Bài giảng Cung cấp điện: Nối đất an toàn

Bài giảng Cung cấp điện: Nối đất an toàn trình bày tác dụng của dòng điện lên cơ thể con người, tác dụng của dòng điện lên cơ thể con người, tác dụng của dòng điện lên cơ thể con người. Mời các bạn tham khảo!

CUNG CÂP ĐIÊN ́ ̣ NỐ I ĐẤ T AN  TOÀ N NÔI DUNG BAI GIANG ̣ ̀ ̉ 6.1 TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN LÊN CƠ THỂ CON NGƯỜI 6.2 CÁC BIỆN PHÁP AN TÒAN CƠ BẢN 6.3 PHÂN LOẠI SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT 6.3.1 SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT TT – KHÍ CỤ RCD 6.3.2 SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT TN KHÍ CỤ NGẮT MẠCH BẢO VỆ BỀ DÀI DẪN TỐI ĐA CHO PHÉP 6.3.3 SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT IT PHÂN TÍCH DÒNG RÒ TẠO BỞI ĐIỆN DUNG BẢO VỆ CHẠM VỎ TẠI ĐIỂM THỨ HAI 6.4 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP NỐI ĐẤT 6.1 TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN LÊN CƠ THỂ CON NGƯỜI Thời gian dòng qua người (ms) Vùng AC – (imperceptible) khơng cảm nhận dòng điện qua người   Vùng AC – (perceptible) cảm nhận dòng qua người   Vùng AC – (muscular contraction) làm co giật bắp   Vùng AC – 4.1 (heart fibrillation) xác suất 5% làm đứng tim   Vùng AC – 4.2: xác suất 50% làm đứng tim   Dòng qua người [mA] Vùng AC – 4.3: xác suất 50% làm đứng tim Đường A : ngưỡng cho phép dòng qua người khơng gây nguy hiểm Đường B : ngưỡng làm giật bắp Đường C1: ngưỡng xác suất 0% làm đứng tim Đường C2: ngưỡng xác suất 5% làm đứng tim Đường C3: ngưỡng xác suất 50% làm đứng tim Thời gian dòng qua người (ms) Dòng > 1mA tạo xung động mà thể ghi nhận Dòng > 10mA gây co thắt Dòng > 25mA ức chế hơ hấp & làm nghẹt thở Dòng > 40mA ức chế tuần hoàn máu và làm đứng tim Dòng qua người [mA] Như mạch xoay chiều, giới hạn 25mA xem giới hạn gây tử vong cho người bị điện giật Dòng điện giật qua thể người lại phụ thuộc lớn vào: Vị trí tiếp xúc bị giật điện Trạng thái ẩm ướt hay khô lúc bị điện giật TỔNG TRỞ  THÂN THỂ CON NGƯỜI  ( ) ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC  (V) MÔI TRƯỜNG KHÔ RÁO Z( ) MÔI TRƯỜNG ẨM ƯỚT I (mA) Z( ) 1075 I (mA) 23 25 50 1725 29 925 54 75 1635 46 825 91 100 1600 62 800 125 150 1550 97 740 203 230 1500 153 700 329 300 1480 230 660 454 400 1450 276 500 1430 350 Ngưỡng điện áp gây nguy hiểm cho người UL = 50V điều kiện môi trường khô UL = 25V điều kiện môi trường ẩm ướt Cần phân biệt tiếp xúc trực tiếp tiếp xúc gián tiếp : Tiếp xúc trực tiếp chạm thể vào dây pha Tiếp xúc gián tiếp chạm thể với vật dẫn có điện cố hư hỏng cách điện thiết bị CHẠM ĐIỆN TRỰC TIẾP Rdaây a b NGUỒ N PHA 380V (Á P D Y) Ing a Rngười Vpha b e c Rnồi đất Rnền DÒ NG ĐIỆ N QUA NGƯỜ I e c d CỌC NỐ I ĐẤ T Ing = d Vpha ( Rdây + Rng���i + Rne�n+ Rno�i�a�t ) Với  Vpha = 220 V Rdây [Ω] Rngười [Ω] Rnền [Ω] Rnối đất [Ω] Ing [mA] 0,5 1000 10000 20 0,5 1000 5000 36,6 0,5 1000 1000 110 SỰ CỐ PHA CHẠM VỎ NGUỒ N PHA 380V (Á P D Y) Rdây a b ĐIỂ M PHA CHẠM VỎTHIẾ T BỊ Isự cố a Rbc Vpha b e c Rnối đất e Is�� co�= c CỌC NỐ I ĐẤ T Khi người chưa chạm vỏ thiết bị Is�� co�= Vpha R da� y+ Rbc + Rno� i� a� tHT = Vpha R da� y+Rbc + R � a� tHT Vpha = 220V ; Rdây = 0,5 Ω   Rbc = 10 Ω ; Rđất HT = Ω  220 0,5 + 10 + = 15,17 A NGUOÀ N PHA 380V (Á P D Y) Rdây a ĐIỂ M PHA CHẠM VỎTHIẾ T BỊ b Rngười Isự cố b a Vpha d Rbc Rnền e c Rnối đất Isự