lắp đặt thiết bị chống dòng rò trong tủ điện

Thiết bị điện này tự động cắt mạch điện để bảo vệ cho con người tránh tai nạn điện giật, hoặc để bảo vệ cho các công trình được cung cấp điện từ mạng điện hạ áp ba pha bốn dây trung tính

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

AN TOÀN ĐIỆN TRONG Y TẾ

ĐỀ TÀI: LẮP ĐẶT THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG RÒ TRONG TỦ ĐIỆN

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Mạnh Hùng

Sinh viên thực hiện: Lê Thanh Tùng

Lớp: ĐTTT 01 – K56

MSSV: 2011 2136

Hà Nội, 12/2015

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại hiện nay sự phổ biến của các thiết bị điện là rất rộng lớn Vì vậy việc sử dụng thiết bị đúng cách và an toàn là một vấn đề rất quan trọng Khi thiết bị điện trong tủ điện phân phối hay

tủ điện điều khiển bị hư hỏng rò điện, chạm mát mà người sử dụng tiếp xúc vào sẽ nhận dòng điện đi qua người xuống đất ở điện áp nguồn, điều nay sẽ gây nguy hiểm cho người sử dụng Nếu trong tủ

điện có sử dụng thiết bị chống dòng điện rò thì người sử dụng sẽ tránh được tai nạn do thiết bị này ngắt nguồn điện ngay khi dòng điện rò xuất hiện

Nội dung chính trong bài này em sẽ trình tổng quan về dòng điện rò và cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị chống dòng rò trong tủ điện phân phối và tủ điện điều khiển

Em xin chân thành cám ơn Thầy Phạm Mạnh Hùng đã hướng dẫn để em có thể hoàn thành đề tài này Do sự hạn chế về kiến thức chuyên môn nên bài tiểu luận sẽ không tránh khỏi những thiếu sót,

vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo từ Thầy và các bạn

để đề này của em được hoàn thiện hơn

I GIỚI THIỆU CHUNG

1 Định nghĩa:

Dòng rò là một hiện tượng vật lý trong kỹ thuật ngành điện cơ học, nó là dòng điện dư thừa trong tổn hao năng lượng điện Khi đó dòng rò này sẽ không có lợi trong công năng có ích, mà nó sẽ lan truyền ra vỏ thiết bị, gây nên các tai nạn về điện trong sản xuất khi công nhân chạm vào vỏ thiết bị

2 Nguyên nhân gây ra rò điện:

- Dây điện tiếp xúc trực tiếp với vỏ tủ, vỏ hộp, cột kim loại

- Hệ thống tiếp địa bị hỏng, mất tác dụng.

- Dây điện bị rò điện do vỏ bị hở,

Hậu quả của rò điện gây ra là rất nguy hiểm, nó có thể gây trấn thương nặng, thậm chí có thể dẫn đến tử vong

3 Khí cụ điện chống dòng điện rò:

3.1 Thiết bị chống dòng điện rò:

Các thiết bị điện chống dòng rò hiện nay có thể là: ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker), RCD(Residual Current Device), RCCB(Residual Current Circuit Breaker), FI(Fault Interrupter), GFI(Ground Fault Interrupter) Thiết bị điện này tự động cắt mạch điện để bảo vệ cho con người tránh tai nạn điện giật, hoặc để bảo vệ cho các công trình được cung cấp điện từ mạng điện hạ áp ba pha bốn dây trung tính trực tiếp nối đất tránh các tai nạn cháy, nổ do dòng điện rò gây nên

3.2 Các hình thức bảo vệ bằng thiết bị điện chống dòng điện rò:

Mục đích đầu tiên của việc sử dụng thiết bị điện chống dòng điện rò là bảo vệ chống điện giật ở những nơi không thể lắp công tắc tự động CB (Circuit Breaker) hay cầu chì được do tổng trở mạch vòng quá cao làm cho thời gian ngắt không được đảm bảo hay khi điện áp chạm đòi hỏi không được vượt quá 50V

