Giáo trình kỹ thuật lắp đặt điện (nghề điện công nghiệp trung cấp)

SỞ GIAO THÔNG VẬN TẢI NAM ĐỊNH TRƢỜNG TRUNG CẤP GIAO THƠNG VẬN TẢI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN: Kỹ thuật lắp đặt điện NGÀNH/NGHỀ: Điện cơng nghiệp TRÌNH ĐỘ: Trung cấp (Lƣu hành nội bộ) Ban hành kèm theo Quyết định số: 316/QĐ-TTCGTVT ngày 07 tháng 05 năm 2021 Hiệu trưởng trường Trung cấp GTVT Nam Định Nam Định, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Kỹ thuật lắp đặt điện tài liệu dùng để dạy học sinh nghề Điện cơng nghiệp nhằm hình thành kiến thức ứng dụng, kỹ thực hành nghề thái độ nghề nghiệp trình độ Trung cấp, phạm vi mơn học Nội dung giáo trình bao gồm phần: Các kiến thức kỹ lắp đặt điện; Thực hành lắp đặt đường dây không; Lắp đặt hệ thống điện chiếu sáng; Lắp đặt mạng điện công nghiệp; Lắp đặt hệ thống nối đất chống sét Tài liệu giáo viên nghề Điện cơng nghiệp, Khoa CN Ơ TƠ & ĐKMTCCG, Trường Trung cấp Giao thông vận tải Nam Định biên soạn, theo chương trình khung nghề Điện cơng nghiệp Trường Trung cấp Giao thông vận tải Nam Định kết hợp tham khảo số tư liệu ngồi nước Với kinh nghiệm trình độ cịn hạn chế, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, bảo nhà khoa học, giáo viên bạn đọc quan tâm để bổ sung, điều chỉnh cho giáo trình ln cập nhật hoàn thiện theo hướng bản, đại, phù hợp với điều kiện Việt Nam đáp ứng nhu cầu xã hội Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về: Nghề Điện cơng nghiệp, Khoa CN Ơ TƠ & ĐKMTCCG, Trường Trung cấp Giao thông vận tải Nam Định Xin trân trọng cảm ơn! Nam Định, ngày 28 tháng 03 năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Đặng Hồng Dương Thành viên tham gia: Nguyễn Công Ánh MỤC LỤC Lời giới thiệu Bài 1: Các kiến thức kỹ lắp đặt điện Khái niệm chung kỹ thuật lắp đặt điện Một số kí hiệu thường dùng Các cơng thức cần dùng tính tốn 4.Các lọai sơ đồ cho việc tiến hành lắp đặt hệ thống điện 12s Bài 2: Thực hành lắp đặt đƣờng dây không 46 Các khái niệm yêu cầu kỹ thuật 46 Các phụ kiện đường dây 19 Các thiết bị dùng lắp đặt đường dây không 22 Phương pháp lắp đặt đường dây không 24 Kỹ thuật an toàn lắp đặt đường dây 28 Đưa đường dây vào vận hành 29 Bài 3: Lắp đặt hệ thống điện chiếu sỏng 30 Các phương thức day 30 Các kích thước lắp đặt điện lựa chọn dây dẫn 32 Một số loại mạch 36 Các tập 51 Bài 4: Lắp đặt mạng điện công nghiệp 71 Khái niệm chung mạng điện công nghiệp 71 Các phương pháp lắp đặt cáp 72 Lắp đặt máy phát điện 90 Lắp đặt tủ điều khiển phân phối 92 Bài 5: Lắp đặt hệ thống nối đất chống sét 97 Khái niệm nối đất chống sét hệ thống công nghiệp 97 Lắp đặt hệ thống nối đất 98 Lắp đặt hệ thống chống sét 102 Tài liệu tham khảo 105 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/ MƠ ĐUN Tên môn học/ mô đun: Kỹ thuật lắp đặt điện Mã mơn học/ mơ đun: MĐ23 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học/ mơ đun: - Vị trí: mơ đun cần phải học sau học xong mô đun/môn học Mạch điện, Đo lường điện, Vật liệu điện, Khí cụ điện, An toàn lao động, Thiết bị điện gia dụng Cung cấp điện - Tính chất: Là mơ đun thuộc chương trình mơn học, mơ đun tự chọn - Ý nghĩa vai trị mơn học/ mơ đun: mơ đun thuộc chương trình mơn học, mơ đun tự chọn giúp cho học sinh hiểu rõ kỹ thuật lắp đặt mạch điện, tạo tiền đề cho mô đun sau Mục tiêu môn học/ mô đun: - Kiến thức: + Trình bày cách kiểm tra thử mạch, phát cố có biện pháp khắc phục - Kỹ năng: + Thiết kế kỹ thuật, thi công mạng cung cấp điện đơn giản; + Lắp đặt cơng trình điện cơng nghiệp - Về lực tự chủ trách nhiệm: + R n luyện tính c n thận, tỉ mỉ, xác, tư khoa học sáng tạo BÀI 1: CÁC KIẾN THỨC VÀ KỸ NĂNG CƠ BẢN VỀ LẮP ĐẶT ĐIỆN Mã bài: 23- 01 Giới thiệu: Khi xây dựng, lắp đặt cơng trình điện lớn, hợp lý tổ chức đội, tổ, nhóm lắp đặt theo lĩnh vực chuyên môn Việc chuyên môn hóa cán cơng nhân lắp đặt điện theo lĩnh vực cơng việc tăng suất lao động, nâng cao chất lượng, công việc tiến hành nhịp nhàng không bị ngưng trệ Mục tiêu: - Trình bày khái niệm yêu cầu kỹ thuật lắp đặt điện - Phân tích loại sơ đồ lắp đặt hệ thống điện theo nội dung học - R n luyện tính tích cực, chủ động, nghiệm túc cơng việc Nội dung chính: Khái niệm chung kỹ thuật lắp đặt điện 1.1 Tổ chức công việc lắp đặt điện Nội dung tổ chức công việc bao gồm hạng mục sau: Kiểm tra thống kê xác hạng mục cơng việc cần làm theo thiết kế vẽ thi công Lập bảng thống kê tổng hợp trang thiết bị, vật tư, vật liệu cần thiết cho việc lắp đặt Lập biểu đồ tiến độ lắp đặt, bố trí nhân lực phù hợp với trình độ, tay nghề bậc thợ, trình độ chuyên môn theo hạng mục, khối lượng đối tượng công việc Lập biểu đồ điều động nhân lực, vật tư trang thiết bị theo tiến độ lắp đặt Sọan thảo phiếu cơng nghệ miêu tả chi tiết công nghệ, công đọan cho tất dạng công việc lắp đặt đề theo thiết kế Chọn dự định lượng máy móc thi công, dụng cụ phục vụ cho lắp đặt phụ kiện cần thiết để tiến hành công việc lắp đặt Xác định số lượng phương tiện vận chuyển cần thiết Sọan thảo hình thức thi công mẫu để thực công việc lắp đặt điện cho trạm mẫu cơng trình mẫu Sọan thảo biện pháp an tòan kỹ thuật Việc áp dụng thiết kế tổ chức công việc lắp đặt điện cho phép tiến hành hạng mục công việc theo biểu đồ tiến độ thi công cho phép rút ngắn thời gian lắp đặt, nhanh chóng đưa cơng trình vào vận hành Biểu đồ tiến độ lắp đặt điện thành lập sở biểu đồ tiến độ công việc lắp đặt hòan thiện Khi biết khối lượng, thời gian hòan thành cơng việc lắp đặt hịan thiện giúp ta xác định cường độ công việc theo số - người Từ xác định số đội, số tổ, số nhóm cần thiết để thực công việc Tất công việc tiến hành theo biểu đồ công nghệ, việc tổ chức xem xét dựa vào biện pháp thực công việc lắp đặt Việc vận chuyển vật tư, vật liệu phải tiến hành theo kế họach cần phải đặt hàng chế tạo trước chi tiết điện đảm bảo sẵn sàng cho việc bắt đầu công việc lắp đặt Các trang thiết bị vật tư, vật liệu điện phải tập kết gần cơng trình cách nơi làm việc không 100m đối tượng công trình, ngịai trang thiết bị chun dùng cần có thêm máy mài, ê tơ, hịm dụng cụ máy hàn cần thiết cho công việc lắp đặt điện 1.2 Tổ chức đội nhóm chun mơn Khi xây dựng, lắp đặt cơng trình điện lớn, hợp lý tổ chức đội, tổ, nhóm lắp đặt theo lĩnh vực chun mơn Việc chun mơn hóa cán công nhân lắp đặt điện theo lĩnh vực cơng việc tăng suất lao động, nâng cao chất lượng, công việc tiến hành nhịp nhàng khơng bị ngưng trệ Các đội nhóm lắp đặt tổ chức theo cấu sau:  Bộ phận chu n bị tuyến công tác: Khảo sát tuyến, chia khỏang cột, vị trí móng cột theo địa hình cụ thể, đánh dấu, đục lỗ hộp, tủ điện phân phối, đục rãnh dây tường, sẻ rãnh dây  Bộ phận lắp đặt đường trục trang thiết bị điện, tủ điện, bảng điện  Bộ phận điện lắp đặt nhà, ngòai trời  Bộ phận lắp đặt trang thiết bị điện mạng điện cho thiết bị, máy móc cơng trình chun dụng… Thành phần, số lượng đội, tổ, nhóm phân chia phụ thuộc vào khối lượng thời hạn hịan thành cơng việc Một số kí hiệu thƣờng dùng Bảng 1.1 Một số kí hiệu thiết bị điện Kí hiệu Tên gọi Nối với khí Vận hành tay Kí hiệu Vận hành tay, ấn Vận hành tay, kéo Vận hành tay, xoay Vận hành tay, lật Tên gọi Dây dẫn ngòai lớp trát Dây dẫn lớp trát Dây dẫn dƣới lớp trát Dây dẫn ống lắp đặt Cáp nối đất Cuộn dây Cảm biến Tụ điện trạng thái nghỉ Mở chậm Đóng chậm Kí hiệu Kí hiệu Biểu diễn Biểu diễn dạng nhiều dạng cực cực Tên gọi Biểu diễn Biểu diễn dạng nhiều cực dạng cực L1/N/PE Hộp nối Tên gọi ổ cắm có bảo vệ, Nút nhấn khơng đèn Nút nhấn có đèn Nút nhấn có đèn kiểm tra 1+2 Công tắc hai chấu Công tắc ba chấu Công tắc ba chấu có điểm Hoặc Cơng tắc nối tiếp Công ắ ấ ắ ậ ữ ổ cắm có bảo vệ, Đèn, Đèn hai mạch điện riêng Đèn có cơng tắc, Đèn hùynh quang Đèn báo khẩn cấp Đèn đèn báo khẩn cấp Kí hiệu Tên gọi Tên gọi Vỏ Máy biến áp Hai khí cụ điện vỏ Re lai, khởi động từ Cầu chì Kí hiệu Biểu diễn Biểu diễn dạng nhiều dạng cực cực Cơng tắc dịng điện xung Chng báo Kẻng Công tắc ba chấu Chuông ve Micro t ống nghe Loa Cịi Khóa cửa Dây dẫn Dây trung tính N Dây bảo vệ PE Dây trung tính nối đất PEN Hình 4.15 Đặt đường dây điện hộp dây Lắp đặt máy phát điện Hầu hết lưới điện thương mại lớn có số tải quan trọng mà nguồn phải trì trường hợp lưới điện quốc gia có cố như:  Các hệ thống an tòan: chiếu sáng cố, thiết bị chữa cháy tự động, báo động tín hiệu…  Các mạch điện qua trọng cấp điện cho thiết bị mà ngưng họat động gây thiệt hại cho sản xuất, hay làm hư hỏng dụng cụ… Một biện pháp trì cung cấp điện cho tải thiết yếu có cố nguồn sử dụng máy phát điện diesel nối thơng qua cầu dao đảo với tủ đóng cắt dự phịng để ni thiết bị Hình 4.16 G Cầu dao chuyển mạch (đảo điện) Tải quan trọng Tải không quan trọng Hình 4.16 Sơ đồ đảo mạch hệ thống lưới điện máy phát 91 3.1 Lắp đặt máy phát điện Trạm phát điện thiết bị phân phối phải bố trí cách cơng trình ngịai trời có nguy hiểm nổ cấp N1C theo qui định bảng sau: Tên cơng trình có nguy Bậc chịu lửa trạm phát Khỏang cách không nhỏ hiểm nổ cấo N1c điện, thiết bị phân phối (m) I - II 40 III - IV 50 I - II 20 Ơ tơ xì téc III – IV 30 Đường sắt III – IV 40 Đường thủy III – IV 50 Khu bể chứa Khu xuất nhập Cấm đặt trạm phát điện gian buồng, vị trí nổ Khỏang cách từ trạm phát điện đến ngơi nhà có nguy nổ khơng nhỏ 15m Đối với trạm phát điện, gian nhà không đặt hai máy, khỏang cách nhỏ hai máy là:  3m máy phát 500KVA  5m máy phát điện từ 500KVA trở lên Lắp đặt máy phát, lắp đặt tủ chuyển đổi điện hệ thống lưới máy phát 3.2 An toàn vận hành máy phát diezen - Khơng vận hành máy phịng kín khơng có máy khí, quạt thơng gió khói xả từ máy gây nghiêm trọng đến sức khỏe - Không vận hành máy máy chưa tiếp đất bảo vệ, hư hỏng đột xuất máy phát, thiết bị đường dây phụ tải gây điện giật chết người - Trong lúc máy hoạt động không nối thêm phụ tải sửa chữa máy Muốn nối thêm phụ tải, sửa chữa … tiến hành máy ngưng hoạt động cơng tắc vận hành phải vị trí OFF - Không hút thuốc mang tia lửa đến gần khui sửa chữa bình ắc qui khí hydro bốc bình ắc qui chất khí có khả gây nổ lớn Khi tháo dây điện bình ắc qui phải tháo dây âm (-) trước dây dương(+) 92 - Khi đổ nhiên liệu vào thùng máy phải nối dây dẫn bình nhiên liệu thùng chứa nhiên liệu máy, điều tránh phát sinh tia lửa 3.3 Kiểm tra vận hành máy phát điện Trước cho máy hoạt động phải kiểm tra tồn tình trạng máy, chi tiết, phận phải định vị chắn an toàn, phải kiểm tra đường dây tiếp đất, kiểm tra điện trở cách điện Nếu điện trở cách điện Rcđ < 0,5 MW định không cho máy hoạt động mà phải tiến hành sấy khô máy, thông thường điện trở cách điện máy không nhỏ MW Cần ý điều sau đây: - Khi khởi động máy phải trạng thái không tải - Thông thường thời gian khởi động máy ngắn, khoảng vài giây đến vài chục giây Nếu thời gian khởi động kéo dài phải ngưng thời gian khởi động để tiến hành kiểm tra lại - Ngay sau khởi động máy phải kiểm tra áp lực dầu so sánh với áp lực dầu cần thiết máy - Kiểm tra điện áp phát trước sau đóng phụ tải, điện áp phải ổn định - Phải thường xuyên theo dõi nhiệt độ làm việc máy, thông thường không vượt 400c so với nhiệt độ môi trường - Phải theo dõi tiếng kêu phát từ máy, có tiếng kêu lạ phải ngưng máy để xác định nguyên nhân - Muốn ngừng máy trước tiên phải ngắt phụ tải, sau giảm tốc độ, ngưng máy hoàn toàn để tránh vượt tốc tăng nhiệt 3.4 Bảo dƣỡng máy phát điện Mỗi máy phát điện tùy theo công suất chế độ làm việc mà có chế độ bảo dưỡng khác Ở trình bày số cơng việc tổng qt - Phịng máy phải sẽ, khơ điều kiện thơng gió phải tốt - Hàng ngày phải lau chùi, vệ sinh máy kiểm tra chắn phận, chi tiết - Thường xuyên kiểm tra hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn, hệ thống nhiên liệu, kiểm tra cách điện máy phát - Định kỳ kiểm tra phận máy Lắp đặt tủ điều khiển phân phối Tất hệ thống điện công nghiệp dân dụng cần bảo vệ đầy đủ điều khiển mạch Tủ phân phối nơi nguồn cung cấp vào chia thành mạch nhánh, mạch nhánh điều khiển bảo vệ cầu chì máy cắt Nói chung nguồn điện nối vào qua thiết bị đóng cắt CB (Circuit Breaker) cầu dao, cầu chì Các mạch riêng lẻ 93 thường nhóm lại theo chức năng: Động lực, chiếu sáng, sưởi ấm (hoặc làm lạnh) …được nuôi từ Một số mạch mắc thẳng vào tủ phân phối khu vực nơi diễn phân chia nhánh mạng hạ áp lớn đơi cần có tủ phân phối phụ, ta có mức phân phối Hiện người ta thường dùng tủ phân phối có vỏ kim lọai nhựa tổng hợp, nhằm để:  Bảo vệ người tránh bị điện giật  Bảo vệ máy cắt, đồng hồchỉ thị, rơ le, cầu chì, chống va đập học, ring tác động ngọai lai ảnh hưởng tới họat động hệ như: Nhiễu, b n, bụi, m, Tủ phân phối phụ Tủ phân phối khu vực Tủ phân phối Sưởi ấm, vv Tủ phân phối cho sử dụng chung Hình 4.16 Vị trí lắp đặt lọai tủ phân phối nhà cao tầng 4.1 Các lọai tủ phân phối Các tủ phân phối tập hợp thiết bị đóng cắt hạ khác theo lọai ứng dụng nguyên tắc thiết kế (đặc biệt theo bố trí cái), phân lọai dựa theo yêu cầu tải Các lọai tủ phân phối tiêu biểu là:  Tủ phân phối  Tủ phân phối khu vực  Tủ phân phối phụ 94  Tủ điều khiển công nghệ hay tủ chức Ví dụ tủ điều khiển động cơ, tủ điều khiển sưởi ấm… Các tủ khu vực tủ phụ nằm rải rác khắp lưới điện Các tủ điều khiển cơng nghệ nằm gần tủ phân phối gần với dây chuyền cơng nghệ kiểm sóat 4.2 Các thành phần tủ phân phối Tùy theo chức năng, yêu cầu cần bảo vệ tải mà tủ phân phối có thành phần sau:  Vỏ tủ điều khiển phân phối  Đầu kết nối: Cầu dao tự động (CB) đầu vào  Bảo vệ chống sét: Bột bảo vệ chống sét  Bảo vệ dòng cách ly: Cầu chì ống, CB, ELCB  Điều khiển từ xa: định thới…  Quản lý lượng Tủ cần đặt độ cao với tới từ 1#1,8m Độ cao 1,3m giành cho người tàn tật lớn tuổi 4.3 Cách thực hai lọai tủ phân phối Người ta phân biệt:  Tủ phân phối thông dụng cơng tắc cầu chì gắn vào khung nằm bên  Tủ phân phối chức cho ứng dụng đặc thù Các tủ phân phối thơng dụng: CB cầu chì thường nằm giàn khung lui phía sau tủ Các thiết bị hiển thị điều khiển: Đồng hồ đo, đ n, nút ấn… lắp mặt trước hông tủ Việc đặt dụng cụ bên tủ cần nghiên cứu c n thận có xét đến kích thước vật, chỗ đấu nối khỏang trống cần thiết đảm bảo họat động an tịan thuận lợi Để dự đóan tổng diện tích cần thiết nhân tổng diện tích thiết bị với 2,5 Các tủ phân phối chức Tủ giành cho chức đặc biệt sử dụng mô dun chức bao gồm máy cắt thiết bị phụ kiện để lắp đặt đấu nối Ví dụ đơn vị điều khiển động dạng ô kéo bao gồm cơng tắc tơ, cầu chì, cầu dao, nút nhấn, đ n báo…Thiết kế tủ lọai thường không tốn thời gian, cần cộng số mơ đun cần thiết với khỏang trống để thêm vào sau cần Dùng phân tiền chế để lắp tủ dễ dàng Các kỹ thuật lắp ráp tủ phân phối chức năng: 95  Các đơn vị chức cố định: Tủ bao gốm nhiều đơn vị chức cố định như: Khởi động từ rơ le liên quan tùy theo chức Các đơn vị khơng thích hợp cho việc lập Do can thiệp để bảo trì, sửa chữa, thay đổi…đều phải cắt điện tòan tủ Sử dụng đơn vị tháo lắp để giảm tối thiểu thời gian cắt điện  Các đơn vị chức lập: Mỗi đơn vị chức đặt panel tháo lắp được, có k m theo thiết bị lập phía đầu vào (thanh cái) ngắt điện phía lộ Một đơn vị rút để bảo trì mà khơng cần ngắt điện tịan  Các đơn vị chức dạng ngăn kéo: Máy cắt phụ kiện lắp khung dạng ô kéo nằm ngang rút Chức phức tạp thường dùng để điếu khiển động Cách ky phía vào phía ô kéo Bài tập Nghiên cứu phương pháp lắp đặt đường dây điện lực sàn nhà phân xưởng Nêu phạm vi áp dụng, yêu cầu kỹ thuật , cách thực Nghiên cứu kết cấu lắp đặt đường dây điện treo Nghiên cứu kết cấu, thủ thuật phương pháp đặt đường dây dẫn cáp điện rãnh Nghiên cứu kết cấu phương pháp đặt hộp dây dẫn cáp điện 96 Bài 5: Lắp đặt hệ thống nối đất chống sét Mã bài: 23- 05 Giới thiệu: Nối đất nối dây trung hòa thực chức bảo vệ cho người khỏi bị điện giật, nghĩa bảo đảm cho thiết bị điện hay dụng cụ điện làm việc bình thường Sét phóng điện khí đám mây đất, hay đám mây mang điện khác dấu Trước có phóng điện sét có phân chia tích lũy mạnh điện tích đám mây giơng tác dụng luồng khơng khí nóng bốc lên nước ngưng tụ đám mây Các đám mây mang điện kết phân tích điện tích trái dấu tập trung chúng phần tử khác đám mây Mục tiêu: - Trình bày khái niệm, cơng dụng nối đất chống sét hệ thống điện cơng nghiệp - Tính tốn hệ thống nối đất chống sét theo yêu cầu kỹ thuật - Thực lắp đặt hệ thống nối đất chống sét cho phân xưởng theo yêu cầu kỹ thuật - R n luyện tính c n thận, tỉ mỉ, xác, tư sáng tạo an tồn Nội dung chính: Khái niệm nối đất chống sét hệ thống công nghiệp 1.1 Khái niệm nối đất Nối đất nối dây trung hòa thực chức bảo vệ cho người khỏi bị điện giật, nghĩa bảo đảm cho thiết bị điện hay dụng cụ điện làm việc bình thường Nơi đât nối dây trung hòa biện pháp bảo vệ an toàn điện Ngoài hai phương pháp kể người ta cịn có số cách khác: cân điện tích, dùng điện áp thấp, cách điện thường xuyên kiểm tra cách điện, cắt điện tự động, biến áp phân chia, rào chắn bảo vệ, biện pháp khác Nối đất nối dây trung hòa biện pháp bảo vệ chủ yếu Nối đất tạo nên vỏ máy cần bảo vệ đất mạch điện an toàn với điện trở đủ nhỏ để điện rò cách điện hỏng, dòng điện qua vỏ máy xuống đất, cịn có người chạm phải vỏ máy, dịng điện qua người nhỏ khơng gây nguy hiểm cho người Xong đơi dịng điện chập lớn, nên dòng điện qua người trường hợp gây nguy hiểm Vì người ta áp dụng biện pháp đặc biệt khác để tránh khỏi nguy hiểm đó, thí dụ dùng biện pháp cân điện vùng dòng điện chập qua Nối đất dây trung hòa tạo nên mạch điện an tòan tất vỏ máy hay kết cấu kim lọai với dây trung hòa nối đất máy biến áp qua dây 97 dẫn bảo vệ đặc biệt gọi dây trung hòa, dây trung hịa cịn nối đất lặp lại Chính nhờ biện pháp tất dịng điện mát vỏ trở thành dòng ngắn mạch, chúng chuyển qua dây bảo vệ, dây trung hòa làm cắt cầu chì hay cắt tự động đọan cố bảo vệ 1.2 Khái niệm chống sét Sét phóng điện khí đám mây đất, hay đám mây mang điện khác dấu Trước có phóng điện sét có phân chia tích lũy mạnh điện tích đám mây giơng tác dụng luồng khơng khí nóng bốc lên nước ngưng tụ đám mây Các đám mây mang điện kết phân tích điện tích trái dấu tập trung chúng phần tử khác đám mây Phần đám mây giơng thường tích điện tích âm Các đám mây với đất hình thành tụ điện mây đất phần đám mây thường tích lũy điện tích dương Cường độ điện trường tụ điện mây – đất tăng dần lên chỗ cường độ đạt tới trị số giới hạn 25-30 kV/cm khơng khí bị i ơn hóa bắt đầu trở nên dẫn điện Sự phóng điện sét chia làm ba giai đọan: Phóng điện đám mây đất bắt đầu xuất dòng sáng chuyển xuống đất, chuyển động đợt với tốc độ 100 # 1000 km/gy Dòng mang phần lớn điện tích đám mây, tạo nên đầu cực điện cao hàng triệu vơn Giai đọan gọi giai đọan phóng điện tiên đạo bậc Khi dòng tiên đạo vừa phát triển đến đất hay vật dẫn điện nối đến đất giai đọan thứ hai bắt đầu, giai đọan phóng điện chủ yếu sét Trong giai đọan này, điện tích dương đất di chuyển có hướng từ đất theo dịng tiên đạo với tốc độ lớn (6.104 # 105 km/gy) chạy lên trung hịa điện tích âm dịng tiên đạo Sự phóng điện chủ yếu đặc trưng dịng điện lớn qua chỗ sét đánh gọi dòng điện sét lóe sáng mãnh liệt dịng điện phóng Khơng khí dịng phóng nung nóng đến nhiệt độ khỏang 10.0000C giãn nở nhanh tạo thành dòng điện âm giai đọan thứ ba sét kết thúc di chuyển điện tích mây từ bắt đầu phóng điện, lóe sáng biến Bảo vệ chống sét cho nhiều đối tượng khác khác nhau: Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp trạm biến áp, Bảo vệ chống sét đường dây tải điện, bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm, bảo vệ chống sét cho cơng trình Những nguyên tắc bảo vệ thiết bị nhờ cột thu sét cịn gọi cột thu lơi khơng thay đổi từ năm 1750 B.Franklin kiến nghị thực cột cao có đỉnh nhọn kim lọai nối đến hệ thống nối đất Trong trình thực người ta đưa đến kiến thức xác hướng đánh trực tiếp sét, bảo vệ cột thu sét thực hệ thống nối đất (còn gọi hệ thống tiếp đất) Khi có đám mây tích điện tích âm qua đỉnh cột thu lơi có chiều cao mặt đất có điện đất xem không Nhờ cảm ứng 98 tĩnh điện đỉnh cột thu lơi nạp điện tích dương Do đỉnh cột thu lơi nhọn nên cường độ điện trường vùng lớn Điều dễ tạo nên kênh phóng điện từ đầu cột thu lơi đến đám mây tích điện tích âm, vây có dịng điện phóng từ đám mây xuống đất Khỏang không gian gần cột thu lơi mà vật bảo vệ đặt đó, có khả bị sét đánh gọi vùng hay phạm vi bảo vệ cột thu lôi Lắp đặt hệ thống nối đất Thực nối đất thường có hai lọai: Nối đất tự nhiên nối đất nhân tạo 2.1 Nối đất tự nhiên bao gồm: Các đường ống nước, đường ống kim lọai trừ đường ống dẫn khí đốt hóa lỏng đường dẫn khí đốt khí dễ cháy dễ nổ Các ống chôn sâu đất giếng khoan Kết cấu kim lọai bê tông cốt thép nằm đất nhà cơng trình xây dựng Các đường ống kim lọai cơng trình thủy lợi Vỏ chì đường cáp chôn đất Khi xây dựng trang bị nối đất cần phải tận dụng vật liệu tự nhiên sẵn có Điện trở nối đất xác định cách đo thực tế chỗ hay dựa theo tài liệu để tính 2.2 Nối đất nhân tạo : Thường sử dụng cọc thép trịn, thép dẹp hình chữ nhật hay hình thép góc dài từ ữ 3m đóng sâu vào đất cho đầu chúng cách mặt đất khỏang 0,5 # 0,7 Các lọai nối đất nhân tạo: Các cọc thép trịn thép góc, thép ống đóng thẳng đứng xuống đất Các thép dẹt, thép trịn đặt nằm ngang đất 5.1 Kích thước tối thiểu điện cực nối đất (các cọc, ống, thanh) cho bảng Kích thước nhỏ cọc thép nối đất dây nối đất Tên gọi cực nối đất Trong nhà Dây dẫn trịn, đường kính, mm Thiết bị đặt ngòai trời Trong đất Tiết diện, mm2 24 48 Bề dày, mm2 Thanh dẫn hình chữ nhật 99 Thép góc, bề dày cạnh, mm 2,5 Thép ống, bề dày ống, mm 2,5 2,5 3,5 Đối với mạng điện áp 1000V, điện trở nối đất thời điểm năm không vượt W Riêng thiết bị nhỏ, công suất tổng máy phát điện máy biến áp khơng q 100kVA cho phép đến 10W Nối đất lập lại dây trung tính mạng 380/220V phải có điện trở khơng 10W Đối với thiết bị điện áp cao 1000V có dịng điện chạm đất bé thiết bị có điện áp đến 100V nên sử dụng nối đất tự nhiên sẵn có Đối với đường dây tải điện không, cần nối đất cột bê tông cốt thép cốt sắt tất đường dây tải điện 35kV, đường dây 3-20kV cần nối đất khu vực có dân cư Trên đường dây ba pha bốn dây 380/220V có điểm trung tính trực