GIÁO TRÌNH KĨ THUẬT AN TOÀN ĐIỆN ppsx

KĨ THUẬT AN TOÀN ĐIỆN Khái niệm chung Khoa học phân tích tương đối đầy đủ tác hại dòng điện với người Dựa vào số liệu lấy từ thực tế xảy hay thí nghiệm động vật Trong số tai nạn điện giật trầm trọng chết người 100% tai nạn 76,4% tai nạn U1000V Phân tích theo nghề nghiệp có: - Nạn nhân có nghề điện: 42,2% - Nạn nhân khơng có nghề điện: 57,8% Nguyên nhân - Do chạm trực tiếp vào phận có dịng điện chạy qua: 55,9% đó: + Khơng phải cơng việc yêu cầu 30,6% + Do công việc yêu cầu 1,7% + Đóng nhầm điện lúc sửa chữa, thao tác 23,6% - Chạm phải phận kim loại thiết bị có điện áp 22,8% đó: + Lúc khơng có nối đất 22,2% + Lúc có nối đất 0,6% - Chạm phải vật khơng kim loại có điện áp: nhà, tường nhà 20,1% - Do hồ quang lúc thao tác 1,12% - Bị chấn thương từ trường, điện trường cao áp, siêu cao áp, cực cao áp 0,08% Nguyên nhân gây tai nạn chủ quan, sai quy trình quy phạm, quản lí chưa tốt, học tập đào tạo chưa chu đáo CHƯƠNG I TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI Thực tế người có bị điện giật hay khơng có dịng điện qua người gây sinh lí phức tạp, huỷ hoại thần kinh, huỷ hoại quan tuần hồn máu hơ hấp Dòng cao, thời gian lớn nguy hiểm Tuy nhiên dòng điện qua người vị trí cường độ chữa bệnh.Dịng điện tác hại mạnh với người nghiện rượu Sự tổn thương dịng điện gây nên chia thành loại: - Chạm phải vật có mang điện áp - Chạm phải phận kim loại, vỏ thiết bị mang điện áp hệ thống cách điện hỏng - Tác hại điện áp bước - Bị chấn thương điện từ trường mạnh, điện áp cao Tác hại dòng điện lớn trị số dòng điện tăng, thường I ng > 100mA gây tử vong, có trường hợp → 10mA gây tử vong tuỳ trạng thái thể người I ngAT(~) < 10mA I ngAT(-) < 80mA Nguyên nhân chủ yếu làm người chết người kích thích thần kinh, tim, phổi 1.1 Điện trở thể người Điện trở thể người phức tạp, thay đổi phạvi rộng, từ vài chục kΩ đến 600 Ω Người bình thường có điện trở 1000Ω, điện trở thể lớp sừng da định Rda Rcơthể Cda Ccothể Rda Rng Cda Ung Điện trở người không ổn định mà tuỳ thuộc vào: - Điện áp (điện áp tăng Rng giảm) - Áp lực lên người 1.2 Ảnh hưởng trị số dòng điện giật Nguyên nhân gây nên tổn thương dòng điện qua người Về nguyên tắc dòng lớn nguy hiểm, thời gian tồn dòng qua người lâu nguy hiểm nguồn vào huyệt có giá trị nhỏ có tác dụng chữa bệnh Trị số dòng điện (mA) Tác dụng dịng ~ Tác dụng dịng chiều 0,6÷1,5 2÷3 5÷7 8÷10 f=50÷60Hz Bắt đàu thấy tê ngón tay Ngón tay tê mạnh Bắp thịt co, rung Tay khó rời khỏi vật có điện, Khơng cảm giác Khơng cảm giác Dau kim đam nóng Nóng tăng lên 20÷25 đau nhức khớp tay Tay khơng rời được, khó thở Nóng tăng mạnh, bắp tịt co Tê liệt hô hấp, tim đập mạnh quắp chưa mạnh Nóng mạnh, bắp thịt co rút, Tê liệt hơ hấp, tim ngừng đập khó thở Tê liệt hơ hấp 50÷80 90÷100 => Dịng xoay chiều có tác hại mạnh dịng chiều Vì dịng an tồn: Ing an toàn ≤ 10mA (xoay chiều) Ing an toàn≤80mA (một chiều) Đơi với dịng điện nhỏ gây nên chết người tuỳ thuộc vào trạng thái thể người người trạng thái bị tai nạn 1.3 Ảnh hưởng thời gian dòng điện giật - Thời gian dài tác hại lớn - Do tuỳ thuộc nhịp tim: trình đập tim có 0,1 giây tim ngừng làm việc, thời gian nhạy cảm với tác dụng dòng điện, dễ làm tim ngừng đập Đối với người cao huyết áp nghiện rượu nguy hiểm - Đối với điện áp cao phóng điện qua người thường có dịng lớn phóng điện người ln trạng thái thủ ngã làm đứt đoạn dòng, dòng tồn thời gian ngắn nên không vào tim nên không bị nguy hiểm Nếu thời gian lớn đốt cháy thể người - Khi trực tiếp tiếp xúc nguồn phải có biện pháp phòng ngừa để giảm dòng qua người 1.4 Đường dòng điên giật Dòng qua tim phổi định tác hại với thể người - Dịng điện qua tay – tay có 3,3%Ing qua tim - Tay phải – chân có 6,7%Ing qua tim - Chân – chân có 0,4Ing qua tim Đường dịng điện có ý nghĩa quan trọng, dịng điện qua tim quan hô hấp phụ thuộc cách tiếp xúc người với mạch điện Khi dịng điện qua người phân bố đèu quan lồng ngực Phân lượng dòng qua tim trường hợp “tay – chân” có trị số lớn nên cần có biện pháp phịng ngừa 1.5 Ảnh hưởng tần số dòng điện giật Z = Rng + jX ; X = 1/ωC = 1/2πfC Trong thực tế tần số cao bớt nguy hiểm STT Tần số (Hz) 50 100 125 150 Uthí nghiệm (V) Số chó thí Xác suất chó bị 117÷120 117÷120 100÷121 120÷125 nghiệm 15 21 10 10 chết 100% 45% 20% 0% Giải thích ảnh hưởng tần số dịng điện giật dựa vào tế bào máu Khi tần số thấp mức độ co giãn tế bào máu lớn dễ bị phá hoại, tần số tăng lên mức độ kích thích tế bào máu Nếu tần số cao (ti vi, đài) tác dụng lâu dài nguy hiểm Nếu tần số cao, cơng suất lớn nguy hiểm (lị vi sóng) 1.6 Điện áp cho phép - Càng bé tốt Một số nước quy định điện áp cho phép khác VD: Hà Lan, Thụy Điển, Pháp : U = 24 V Ba Lan, Thụy Sỹ, Tiệp Khắc : U = 50 V Liên Xô, Việt Nam : U = 65, 36, 12 V CHƯƠNG II CẤP CỨU NGƯỜI BỊ ĐIỆN GIẬT Bất kì người làm việc ngành điện phải biết cấp cứu Trước cấp cứu phải tách nạn nhân khỏi dòng điện nhanh tốt sau phải làm cách để nạn nhân có tim phổi hoạt động trở lại + Sau phút nạn nhân cấp cứu 90% cứu sống + Sau phút nạn nhân cấp cứu 10% dược cứu sống + Sau > 10 phút nạn nhân cấp cứu 0% cứu sống Nếu nạn nhân bị ngất, chống cho ngửi mùi NH3 cho thống Nếu nạn nhân bị tắt thở hà thổi ngạt, kéo lưỡi Khi tim đập thở không đưa cấp cứu mà phải để nằm im chỗ, ủ ấm ngay, cho uống nước nóng… CHƯƠNG III NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ AN TỒN ĐIỆN 3.1 Hiện tượng dịng điện vào đất Khái niệm an toàn điện xuất phát từ phân tích tượng dịng điện chạm đất gây nên Khi cách điện thiết bị điện bị hỏng có dịng điện chạm đất, dịng điện trực tiếp vào đất hay qua phận nối đất máy Khi dòng điện chạm đất làm thay đổi trạng thái mạng điện Thiết bị tạo nên vùng rò điện phụ thuộc vào điện trở đất (Rdât) Chúng ta xem trường dịng điện vào đất trường tĩnh điện tập hợp đường sức, đường đẳng Gọi: J : mật độ dòng điện đất γ : điện dẫn suất đất ρ : điện trở suất đất E : cường độ điện trường đất => Biết J = γE = E/ρ =>E = Jρ Iđất => J = Iđất/(2πx2) (1) (2) Iđất ρ du = E.dx = Jρ.dx = Iđ.ρ dx ; φA = UA = 2πx 2πxA UA = k/xA Phân bố điện áp vùng rị điện đất có dạng đường hypebol (đường hiệu thế), thường gần điện cực ( khoảng 1m) điện áp rơi đoạn chiếm 68%, cịn ngồi 20m trở coi điẹn áp Vì đứng xa chỗ vật rị điện an tồn Tính tốn : Có : Uđ , Iđ => Rđ = Uđ/Iđ ( điện trở tản ) Z = Rđt - jXđt (đt - giá trị đẳng trị ) Iđ Iđ Ihđ VD: C B A Ucđ Iđ r0 U0 UA Ucđ = Iđ.Rđ(A) ( cđ - cách điện ) Uo = Iđ.ro RA = UA/IA ro = Uo/Iđ Xoay chiều : Z = U/Iđ => Điện trở tản tỉ số điện áp vật nối đất với dòng điện qua vật nối đất vào đất 3.2 Điện áp tiếp xúc Uđ = αTđ.r0 = Uđ – Uα = Utx r0 Trong trình tiếp xúc với TBĐ, có mạch điện khép kín qua người điện áp giáng người lớn hay nhỏ tuỳ thuộc điện trở mắc nối tiếp với thân người (dép, giầy, ủng,…),1phần điện áp đặt vào người điện áp tiếp xúc Điện áp tiếp xúc phụ thuộc vào khoảng cách từ vỏ thiết bị nối đất đến vật nối đất ( ro) mức độ cân α (α ≤ 1) Trong thực tế vận hành thiết bị điện, điện áp tiếp xúc không tiêu chuẩn hoá 3.3 Điện áp bước Điện áp đặt lên chân người gọi điện áp bước (thế chân khác ) ρIđ x dx 2π ∫ Ub = Ux – Ux+a = ρIđ = x ( 2π - x ) x+a x+a VD : - Ở khoảng cách > 20m → Ub = - Khi gần chỗ chạm đất → Ub tăng Với Ub = 100V đến 250V làm bắp chân co lại gây ngã dẫn đến Ub tăng ( chiều dài thể người )→ dòng điện qua người tăng → nguy hiểm tính mạng Điện áp bước khơng tiêu chuẩn hố có quy định khoảng cách an toàn : - thiết bị nhà cách xa 4m đến 5m - thiết bị trời cách xa 8m đến 10m Để tránh điện áp bước số nước có quy định phải đeo giầy, ủng làm việc trời CHƯƠNG IV PHÂN TÍCH AN TỒN TRONG CÁC MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN Mạng điện đơn giản mạng điện pha xoay chiều hay chiều Trường hợp nguy hiểm người chạm phải hai cực nguồn điện U Ing = Rng Trong nhiều trường hợp khơng phải cố tình chạm phải hai cực mà vơ tình, tay chạm phải cực cực chạm vào củi tay, lưng, … có bảo hộ lao động gặp nguy hiểm 4.1 Phân tích an tồn mạng điện cách điện đất (2) (1) r1 r2 Rng Khi người chạm phải pha (1) r2 r2 U U r’1 Ung Các bước tính tốn: r1 Ung Rng Rng.r1 Tính r’1: r’1 = (1) Rng + r1 U Tính I0: I0 = (2) r’1 + r2 Tính Ung : Ung = I0.r’1 (3) Ung Tính Ing : Ing = (4) Rng U.r’1 Ing = (4’) Rng.(r’1 + r2) U.r’1 Ing = (5) Rng(r1 + r2) + r1r2 U Từ (5) , r1 = r2 = rcđ => Ing = (6) 2Rng + rcđ Dựa vào (6), ta thấy để giảm Ing đến trị số an toàn ta cần: - Tăng cường rcđ mạng điện lên 220 V : rcđ ≥ 20 Ω 440 V : rcđ ≥ 42 Ω => cần đầu tư vốn ban đầu lớn - Mắc nối tiếp Rng Rnền, ủng, găng, thảm cao su,… U => Ing = (7) 2(Rng + rn) + rcđ Trong trường hợp chung (r1 ≠ r2), từ (5) ta có : U.r1 Ing = (8) ρtt = ρđ Kmùa Nối đất bổ sung dải - Điện trở suất đất phụ thuộc nhiều yếu tố : + Chất đất, loại đất, độ ẩm đất, độ nén chặt … - Để giảm điện trở đất cần : + Cải tạo chất đất + Tạo độ ẩm, giữ độ ẩm cho đất cách cho muối + Khoan lỗ, chôn cọc sâu, nện chặt để ổn định sau vài tháng đo đạc - Đối với kim loại làm hệ thống nối đất, dùng đồng tốn kém, dùng sắt thép phải chống ăn mòn cách mạ kẽm ( tuyệt đối không sơn chống gỉ ), q trình vận hành cần ln ln đo đạc định kỳ điện trở hệ thống nối đất - Để tản dịng điện lớn xuống đất ta phải tính tốn tiết diện dây nối đất đảm bảo tính ổn định Đối với dẫn ta phải hàn với ( không nên bắt bulông, không dùng dây nhiều sợi ) 6.5 Tính tốn bảo vệ nối đất - Để xác định thơng số hệ thống nối đất gồm thanh, cọc, cách bố trí để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật xuất phát từ điện áp tiếp xúc, điện áp bước - Bề mặt, tiết diện nối đất phải đủ lớn để đảm bảo yêu cầu ổn định nhiệt tản tốt dòng vào đất Xác định điên trở nối đất Iđ, rđ, Uđ → Uđ = Iđ.rđ Điện áp tiếp xúc cho phép Utxcp = αUđ => rđ = Utxcp/(Iđ.α) Utxcp trường hợp có u cầu khác : + Nhà xưởng có mức độ nguy hiểm cao : Utxcp = 36V + Nhà xưởng có mức độ đặc biệt nguy hiểm : Utxcp = 12V - Điện trở nối đất : rđ = f(Ulv,p,In,…) + Đối với thiết bị có điện áp làm việc Ulv ≥ 1000V nối đất cho trường hợp rđ ≤ 4Ω + Với mạng điện nông thôn ( công suất bé : P ≤ 100kVA ; Icầuchì ≤ 25A ) rđ ≤ 10Ω + Đối với thiết bị có điện áp làm việc > 1000V rcộtđiện < 10Ω Rđ = 250/Iđ ≤ 10Ω ( Icđ bé ) + Đối với mạng điện vừa cao áp vừa hạ áp dòng chạm đất lớn rđ ≤ 125/Iđ ( kiểm tra điều kiện an tồn ) + Đối với hệ thống dịng điện lớn RHT = ( Rtn // Rnt ) ≤ 0,5Ω với điều kiện Rnt ≤ 1Ω Kiểm tra an toàn thiết bị bị sét đánh Các tiêu chuẩn đưa vào kinh nghiệm sản xuất vận hành thiết bị, đồng thời nghiên cứu, tính tốn đảm bảo an toàn Người vận hành trạm phải đào tạo Phải có dụng cụ, thiết bị an toàn.Đối với hệ thống điện thường điện áp cao, dịng phóng điện lớn nên u cầu hệ thống nối đất r < 0,5Ω dịng ngắn mạch lớn, dịng vào đất có tính chất tức thời Xác định dịng điện tính tốn => rđ ≤ Utxcp/(Iđ.α) Khi tính tốn hệ thống nối đất cần phải tính dư hệ số an tồn đồng thời hệ thống dây, thanh, cọc đảm bảo ổn định nhiệt dòng qua để khỏi bị đứt dây, chống ăn mòn … CHƯƠNG BẢO VỆ NỐI ĐẤT DÂY TRUNG TÍNH 7.1 Ý nghĩa Chỉ dùng cho mạng điện áp thấp < 1000V Dùng trung tính nối với vỏ thiết bị, cách điện bị hư hỏng biến ngắn mạch chạm vỏ thành ngắn mạch pha với dây trung tính sinh In lớn, cầu chì aptômat tác động cắt nguồn điện A B C “0” TB r0 rđ Khi chưa có bảo vệ nối đất trung tính Iđ = U/(r0 + rđ) Đơi trị số dịng điện bé cầu chì aptơmat nhảy Mục đích : nối đất dây trung tính biến chạm vỏ thành ngắn mạch pha để thiết bị bảo vệ cắt nhanh chỗ bị hư hỏng khỏi mạng điện 7.2 Phạm vi ứng dụng - Bảo vệ nối dây trung tính dùng cho trường hợp U < 1000V, có nối đất dây trung tính - Đối với phân xưởng sản xuất bảo vệ nối dây trung tính dùng cho sở sản xuất phụ thuộc môi trường xung quanh - Với mạng điện 220/127 bảo vệ nối dây trung tính dùng cho trường hợp : xưởng đặc biệt nguy hiểm - Đối với thiết bị đặt trời phải bảo vệ nối dây trung tính - Đối với thiết bị cầm tay phải có bảo vệ nối dây trung tính - Đối với thiết bị nhà : tủ lạnh, điều hịa, … điều kiện khơ khơng sử dụng bảo vệ nối dây trung tính 7.3 Nối đất làm việc, nối đất lặp lại C B A “0” TB TB r0 TB rll r12 - Đứt dây trung tính, ngắn mạch pha ( hình vẽ ) Mặc dù thiết bị nối đất bảo vệ nối đất dây trung tính xảy cố ngắn mạch TB2 dẫn đến người chạm TB2 bị điện giật, người thứ TB sau bị giật, người chạm TB1 bị điện giật nhẹ Vì để hạn chế cố xảy người ta cần nối đất lặp lại Khi có điện trở nối đất lặp lại điện áp đặt lên vỏ thiết bị giảm dẫn đến bớt nguy hiểm rll = r0 ≤ 4Ω an tồn Bình thường khơng có cố xảy ra, có rll rht(hệ thống dây trung tính) = r0 // rll → giảm điện trở → hệ thống an toàn Utx1 ≈ Utx2 = Utx3 ≈ U Để giảm Utx vỏ thiết bị → nối đất lặp lại U’tx1 = Ur0 /(r0 + rl) U’tx2 = U’tx3 = Url /(r0 + rl) Nếu rl ≈ r0 => U’tx2 = U’tx3 = U’tx1 = U/2 Nếu có điều kiện có nhiều vị trí nối đất lặp lại // với (rl1 // rl2 // …) = rlđt => Bảo vệ cho dây trung tính khơng đứt dây Trong thực tế hệ thống điện có trạng thái làm việc sau : + Lưới điện khơng có nối đất lặp lại + Lưới điện có nối đất lặp lại bố trí tập trung + Lưới điện có nối đất lặp lại có hình lưới mạch vịng Ưu điểm nối đất lặp lại tập trung chi phí đầu tư tạo vùng rị điện có Ubước lớn Nối đất lưới mạch vịng : tản dòng điện nhanh biên độ nhỏ hơn, điện áp san tránh điện áp bước chi phí tốn Với đường dây tải điện không, chỗ rẽ nhánh hay bị đứt dây => trước sau rẽ nhánh có nối đất lặp lại Những thiết bị cầm tay thường dùng pha dây cung cấp điện cho thiết bị → phải có dây thứ dây không nối với vỏ thiết bị 7.4 Tính tốn bảo vệ nối dây trung tính Biến chạm vỏ thành ngắn mạch pha Khi dòng ngắn mạch tương đối lớn → chảy cầu chì, nhảy aptơmat Ingắn = Uf/(rk + rf) ≥ 2,5Iđm cầu chì Trong trường hợp không trở Ingắn = Uf / [(rk + rf)2 + X2] ≥ 2,5Iđm cầu chì Điện áp vỏ thiết bị phải < Utxcp In.Z ≤ Utxcp để điện áp tiếp xúc nhỏ → nối đất lặp lại Quy định : + tiết diện dây trung tính S = (50 ÷ 70)%.Sdâydẫnpha + dây nối thiết bị với dây trung tính có tiết diện S = (30 ÷ 50)%.Sdâydẫnpha : cố xảy ra, dòng ngắn mạch lớn lâu hại máy biến áp nguồn Vì dây nối thiết bị với dây trung tính giống