Thiết bị điện chống dòng điện rò cũng có thể bảo vệ chống rủi ro cháy, nổ điện Đây

là một đặc điểm mà đến nay rất ít được chú ý đến

Các thiết bị điện bảo vệ quá dòng điện không thể phát hiện được dòng điện rò có trị số nhỏ nhưng chính những dòng điện rò có trị số nhỏ này để tồn tại trong thời gian dài có thể gây ra cháy, nổ Các thí nghiệm đã chứng tỏ rằng dòng điện rò chạm đất đó có thể dẫn đến hiện tượng phát nóng quá trị số cho phép và gây cháy, nổ Theo tính toán, với công suất 20W là đủ để gây cháy, nổ Vì lý do này, người ta phải công nhận tính bức thiết dùng thiết bị điện chống dòng điện rò để bảo vệ tài sản chống cháy, nổ điện Thiết bị điện chống dòng điện rò phải tuân theo hai yêu cầu có mối quan hệ với nhau Thứ nhất, phải có độ nhạy đủ để phát hiện giá trị dòng điện thấp hơn nhiều so với giá trị dòng điện có hại đến nhịp tim của người Thứ hai, phải tác động càng nhanh càng tốt để giảm rủi ro hỏa hoạn, nổ

Thiết bị điện bảo vệ chống dòng điện rò có các cấp dòng điện rò tác động phổ biến

là 10mA, 30mA, 100mA, 300mA, 500mA Thiết bị điện chống dòng điện rò cấp 300mA và 500mA chỉ thích hợp khi dùng để bảo vệ hệ thống cung cấp điện hạ áp phòng tránh các rủi ro về tai nạn cháy, nổ điện Thiết bị điện chống dòng điện rò cấp 30mA được dùng phổ biến làm thiết bị điện chống giật Đối với các thiết bị điện dễ xảy ra hiện tượng chạm vỏ liên tục với dòng điện rò có trị số lớn cũng có thể dùng khí

cụ điện chống dòng điện rò cấp 100mA Thiết bị điện chống dòng điện rò cấp 30mA với thời gian tác động khoảng 0,1 giây hiện được nhiều công ty điện lực của nhiều quốc gia trên thế giới khuyến dùng và được quy định trong các quy phạm về an toàn trong hệ thống điện dân dụng

Trong các hệ thống cung cấp điện hạ áp ba pha bốn dây trung tính trực tiếp nối đất đòi hỏi mức độ an toàn cao như ở những nơi công cộng hay những nơi mà người

sử dụng là người tàn tật, người già, người không có kỹ năng sử dụng điện (bệnh viện, trường học, nhà trẻ, phòng riêng của trẻ em …) cần phải có thiết bị điện đặc biệt an toàn, trong trường hợp này thường sử dụng thiết bị điện chống dòng điện rò có dòng điện rò tác động cấp 10mA

3.3 Cấu tạo khí cụ điện chống dòng điện rò:

Về cơ bản, khí cụ điện chống dòng điện rò bao gồm bốn phần:

a. Biến dòng lõi cân bằng (biến dòng thứ tự không)

b. Rơ le dòng điện phân cực hoặc không phân cực

c. Cơ cấu đóng ngắt

d. Hệ thống tiếp điểm

Cấu tạo khí cụ điện chống dòng điện rò

Bộ phận cơ bản của thiết bị điện chống dòng điện rò là biến dòng lõi cân bằng (biến dòng thứ tự không) Đây là một mạch từ vòng xuyến loại sắt Ferrit có độ từ thẩm cao, trên đó được quấn hai cuộn dây có số vòng bằng nhau, sao cho khi có dòng điện đi qua thì từ thông tổng của hai từ thông sinh ra bởi dòng điện đi và về qua hai

cuộn dây này có trị số Ö= 0 và một cuộn dây cảm ứng quấn nhiều vòng cỡ dây nhỏ dùng để nhận dòng điện cảm ứng (nếu xuất hiện) cung cấp cho cuộn dây rơle dòng điện tác động cơ cấu đóng ngắt làm mở hệ thống tiếp điểm cắt mạch điện

PHÂN PHỐI VÀ TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN

1 Cấu tạo

Thiết bị chống dòng điện rò trong TỦ ĐIỆN PHÂN PHỐI và TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN hoạt động trên nguyên lý bảo vệ so lệch, được thực hiện trên cơ sở cân bằng giữa tổng dòng điện vào TỦ ĐIỆN và tổng dòng điện đi ra thiết bị tiêu thụ điện

Khi thiết bị tiêu thụ điện bị rò điện, một phần của dòng điện được rẽ nhánh xuống đất, đó là dòng điện rò Khi có dòng điện về theo đường dây trung tính rất nhỏ và rơle so lệch sẽ dò tìm sự mất cân bằng này và điều khiển cắt mạch điện nhờ thiết bị bảo vệ so lệch Thiết bị bảo vệ so lệch gồm hai phần tử chính:

- Mạch điện từ ở dạng hình xuyến mà trên đó được quấn các cuộn dây của phần công suất(dây có tiết diện lớn), chịu dòng cung cấp cho thiết bị tiêu thụ điện trong TỦ ĐIỆN PHÂN PHỐI và TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN

- Rơle mở mạch cung cấp được điều khiển bởi cuộn dây đo lường (dây có tiết diện bé) cũng được đặt trên hình xuyến này, nó tác động ngắt các cực

a) Đối với hệ thống điện một pha

Chú thích:

- I1: Ddòng điện đi vào thiết bị tiêu thụ điện

- I2: Dòng điện đi từ thiết bị tiêu thụ điện ra

- Isc: Dòng điện sự cố

- In: Dòng điện đi qua cơ thể người

1 : thiết bị đo lường sự cân bằng

2 : cơ cấu nhả

3 : lỗi từ hình vành xuyến.

Trường hợp thiết bị điện không có sự cố : I1 = I2

Trường hợp thiết bị điện không có sự cố : I1 - I2=ISC

I1 - I2 : Do xuất hiện mất sự cân bằng trong hình xuyến từ dẫn đến cảm ứng một dòng điện trong cuộn dây dò tìm, đưa đến tác động rơle và kết quả làm mở mạch điện

b) Đối với hệ thống điện ba pha

Chú thích:

- I1: Dòng điện đi qua pha 1

- I2: Dòng điện đi qua pha 2

- I3: Dòng điện đi qua pha 3

- Io: Dòng điện đi qua dây trung tính

1 : cơ cấu nhả

2 : lỗi từ hình vành xuyến.

Trường hợp thiết bị điện không có sự cố I1= I2= I3= I4=0 Từ thông tổng trong mạch từ hình xuyến bằng 0, do đó sẽ không có dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dò tìm

Trường hợp thiết bị điện có sự cố I1-I2 -I3- I4=0 Từ thông tổng trong mạch từ hình xuyến không bằng 0, do đó có dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dò tìm sẽ tác động mở các điện cực

Như vậy với các tải ra từ TỦ ĐIỆN PHÂN PHỐI và TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN

để an toàn cho người sử dụng ta nên bố trí thêm thiết bị chống dòng

rò trước tải sử dụng.

2 Nguyên lý làm việc

Nguyên lý hoạt động của thiết bị điện chống dòng điện rò được trình bày ở hình dưới Khi mạch điện hoạt động bình thường, không có hiện tượng rò dòng điện, dòng điện qua dây pha bằng dòng điện qua dây trung tính thì không tạo ra từ thông trong lõi biến dòng và thiết bị điện chống dòng điện rò không tác động Nếu có hiện tượng rò dòng điện, dòng điện trong dây pha và dòng điện dây trung tính không bằng nhau nên dòng điện tổng I= IL – I N > 0 sẽ tạo ra từ thông biến thiên trong lõi biến dòng, làm cảm ứng một sức điện động trong cuộn dây cảm ứng, cấp nguồn cho rơle dòng điện tác động cơ cấu đóng ngắt làm mở hệ thống tiếp điểm cắt mạch điện

Đối với mạng điện ba pha trung tính trực tiếp nối đất, sử dụng thiết bị điện chống dòng điện rò 4 cực, còn với mạng điện một pha thì dùng khí cụ điện chống dòng điện

rò 2 cực

Ngày nay, các thiết bị điện chống dòng điện rò có lắp thêm vi mạch để khuếch đại dòng điện cung cấp cho cuộn dây rơ le dòng điện, nâng độ nhạy và tính chính xác cao hơn Do đó, khi lắp thiết bị điện chống dòng điện rò nên lắp đúng dây pha vào cực L, dây trung tính vào cực N và sử dụng đúng điện áp định mức được ghi trên thiết bị điện chống dòng điện rò để đảm bảo cho vi mạch bên trong không bị hư hỏng

III KẾT LUẬN

Trong các thiết bị điện luôn tồn tại dòng điện rò, vì vậy việc phát hiện và xử lý chúng là vô cùng quang trọng Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng thì mỗi loại thiết bị điện đều phải được chống dòng điện rò

1. Giáo trình An toàn điện, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM