di/dt) nhanh lớn dòng điện (dòng cố, sét đánh, ngắn mạch, thay đổi tải, mạch băm xung , dịng họa tần, nhánh tụ điều chỉnh hệ số cơng suất, v.v.) ■ Một đường khép mạch trở chung cho số nguồn điện Cáp bị nhiễu Thiết bị Thiết bị Cáp tín hiệu Dịng gây nhiễu Chênh lệch điện ZMC Hình Q23 : Ví dụ ghép tổng trở - chế độ đồng pha Q17 Dịng cố sét đánh Cơ Cấu Móc Vịng Và Biện Pháp Đề Phòng Q - Tương hợp điện từ Biện pháp đề phịng (xem hình Q24) Nếu khơng thể loại trừ được, tổng trở dạng đồng pha phải thấp tới mức Để giảm thiểu ảnh hưởng trở kháng dạng đồng pha, cần thiết phải: ■ Giảm giá trị tổng trở : □ Kết nối ô lưới mạch chuẩn chung, □ Sử dụng đoạn cáp ngắn dây bện loại dẹt có kích thước nhau, có tổng trở thấp so với loại cáp tròn, □ Lắp đặt dây nối đẳng thiết bị ■ Giảm mức độ dòng nhiễu cách thêm lọc dạng đồng pha cuộn cảm dạng so lệch Quá điện áp lạc Thiết bị Z tín hiệu Thiết bị I2 Z sup Z1 PEC I1 Z2 Nếu tổng trở dây nối đất song song PEC (ZPEC) tháp so với z tín hiệu, tồn dịng điện nhiễu chạy qua PEC, tức không thông qua đường dây tín hiệu trường hợp trước Độ chênh lệch điện thiết bị trở nên thấp nhiễu chấp nhận Hình Q24 : Biện pháp đề phịng móc vịng tổng trở dạng dịng pha 4.3 Móc vịng điện dung U Định nghĩa Vnguồn Mức độ nhiễu phụ thuộc vào tốc độ biến thiên điện áp (dv/dt) giá trị tụ ký sinh tác nhân gây nhiễu nạn nhân t Vbị ảnh hưởng Q18 t Hình Q25 : Kết đặc trưng móc vịng tụ (hiện tượng giao âm tụ) Điện dung ký sinh tăng theo: ■ Tần số ■ Độ gần tác nhân gây nhiễu tới nạn nhân chiều dài dây cáp song song ■ Chiều cao dây cáp so với mặt phẳng đất chuẩn ■ Trở kháng vào mạch bị nhiễu (mạch điện có trở kháng vào cao nguy hiểm hơn) ■ Cách điện dây cáp mạch bị nhiễu (Ɛr cách điện cáp), đặc biệt cáp xoắn đơi Hình Q25 cho thấy kết qụả móc vòng điện dung (giao âm) hai dây cáp Ví dụ (xem hình Q26 trang đối diện) ■ Cáp gần bị tăng điện áp nhanh (dv/dt) ■ Khởi động đèn huỳnh quang ■ Trạng thái đóng cắt nguồn điện áp cao (máy photocopy, v.v.) ■ Điện dung ký sinh cuộn dây sơ cấp thứ cấp máy biến áp ■ Hiện tượng giao âm sợi cáp Cơ Cấu Móc Vịng Và Biện Pháp Đề Phòng Q - Tương hợp điện từ Kiểu so lệch Vs DM Nguồn gây nhiễu Kiểu đồng pha Iv Nguồn gây nhiễu Vs CM Phần tử bị ảnh hưởng Iv CM DM Phần tử bị ảnh hưởng Vs DM: Nguồn điện áp gây nhiễu (kiểu so lệch) Iv DM: Dòng nhiễu sinh phần tử lân cận bị ảnh hưởng (kiểu so lệch) Vs CM: Nguồn điện áp gây nhiều (kiểu đóng pha) Iv CM: Dòng nhiễu sinh phần tử lân cận bị ảnh hưởng (kiểu đồng pha) Màn chắn kim loại Hình Q26 : Ví dụ liên kết tụ C Nguồn gây nhiễu Phần tử bị ảnh hưởng Hình Q27 : Bọc chắn cáp làm giảm điện dung ký sinh Biện pháp đề phịng (xem hình Q27) ■ Giới hạn chiều dài song song mạch gây nhiễu mạch bị nhiễu đến mức thấp cho phép ■ Tăng khoảng cách nguồn gây nhiễu mạch bị nhiễu ■ Với mạch nối dây, dây cho dây gần tới mức ■ Định vị PEC nối đẳng với hai đầu dây nguồn gây nhiễu mạch bị nhiễu ■ Dùng cáp hai hay bốn lõi cáp đơn ■ Sử dụng hệ thống truyền dẫn đối xứng lắp đặt hợp lý, hệ thống dây đối xứng ■ Tạo chắn cho cáp gây nhiễu, cáp bị nhiễu, hai (các chắn phải nối đẳng thế) ■ Giảm dv/dt nguồn nhiễu cách tăng thời gian phát tín hiệu 4.4 Móc vịng kiểu điện cảm Định nghĩa Nguồn gây nhiễu mạch bị nhiễu bị móc vồng với từ trường Mức độ nhiễu phụ thuộc vào tốc độ biến thiên dòng điện (di/dt) hỗ cảm móc vịng Móc vịng kiểu điện cảm tăng theo: ■ Tần số ■ Độ gần từ nguồn gây nhiễu đến mạch bị nhiễu chiều dài dây cáp song song ■ Chiều cao dây cáp mặt phẳng đất chuẩn ■ Tổng trở tải mạch bị nhiễu Ví dụ (xem hình Q28 trang kế) ■ Cáp lân cận xuất biến thiên dòng điện (di/dt) ■ Ngắn mạch ■ Dòng cố ■ Sét đánh ■ Hệ thống điều khiển stator ■ Máy hàn ■ Cuộn cảm Q19 Q - Tương hợp điện từ Cơ Cấu Móc Vịng Và Biện Pháp Đề Phòng Cáp gây nhiễu Cáp gây nhiễu H H Cáp đơi bị ảnh hưởng i Vịng gây Ảnh hưởng i Vòng gây ảnh hưởng Kiểu so lệch Kiểu đồng pha Hình Q28 : Ví dụ móc vịng điện cảm Biện pháp đề phòng ■ Giới hạn chiều dài song song mạch gây nhiễu mạch bị nhiễu đến mức thấp cho phép ■ Tăng khoảng cách nguồn gây nhiễu mạch bị nhiễu ■ Với mạch nối dây, dây cho dây gần tới mức ■ Dùng cáp nhiều lõi cáp lõi đặt tiếp xúc nhau, nên bố trí dạng tam giác ■ Định vị PEC nối đẳng với hai đầu dây nguồn gây nhiễu mạch bị nhiễu ■ Sử dụng hệ thống truyền dẫn đối xứng lắp đặt hợp lý, hệ thống dây đối xứng ■ Tạo chắn cho cáp gây nhiễu, cáp bị nhiễu, hai (các chắn phải nối đẳng ) ■ Giảm dv/dt nguồn nhiễu cách tăng thời gian phát tín hiệu (mắc điện trở nối tiếp điện trở PTC cáp gây nhiễu, đặt vòng sắt từ cáp gây nhiễu/cáp bị nhiễu) 4.5 Móc vịng xạ Định nghĩa Các nguồn gây nhiễu mạch bị nhiễu bị móc vịng qua vật trung gian (ví dụ khơng khí) Mức độ nhiễu phụ thuộc vào cơng suất nguồn xạ tính hiệu ăng-ten thu phát Một trường điện từ bao gồm hai điện trường từ trường Hai trường cố tương quan lẫn Có thể phân tích riêng thành phần điện trường từ trường Trường điện (E trường) trường từ (trường H) móc vịng hệ thống dây dẫn qua dây vịng kín (xem hình Q29) Từ trường H Điện trường E i Q20 V Trường cảm ứng mắc vịng cáp Hình Q29 : Định nghĩa móc vịng xạ Trường cảm ứng mắc vịng Q - Tương hợp điện từ Cơ Cấu Móc Vòng Và Biện Pháp Đề Phòng Khi sợi cáp chịu ảnh hưởng điện trường biến thiên, cáp xuất dòng điện chạy qua Hiện tượng gọi móc vịng trường-vớicáp Tương tự, từ trường biến thiên qua mạch vịng, tạo lực điện động ngược vòng hình thành điện áp hai đầu hở mạch vòng Hiện tượng gọi móc vịng trường-với- mạch vịng Ví dụ (xem hình Q30) ■ Thiết bị phát sóng vơ tuyến (máy đàm, đầu phát radio TV , dịch vụ điện thoại di động) ■ Ra-đa ■ Hệ thống đánh lửa ô tô ■ Hệ thống máy hàn hồ quang ■ Lị cảm ứng ■ Hệ thống đóng cắt cơng suất lớn ■ Phòng tĩnh điện (ESD) ■ Chiếu sáng Điện trường E Điện trường EM Cáp tín hiệu Thiết bị Thiết bị i Thiết bị h Mặt đất chuẩn Ví dụ trường cảm ứng mắc vịng cáp h Phạm vi mạch vòng nối đất Ví dụ hình thành mạch vịng trường cảm ứng Hình Q30 : Ví dụ móc vịng xạ Q - Tương hợp điện từ Các Khuyến Cáo Về Đi Dây 5.1 Các nhóm tín hiệu (xem hình Q31) Cáp có chắn nhóm khác Cáp khơng chắn nhóm khác - Kết nối nguồn (dây nguồn + PE) - Liên kết với rơ le Thiết bị e Không nên! h mặt phẳng đất chuẩn Nên! - Liên kết tương tự (cảm biến) - Liên kết số (thanh cái) Nguy nhiễu ngang dạng đồng pha e < 3h Cáp nhạy cảm Cắt ngang không gây tương hợp cáp góc cắt Cáp nhạy cảm Cáp Gây nhiễu Cáp Gây nhiễu 30 cm