tiếp nối đất, cột sắt, xà sắt cột bê tông cốt thép cần phải bố trí nối với dây trung tính Trong mạng điện có điện áp 1000V, có điểm trung tính cách điện, cột sắt bê tơng cốt thép cần có điện trở nối đất khơng q 50W 2.3 Lắp đặt điện cực nối đất Thiết bị nối đất thẳng đứng Thiết bị tiếp đất làm thép với kích thước sau:  Hình trịn, đường kính 10mm, cực trịn tráng kẽm giảm xuống cịn 6cm;  Hình chữ nhật tiết diện 48mm2, dầy 4mm  Thép góc thành dầy mm  Théo dạng ống, thành ống dầy 3,5 mm hình 5.1 Tất dẫn dài ữ m Hình 5.1Cấu tạo thiết bị tiếp đất 100 Trước đóng điện cực xuống đất, tất điện cực phải cạo sơn, gỉ, dầu mỡ…Nếu mơi trường đóng có tính xâm thực cao, tiết diện điện cực tăng lên hay bề mặt tráng kẽm Để đóng thiết bị tiếp đất, trước hết người ta đào đường rãnh sâu 500ữ700mm đóng ép hay đóng xoắn điện cực xuống đáy rãnh Để làm việc người ta thường dùng búa tạ, máy ép rung, máy ép thủy lực hay máy khoan chuyên dùng Đầu điện cực thò lên rãnh đào khỏang 100ữ200mm Các điện cực ngang đặt trực tiếp đáy rãnh, điện cực thép dẹt người ta đặt theo chiều dẹt áp với thành rãnh Hình 5.2 Nối thiết bị tiếp đất nằm nngang đóng điện cực tiếp đất thẳng đứng Dây nối đất chung đấu với thiết bị tiếp đất hai điểm Việc nối thiết bị nối đất, đường dây tiếp đất mạng nối đất bên thường thực cách hàn điện phải bảo đảm tiếp xúc điện tốt Chát lượng mối hàn phải kiểm tra kỹ trước lấp đất độ bền chúng dùng búa nặng gần kg gõ nhẹ vào mối hàn Cho phép dùng mối nối bu lông, không làm giảm tiếp xúc điện Một số ví dụ nối đất 101 a) b) Hình 5.3 Nối đất mạng TT, mạng IT (a), nối đất dây trung hòa cho cần cẩu tháp Lắp đặt hệ thống chống sét Hệ thống bảo vệ chống sét gồm: Một phận thu đón bắt sét đặt không trung, nối xuống dây dẫn đưa xuống, đầu dây dẫn lại nối đến mạng lưới nằm đất gọi hệ thống nối đất Hệ thống bảo vệ đặt vị trí nhằm đạt yêu cầu bảo vệ trườc công đột ngột, trực tiếp sét Vai trị phận đón bắt sét nằm khơng trung quan trọng trở thành điểm đánh thích ứng sét Dây dẫn nối từ phận đón bắt sét hay cịn gọi đầu thu từ đưa xuống có nhiệm vụ đưa dịng sét xuống hệ thống kim lọai nằm đất tỏa nhanh vào lòng đất Như hệ thống lưới dùng để khuếch tán lượng sét vào đất Một số cách lắp dây chống sét: 102 Nối đất cho dây ăng ten Dây thu sét Thanh thu sét Điểm thu sét Máng thóat nước Khỏang cách chống phóng tia lửa điện ống thóat nước mưa Thiết bị nối đất Chỗ tách Dây dẫn sét xuống đất Thiết bị nối đất Hình 5.4 Sử dụng thiết bị chống sét Kích thước mạng max.10mx20m Dây thu sét Điểm tách Dây dẫn sét xuống đất Hình 5.5 Sử dụng dây thu sét mạng 103 a) b) Hình 5.6 Thiết bị chống sét (a) điểm tách (b) Câu hỏi ý nghĩa việc nối đất Có cách nối đất Trong mạng điện có điện áp nhỏ 1000V điện trở nối đất có giá trị bao nhiệu? 104 Tài liệu cần tham khảo: [1] Trung Tâm Việt - Đức, Tài liệu giảng dạy Kỹ thuật lắp đặt điện, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh [2] Phan Đăng Khải, Giáo trình kỹ thuật lắp đặt điện, NXB Giáo dục 2002 [3] Technical Drawing for Electrical Engineering Basic Course [4] Technical Drawing for Electrical Engineering Basic Course (workbook) 105