cầu chì cắt nguồn khỏi ngắn mạch a Trung tính khơng có nối đất lặp lại Tùy vị trí thiết bị có điện áp vỏ thiết bị có khác nhau, đặc biệt vị trí sau chỗ bị đứt có điện áp lớn C B A Zk.In “0” TB1 TB2 In.Zn r0 b Trung tính có nối đất lặp lại Khi rl = r0 → Utx = 1/2.In.Zk Trong nhiều trường hợp ta phải tính Utx < Utxcp → nối đất lặp lại tốt Trong hệ thống điện có nhiều rl theo nhiều hướng khác => làm cho hệ thống điện tốt an toàn rlđt = ( rl1 // rl2 // … // rln ) c Dây trung tính có nối đất lặp lại bố trí mạch vòng - Utx giảm dòng ngắn mạch tản hai bên - Điện áp bước nhỏ → đảm bảo an tồn 7.5 Tính tốn điện trở nối đất làm việc nối đất bảo vệ Tính tốn điện trở làm việc theo hai điều kiện sau : + Phải có điện áp chạm đất thấp + Chống xâm nhập điện áp cao sang điện áp thấp Ung = (U02 + U.U0 + U2) CHƯƠNG SỰ NGUY HIỂM KHI ĐIỆN ÁP CAO XÂM NHẬP SANG ĐIỆN ÁP THẤP 8.1 Khái niệm Điện áp cao xâm nhập sang điện áp thấp nối điện cuộn dây có cấp điện áp khác nhau, có cố xảy cách điện bị chọc thủng hay bị đứt dây.Hiện tượng thường xảy MBA di động cung cấp điện cho đèn cầm tay, dụng cụ cầm tay, máy hàn, …Khi điện áp cao xâm nhập sang điện áp thấp 12 → 65V nguy hiểm mạng điện có cách điện yếu → đánh thủng cách điện bên hạ áp → gây nguy hiểm Trong MBA điện lực bị xảy tượng này.Có trường hợp đứt dây cao áp rơi xuống hạ áp → gây nguy hiểm cho đường dây hạ áp → cháy thiết bị MBA đo lường trạm biến áp, người tiếp xúc liên tục, có nối đường dây có cấp điện áp khác nguy hiểm Đánh giá nguy hiểm tượng xâm nhập điện áp cao sang điện áp thấp phải tìm biện pháp bảo vệ tích cực dựa vào chế độ làm việc thiết bị điện Cao áp có trung tính cách điện, hạ áp có trung tính cách điện > 1000 V < 1000 V C B A g1 C1 C2 g2 g3 C3 Khi pha bên cao áp phát điện sang dây trung tính hạ áp Tại điểm trung tính hạ áp có trị số gần điện áp pha bên cao áp Điểm trung tính hạ áp có trị số U0 = Iđ /(g1 + g2 + g3) Cao áp có trung tính cách điện, hạ áp có trung tính trực tiếp nối đất Đối với U0 phát điện vỏ → nguy hiểm cho người, đồng thời chỗ nối đất sinh điện áp bước có trị số lớn → nguy hiểm Khi U0 có trị số lớn gây nguy hiểm cho nguời chạm vỏ thiết bị, với dây trung tính nối đất Với vỏ thiết bị : đồng thời điện áp pha biến thiên, có pha có trị số lớn, cần có biện pháp bảo vệ chống xâm nhập điện áp cao sang điện áp thấp CA > 1000 V C1 C2 HA < 1000 V C3 U0 g1 g2 g3 r0 Cả cao áp hạ áp trung tính trực tiếp nối đất CA > 1000 V HA < 1000 V C B A g1 C1 C2 C3 r0 r0 r0 g2 g3 Khi có phóng điện từ điện áp cao sang dây trung tính bên hạ áp, tức phóng điện pha xuống đất, dịng phóng điện có trị số lớn Hệ thống bảo vệ tác động nhanh cắt nguồn cao áp 8.2 Các biện pháp bảo vệ chống xâm nhập điện áp cao sang điện áp thấp Phải dựa vào chế độ làm việc hệ thống điện hay thiết bị điện Cao áp trung tính cách điện, hạ áp trung tính trực tiếp nối đất - Giảm r0 để giảm U0 bên hạ áp mức an toàn.về trị số r0 ≤ 4Ω Nhưng tùy thuộc vào dịng Iđ mà giảm r0 lớn r0 ≤ 250/Iđ ≤ 10Ω ( thiết bị bảo vệ nối dây trung tính ) r0 ≤ 125/Iđ ≤ 4Ω , với công suất nguồn tương đối lớn Tuy nhiên điện áp 125, 250V khơng phải an tồn cho người, cần phải lưu ý tính tốn cho trường hợp cụ thể để có hiệu an tồn Để giảm r0 bảo vệ nối dây trung tính mạng hạ áp → phải dùng nối đất lặp lại nhiều vị trí rlđt = (rl1 // rl1 // rl3 // …) => rlđt // r0 => U0 = Iđ.r0.rlđt /(r0 + rlđt) → giảm U0 dây trung tính Cả cao áp hạ áp nối đất trực tiếp Giảm r0 để giảm U0 → thời gian cố ngắn thời gian đóng cắt thiết bị bảo vệ bên cao áp Cao áp hạ áp có trung tính cách điện Dịng phóng điện có trị số bé, hệ thống bảo vệ khơng tác động, thời gian tồn cố lâu, thời gian phát đến lúc sửa chữa xong Vì dùng biện pháp : Nếu công suất nguồn lớn, dùng cầu chì nổ : bao gồm hai điện cực, mica cách điện Bình thường khơng có cố mica có tác dụng cách điện nối đất Nhưng có cố gây tiếng nổ báo hiệu để người cắt nguồn điện Nhược điểm mica có tính chất dễ tách lớp → độ ẩm ngấm vào bên → tác động nhầm Chính cần phải kiểm tra định kỳ Nếu điện áp thấp 3kV, 6kV khơng phóng điện qua mica, khơng gây tiếng nổ → phải dùng rơle so lệch để điều khiển cắt nguồn bên cao áp → an tồn phía hạ áp Đôi dùng rơle Đối với máy phát điện, để phát cấp điện áp khác nhau, trung tính khơng trực tiếp nối đất, khơng dùng mica mà phải dùng rơle Các biện pháp bảo vệ chông điện áp cao xâm nhập sang điện áp thấp U< 100V a Nguồn có trung tính cách điện U1 U1 Màn chắn U2 U2 b Nguồn điện có trung tính trực tiếp nối đất Trong tính tốn : Utx = Uđ + U2 ≤ Utxcp Trong trường hợp nguy hiểm : Utx = U1 + U2 ≤ Utxcp Đối với máy biến áp, dụng cụ cầm tay, ta dùng cầu chì aptơmat bảo vệ U1, U2 ta cần tính dịng ngắn mạch : In = U / [(rph + rB + r0)2 + (X + XB)2] ≥ 2,5Iđmcc Để đảm bảo nguồn điện làm việc tốt, đồng thời dây trung tính có điện trở R0 bé phải nối đất lặp lại Tóm lại, để bảo vệ chống xâm nhập điện áp cao sang điện áp thấp, có nhiều biện pháp chế tạo thiết bị vận hành, phải chọn cầu chì, aptơmat cho CHƯƠNG CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT 9.1 Quá điện áp khí đặc tính sét - sét tượng tự nhiên phóng điện tia lửa khoảng cách dài Có hai tượng phóng điện sét : mây → mây tạo thành sấm, mây → đất tạo thành sét - Khoảng 80% đám mây phóng điện xuống đất mang điện tích (-), lúc đất mang điện tích (+) - Thường sét đánh vào nơi có điện dẫn lớn ( ao, hồ, đất ẩm, ) nơi có mỏ kim loại … Khi phóng điện mây phóng tia tiên đạo xuống mặt đất, tia gần đến mặt đất xuất dịng phóng điện ngược trái dấu Khi chúng tiếp xúc → gây tiếng nổ -Do tính chất chọn lọc phóng điện sét mà phải dùng cột thu sét, dây thu sét - Khi có phóng điện sét có vài lần phóng điện : lần có vận tốc 1,5.107 cm/s lần có vận tốc 2.108 cm/s (ít có lần thứ 4) Dịng điện sét biến thiên từ vài kA hàng trăm kA Với dịng điện gây nóng chảy, phá huỷ cơng trình - Ở Việt Nam có mật độ giơng sét lớn, vùng địa lý khác có mật độ sét khác nhau: Miền Bắc : 70 đến 110 ngày/năm Miền Nam : 138 ngày/năm ( TP.HCM ) 139 ngày/năm ( Hà Tiên ) Is Tham số dòng điện sét Is a = dis/dt I= at Imax t ≤ τđs Im t ≥ τđs t (μs) τđs Độ dốc a biến thiên từ 10kA/µs đến 50kA/µs Thường lấy trung bình a = 30kA/µs Imax = 150 kA - Đối với thiết bị đặt trời thường bị sét đánh bị sóng truyền từ đường dây vào nên chế tạo thiết bị cần phải kiểm tra cách điện, sức chịu đựng điện áp xung 9.2 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp - Cột thu lôi - Dây chống sét - Các thiết bị có phát xạ sớm để thu hút sét đánh vào chỗ đó, … a Dùng cột thu sét Rx = 1,6(h – hx) /(1 + hx/h) h hx rđ Rx 1,5h h ≤ 30m 0,75h hx ≤ 2/3.h => rx = 1,5h.(1 – hx /0,8h) hx > 2/3.h => rx = 0,75h.(1 – hx /h) h> 30m → hệ số hiệu chỉnh p = 5,5 / h b Dùng cột có chiều cao 0,75h 1,5h a ≤ 7h h0 = h – a/f r0x = 1,5h0(1 – hx /0,8h0) hx ≤ 2/3.h0 r0x = 0,75h0(1 – hx/h0) hx > 2/3.h0 h h0 a 0,75h 1,5h c Dùng cột có chiều cao khác h2 h1 h0 h1’ 0,75h2 cột giả tưởng d Dùng nhiều cột thu lơi Ta phải tính đường kính Di ngoại tiếp tam giác, tứ giác (đa giác) Chọn hamax = Dimax /8 hx : chiều cao cần bảo vệ h = ( hx + hamax ) → làm tròn tính rx; r0xij Trong phương án cần phải tính tốn để thiết bị nằm vùng bảo vệ thiết bị an toàn Khi hx > 2/3.h → bx = 0,6.h.( – hx/h ) hx ≤ 2/3.h → bx = 1,2.h.( – hx/0,8h ) h0 = h – S/4 (S khoảng cách dây) 9.3 Nối đất chống sét - Nếu điện áp ≥ 110kV nối đất chống sét, bảo vệ làm chung Nhưng điện áp nhỏ cần phải tách riêng - Để tính tốn nối đất chống sét người ta thường nối đất mạch vịng, kiểm tra có đạt u cầu hay không Nếu không đạt yêu cầu cần phải làm mạch vòng phối hợp nối đất bổ xung gồm tia cạnh cột thu lơi Khi cần phải có cân áp để giảm trị số điện áp bước tính tốn ta tính cho tia, vài cọc CHƯƠNG 10 NHỮNG PHƯƠNG TIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN CHO AN TOÀN ĐIỆN Tránh tiếp xúc trực tiếp với nguồn điện : ... VỀ AN TOÀN ĐIỆN 3.1 Hiện tượng dòng điện vào đất Khái niệm an toàn điện xuất phát từ phân tích tượng dịng điện chạm đất gây nên Khi cách điện thiết bị điện bị hỏng có dịng điện chạm đất, dịng điện. .. Phân tích an tồn mạng điện cách điện đất có điện dung lớn Mạng điện điện áp bé có điện dung lớn thường xuất mạng dùng cáp điện a) Sự nguy hiểm điện tích dư Khi mạng điện cắt khỏi nguồn điện áp... cao sang điện áp thấp Ung = (U02 + U.U0 + U2) CHƯƠNG SỰ NGUY HIỂM KHI ĐIỆN ÁP CAO XÂM NHẬP SANG ĐIỆN ÁP THẤP 8.1 Khái niệm Điện áp cao xâm nhập sang điện áp thấp nối điện cuộn dây có cấp điện