an toàn điện chương 2

Ths Ngô Quang Ước CHƯƠNG PHÂN TÍCH MẠNG ĐIỆN THEO QUAN ĐIỂM AN TOÀN 2.1 KHÁI NIỆN CHUNG  Khái niệm mạng điện đơn giản: Là mạng điện chiều xoay chiều pha  Phân loại mạng điện đơn giản + Theo điện dung có: Mạng điện dung nhỏ mạng điện dung lớn + Theo chế độ làm việc có: Mạng nối đất mạng cách điện với đất  Góc độ chạm điện dẫn đến an toàn điện mạng đơn giản chạm điện trực tiếp gián tiếp + Chạm vào hai dây: Rất nguy hiểm + Chạm vào dây: Nguy hiểm tuỳ thuộc vào loại mạng điện chạm vào dây I ng  U R ng 11/1/2015 2.2 PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN CÓ ĐIỆN DUNG NHỎ (mạng điện U < 1kV) 2.2.1 Mạng dây cách điện với đất I ng  R cd1 R ng U ( ) R cd1 R ng R cd1  R ng R ng R cd  ( ) R cd1  R ng  U R cd1 R cd1R cd  (R cd1  R cd ).R ng Như vậy, mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào:  Điện áp mạng U  Điện trở thể người Rng  Điện trở cách điện mạng giả sử Rcđ = Rcđ1 = Rcđ2 I ng  U 2R ng  R cd * Chú ý: Khi dây chạm đất mà người chạm vào dây lại nguy hiểm 11/1/2015 Ví dụ:Tính điện trở cách điện an toàn người tiếp xúc với cực mạng pha trung tính cách điện với đất Khi tính toán thường lấy: Rng = 1000; Ingcp = 10mA Ta tính điện trở cách điện Rcd để đảm bảo an toàn Theo công thức R cd.at  U I ngcp  2R ng + Mạng điện áp U = 127V Rcd  10.700 = 10.7k + Mạng điện áp U = 220V Rcd  20.000 = 20 k 11/1/2015 2.2 PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN CÓ ĐIỆN DUNG NHỎ (mạng điện U < 1kV) 2.2.2 Mạng có dây: I ng  U.R cd2 R ng R  R cd2   R o R cd2 * Khi tính điện trở sàn tiếp xúc Rs : I ng  ( R ng U.R cd  R s )(R cd  R )  R cd R * Khi R0 = thì: I ng  U R ng 2.2.3 Mạng dây có dây nối đất • TH chạm vào dây không nối đất: Ung ≈ U I ng  U Rng  Ro • TH chạm vào dây nối đất: Ung= UAB = Ilv.rAB thấy Ung ≤ 5%U Ilv U Zt B A Ilv C I ng U AB  Rng  Ro Rng R0 11/1/2015 2.2.3 Mạng dây có dây nối đất Chú ý: - Khi dây chạm vào dây tiết diện dây Ung phụ thuộc vào vị trí chạm, điện áp phân bố đường dây theo điện trở dây dẫn Ví dụ C Ung = 0,5U - Khi dây nối đất đứt phía đầu nguồn : I ng  U Rng  Ro  Z t 11/1/2015 2.3 PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN CÓ ĐIỆN DUNG LỚN (mạng đường cáp U < 1kV đường dây không U> 1kV) 2.3.1 Sự nguy hiểm điện tích tàn dư a Người chạm vào cực đường dây cắt điện: t i ng  U R C  e ng 12 R ng U0: điện áp tàn dư đường dây ứng với thời điểm chạm vào mạch điện t b Người chạm vào cực đường dây cắt điện: i ng  U0 R (2C  C )  e ng 12 2R ng 11/1/2015 2.3.2 Chạm vào cực đường dây xoay chiều vận hành I ng  CU  4 C R 2ng Trong C11 = C22 = C 10 11/1/2015 Câu hỏi tập ôn tập Phân tích an toàn người chạm vào cực mạng điện đơn giản có điện dung nhỏ? Phân tích an toàn người chạm vào cực mạng điện đơn giản có điện dung lớn? Hãy xác định dòng điện qua người mạng điện dây cách điện đất điện dung nhỏ trường hợp người chạm vào:  Đồng thời dây?  Một dây? Và cho biết người có nguy hiểm không trường hợp, giải thích? Biết: - Mạng điện có điện áp U = 220V; - Điện trở cách điện Rcđ = 30 k; Hãy xác định dòng điện qua người mạng điện pha nước ta trường hợp người chạm vào:  Đồng thời dây: dây pha dây nối đất (dây trung tính)? Dây pha?  Và cho biết người có nguy hiểm không trường hợp, giải thích? Biết: - Mạng điện có điện áp U = 220V, f =50Hz ; - Điện trở nối đất đầu nguồn R0 = ; - Điện trở người Rng = 1000 11/1/2015 11 Câu hỏi tập ôn tập 5.* Hãy xác định dòng điện qua người người chạm vào dây trung tính mạng điện pha nước ta trường hợp:  Chỗ chạm cách nguồn điện khoảng L1 = 30m?  Chỗ chạm điểm đấu với phụ tải?  Chỗ chạm cách nguồn điện khoảng L1 = 30m mạng xảy ngắn mạch phụ tải?  Chỗ chạm điểm đấu với phụ tải dây trung tính bị đứt đầu nguồn?  Chạm dây pha bị đứt? * Cho biết người có nguy hiểm không trường hợp trên, giải thích? * So sánh mức độ nguy hiểm chạm điện trường hợp trên? Biết rằng: - Mạng điện có điện áp U = 220V, f =50Hz; dùng dây đồng mềm M22,5 (r0 = 8,06/km) dài L = 50m cấp điện cho phụ tải có công suất 2,5 kW, cos = 0,85; - Giả thiết điện trở nối đất đầu nguồn Rđ = ; điện trở người Rng = 1000 12 11/1/2015 Câu hỏi tập ôn tập Hãy xác định dòng điện qua người người chạm đường dây tải điện cao áp thời điểm vừa cắt khỏi nguồn có chiều dài 1km kể từ nguồn đến chỗ chạm điện trường hợp:  Chạm vào dây?  Chạm vào hai dây? Biết: - Điện áp dây thời điểm t = 1s người chạm điện 6kV; - Giả thiết điện dung dây dây với đất 0,3F/km - Điện trở người Rng = 1,5k Hãy xác định dòng điện qua người người chạm vào hai cực tụ điện sau cắt khỏi lưới điện? Biết: - Điện áp cực thời điểm t = 0,5s người chạm điện 3kV; - Giả thiết điện dung tụ 3F Hãy xác định dòng điện qua người người chạm vào dây mạng điện dây cách điện với đất cấp điện cho phụ tải làm việc cách nguồn 500m? Biết: - Điện áp nguồn 6kV, f = 50Hz; - Chỗ chạm điện: điểm đấu với phụ tải - Giả thiết điện dung dây với đất 0,3F/km - Điện trở người Rng = 1,5k 13 11/1/2015 2.4 PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG MẠNG ĐIỆN BA PHA 2.4.1 KHÁI NIỆN CHUNG  Khái niệm mạng điện pha  Mạng dùng rộng rãi công nghiệp  Phân loại mạng điện pha - Theo cấp điện áp: hạ áp( U 1kV: Xem cách điện tốt bỏ qua (g1 =g2=g3 =0) C1= C2=C3 =C I ng  3 CU  9 C R2ng Chú ý: TH người chạm pha trong hai pha lại chạm đất → Rất nguy hiểm 2.4.3 PHÂN TÍCH AN TOÀN KHI NGƯỜI CHẠM VÀO PHA TRONG MẠNG ĐIỆN PHA TT NỐI ĐẤT Đối với mạng hạ áp:  Việc nối đất trung tính chủ yếu với lý an toàn cho người thiết bị a Trường hợp chế độ làm việc bình thường U: điện áp pha I ng  A B C U R ng  rn  ro Rng rn ro 11/1/2015 19 Đối với mạng hạ áp: b Trường hợp cố pha A B C U ng  U 2o  U  U o U Rng Uo = Iđ.ro U = UfB rn ro 10 2.5.2 Đối với mạng cao áp: Việc nối đất trung tính chủ yếu lý kinh tế Vì mạng điện TT nối chọn cách điện theo điện áp pha, mạng điện trung tính cách điện chọn theo điện áp dây Có thể so sánh tổng hợp góc độ an toàn mạng TT nối đất với mạng TT cách điện bảng sau: Mạng trung tính cách điện đối đất Mạng trung tính nối đất Khi người chạm vào pha chế độ làm việc bình thường Vì có thành phần điện dung điện dẫn pha với đất nên dòng điện qua người nhỏ, không nguy hiểm đến tính mạng Dòng điện qua người lớn nhiều mạng trung tính cách điện (vì người gần phải chịu toàn điện áp pha đặt vào), nguy hiểm đến tính mạng Khi có pha chạm đất - Các pha lại, điện áp pha tăng lên điện áp dây Dòng điện chạm đất nhỏ thiết bị bảo vệ (cầu chì, áptômát ) không tác động dẫn đến chạm đất trì ba pha đối xứng giới hạn cho phép Vì thế: + Phụ tải pha nối dây trung tính với pha không chạm đất bị phá hỏng + Người chạm vào pha không chạm đất nguy hiểm nhiều so với mạng trung tính nối đất cấp điện áp - Các pha lại, điện áp giữ gần không thay đổi Dòng điện chạm đất lớn, thiết bị bảo vệ dễ dàng tác động cắt phần tử bị chạm đất khỏi mạng điện mà không ảnh hưởng đến thiết bị khác Vì thế: + Sẽ an toàn cho người thiết bị có chạm đất + Phụ tải pha nối dây trung tính với pha không chạm đất làm việc bình thường + Người chạm vào pha không chạm đất mức độ nguy hiểm gần lúc chưa có pha chạm đất Khi dây trung tính bị đứt (phía đầu nguồn) Phụ tải pha nối dây trung tính với dây pha bị ngừng cấp điện  Không đảm bảo tính cung cấp điện liên tục Phụ tải pha nối dây trung tính với dây pha không bị ngừng cấp điện (vì có nối đất lặp lại)  Đảm bảo tính cung cấp điện liên tục Khi có xâm nhập từ điện áp cao sang điện áp thấp (cách điện trung áp hạ áp MBA bị hỏng mạng bị sét đánh) 22 Trung tính phải chịu điện áp pha bên trung áp (hoặc chịu sóng điện áp bị sét đánh)  nguy hiểm cho người thiết bị Vì trung tính nối đất với điện trở nhỏ nên điện áp trung tính nhỏ  An toàn cho người thiết bị 11/1/2015 11 Câu hỏi tập ôn tập Phân tích an toàn mạng điện pha? So sánh mạng điện pha trung tính cách điện với đất mạng trung tính nối đất góc độ an toàn điện? * Hãy xác định dòng điện qua người người chạm vào pha mạng điện pha trung tính cách điện với đất trường hợp: Người chạm điện chế độ mạng điện làm việc bình thường?   Người chạm điện chế độ mạng điện xảy chạm đất pha khác? * Có nhận xét sau tính toán trường hợp trên? Biết: - Mạng có điện điện áp 380/220 V, f = 50Hz; - Điện trở cách điện Rcđ = 40k; điện dung không đáng kể; - Điện trở người Rng = 1k * Hãy xác định Rcđ tối thiểu để người có Rng = 1000 chạm vào pha an toàn? * Hãy xác định dòng điện qua người người chạm vào pha mạng điện pha trung tính cách điện với đất chế độ mạng điện làm việc bình thường Biết: - Mạng có điện điện áp 10 kV, f = 50Hz; có chiều dài L = 10km; - Điện dẫn cách điện gcđ  0; điện dung đơn vị C0 = 0,3F/km; - Điện trở người Rng = 2k * Cho biết dòng điện có nguy hiểm người không? * Theo bạn để giảm dòng điện qua người tiếp xúc pha mạng có biện pháp nào? 11/1/2015 23 Câu hỏi tập ôn tập Hãy xác định dòng điện qua người người chạm vào pha mạng điện pha trung tính nối đất chế độ mạng điện làm việc bình thường có chạm đất pha khác? Biết: - Mạng có điện điện áp 380 V, f = 50Hz; - Điện trở người Rng = 1k, điện trở nối đất trung tính R0 = 4 * Hãy xác định dòng điện qua người người (Rng = 1k) chạm vào pha mạng điện pha trung tính nối đất 380/220 V chế độ mạng điện làm việc bình thường trường hợp người chạm:    Tiếp xúc trực tiếp với đất (đi chân đất)? Đi giầy có điện trở Rg = 10k? Đi giầy có điện trở Rg = 10k lại chạm vào phần nhô khỏi đất kết cấu kim loại chôn trực tiếp đất gần đó? Giả thiết: điện trở nối đất trung tính R0 = 4 điện trở kết cấu kim loại R = 20 * Có nhận xét trường hợp kể trên? 24 11/1/2015 12 Hết 25 11/1/2015 13 [...]... được nối đất với điện trở nhỏ nên điện áp trung tính nhỏ  An toàn hơn cho người và thiết bị 11/1 /20 15 11 Câu hỏi và bài tập ôn tập 1 Phân tích an toàn trong các mạng điện 3 pha? 2 So sánh mạng điện 3 pha trung tính cách điện với đất và mạng trung tính nối đất dưới góc độ an toàn điện? 3 * Hãy xác định dòng điện qua người khi người chạm vào 1 pha của mạng điện 3 pha trung tính cách điện với đất trong... Người chạm điện trong chế độ mạng điện làm việc bình thường?   Người chạm điện trong chế độ mạng điện đang xảy ra chạm đất pha khác? * Có nhận xét gì sau khi tính toán 2 trường hợp trên? Biết: - Mạng có điện điện áp 380 /22 0 V, f = 50Hz; - Điện trở cách điện Rcđ = 40k; điện dung không đáng kể; - Điện trở người Rng = 1k * Hãy xác định Rcđ tối thiểu để người có Rng = 1000 chạm vào 1 pha vẫn an toàn? 4... xác định dòng điện qua người khi người chạm vào 1 pha của mạng điện 3 pha trung tính cách điện với đất trong chế độ mạng điện làm việc bình thường Biết: - Mạng có điện điện áp 10 kV, f = 50Hz; có chiều dài L = 10km; - Điện dẫn cách điện gcđ  0; điện dung đơn vị C0 = 0,3F/km; - Điện trở người Rng = 2k * Cho biết dòng điện này có nguy hiểm đối với người không? * Theo bạn để giảm dòng điện qua người... bị ngừng cấp điện  Không đảm bảo tính cung cấp điện liên tục Phụ tải một pha nối dây trung tính với dây pha không bị ngừng cấp điện (vì còn có nối đất lặp lại)  Đảm bảo tính cung cấp điện liên tục Khi có sự xâm nhập từ điện áp cao sang điện áp thấp (cách điện trung áp và hạ áp của MBA bị hỏng hoặc khi mạng bị sét đánh) 22 Trung tính sẽ phải chịu điện áp pha bên trung áp (hoặc chịu sóng điện áp khi.. .2. 5 .2 Đối với mạng cao áp: Việc nối đất trung tính chủ yếu bởi lý do kinh tế Vì ở mạng điện TT nối chỉ chọn cách điện theo điện áp pha, trong khi đó mạng điện trung tính cách điện chọn theo điện áp dây Có thể so sánh tổng hợp dưới góc độ an toàn giữa mạng TT nối đất với mạng TT cách điện ở bảng sau: Mạng trung tính cách điện đối đất Mạng trung tính nối đất Khi... việc bình thường Vì có thành phần điện dung và điện dẫn giữa các pha với đất nên dòng điện qua người nhỏ, có thể không nguy hiểm đến tính mạng Dòng điện qua người lớn hơn nhiều mạng trung tính cách điện (vì người gần như phải chịu toàn bộ điện áp pha đặt vào), nguy hiểm đến tính mạng Khi có một pha chạm đất - Các pha còn lại, điện áp pha tăng lên điện áp dây Dòng điện chạm đất nhỏ các thiết bị bảo... này có các biện pháp nào? 11/1 /20 15 23 Câu hỏi và bài tập ôn tập 5 Hãy xác định dòng điện qua người khi người chạm vào 1 pha của mạng điện 3 pha trung tính nối đất trong chế độ mạng điện làm việc bình thường và khi có chạm đất 1 pha khác? Biết: - Mạng có điện điện áp 380 V, f = 50Hz; - Điện trở người Rng = 1k, điện trở nối đất trung tính R0 = 4 6 * Hãy xác định dòng điện qua người khi người (Rng =... mạng điện 3 pha trung tính nối đất 380 /22 0 V ở chế độ mạng điện làm việc bình thường trong trường hợp người chạm:    Tiếp xúc trực tiếp với đất (đi chân đất)? Đi giầy có điện trở Rg = 10k? Đi giầy có điện trở Rg = 10k nhưng lại chạm vào phần nhô khỏi đất của một kết cấu kim loại chôn trực tiếp trong đất gần đó? Giả thiết: điện trở nối đất trung tính R0 = 4 và điện trở của kết cấu kim loại R = 20 ... chạm vào pha không chạm đất sẽ nguy hiểm hơn nhiều so với mạng trung tính nối đất cùng cấp điện áp - Các pha còn lại, điện áp được giữ gần như không thay đổi Dòng điện chạm đất lớn, thiết bị bảo vệ dễ dàng tác động cắt phần tử bị chạm đất ra khỏi mạng điện mà không ảnh hưởng đến thiết bị khác Vì thế: + Sẽ an toàn cho người và thiết bị khi có chạm đất + Phụ tải một pha nối dây trung tính với pha không... một kết cấu kim loại chôn trực tiếp trong đất gần đó? Giả thiết: điện trở nối đất trung tính R0 = 4 và điện trở của kết cấu kim loại R = 20  * Có nhận xét gì trong các trường hợp kể trên? 24 11/1 /20 15 12 Hết 25 11/1 /20 15 13