cố e c Rngười = KΩ  ; Rnền = 100 Ω   COÏC NỐ I ĐẤ T R td = Rbc ( Rng���i+ Rne�n) = 10 Rbc + Rng��� i + R ne� n Is�� co�= ( 1000 + 100 ) 10 + 1000 + 100 Vpha = 9,9 Ω R da� y+ R t�+ R no� i� a� tHT = 220 ≅ 15,28 A 0,5 + 9,9 + Vtie� pxu� c = R t￱ Is� � co�= 9,9 15,28 ≅ 151 V Ing = Vtie� pxu� c 151 = 0,1373 A ≅ 137 mA Rng��� i + R ne� n 1000 + 100 = 6.2 CÁC BIỆN PHÁP AN TÒAN CƠ BẢN :   6.2.1.BIỆN PHÁP AN TÒAN CHỐNG CHẠM ĐIỆN TRỰC TIẾP: Cần áp dụng phối hợp hai phương pháp thông thường sau để ngăn ngừa chạm điện trực tiếp: Ngăn ngừa chạm trực tiếp  bằng cách dùng: rào chắn; lưới ngăn; cách điện dây dẫn ; dùng cách điện kép . . .    Bảo vệ tích cực cố chạm trực tiếp (khi biện pháp ngăn ngừa nêu không hiệu quả) cách dùng thiết bị phát dòng điện rò có độ nhậy cao tác động nhanh thời gian ngắn Các thiết bị bảo vệ có hiệu cao đa số trường hợp chạm điện trực tiếp 10 ĐIỀU KIỆN để khí cụ BẢO VỆ TỰ ĐỘNG NGẮT MẠCH TRONG SƠ ĐỒ it: TRƯỜNG HỢP tải KHÔNG SỬ DỤNG DÂY TRUNG TÍNH h If L1 L2 a L3 d N L (SPE) PE If e L (Sph) If If b c 7KLӃt fEӏFKҥ m YӓO ҫn1 g f 7KLӃt EӏFKҥ m YӓO ҫn2 62 Theo tài liệu “ Industrial Electrical Network Design Guide” của Schneider, giả sử bỏ qua ành hưởng của các dây dẫn từ nguồn đến các vị trí a và h, xem áp giữa hai điểm a và h là : Vah = 0,8.Vdây ( Vdây là áp dây định mức của nguồn cấp đến Tải) Bỏ qua ảnh hưởng của cảm kháng và dung kháng đường dây, gọi Rah là điện trở tổng mạch tạo sự cố Giá trị này bao gồm điện trở các đoạn dây pha ab, gh và điện trở các đoạn dây PE là cd , ef Bỏ qua ảnh hưởng của điện trở của đoạn dây PE de (xem hai thiết bị có sự cố có vị trí đặt gần nhau) Điện trở mỗi đoạn dây pha ab và gh là: Rpha = ρg L spha L Điện trở mỗi đoạn dây PE cd và ef là: RPE = ρg sPE Các dây pha và PE xem cùng loại vật liệu nên có cùng giá trị điện trở suất 63 Điện trở tổng của mạch tạo sự cố là: � �1 R ah = 2g( Rpha + RPE ) = 2gρgLg� + � s s PE � � pha Đặt m là bội số của tiết diện dây pha so với tiết diện dây PE, suy kết quả sau: � 2gρgLg( + m ) �1 R ah = 2gρgLg� + = � s s spha pha � � pha m � � 0,8gVday 0, 4gVday gspha Vah = = Dòng sự cố If = R ah �2gρgLg( + m ) � ρgLg( + m ) � � � spha � Gọi Im là dòng ngắt mạch bằng relay dòng bên MCCB hay dòng ngắt mạch của cầu chì Ta cần có điều kiện sau : Im If hay Im 0, 4gVday gspha ρgLg( + m ) 64 h If L1 L2 a L3 d N L (SPE) PE If e L (Sph) If If g b f c 7KLӃt fEӏFKҥ m YӓO ҫn1 Bề dài dây dẫn tối đa đảm bảo khí cụ bảo vệ tác động là : 7KLӃt EӏFKҥ m YӓO ҫn2 Lmax = 0, 4gVday gspha ρg( + m ) gIm Khi có sự cố pha chạm vỏ, áp tiếp xúc vỏ thiết bị được xác định bởi điện trở đoạn dây PE từ c đến d hay e đến f Vtx = 0, 4gVday gm ( + m) 65 TRƯỜNG HỢP tải có SỬ DỤNG DÂY TRUNG TÍNH L1 L2 a L3 N If h N e If L (Sph) L (SPE) If g f f m YӓOҫ n 7KLӃt EӏFKҥ d PE If b c 7KLӃt EӏFKҥ m YӓOҫ n Với Tải có dùng dây trung tính, nếu sự cố chạm vỏ lần thứ nhứt không được tách ly và tiếp đến sự cố dây trung tính chạm vỏ lần thứ hai Mạch tạo dòng sự cố If là abcdefgh 66 Thực hiện phép tính tương tự vừa trình bày mục trên, suy Điện trở tổng của mạch tạo sự cố là: � �1 R ah = 2g( Rpha + RPE ) = 2gρgLg� + � s s pha PE � � Đặt m là bội số của tiết diện dây pha so với tiết diện dây PE �1 R ah = 2gρgLg� + spha s � pha m � Dòng sự cố  0,8gVpha V If = ah R ah = = � 2gρgLg( + m ) � � � s pha � � Bề dài dây dẫn tối đa Lmax = � 2gρgLg( + m ) �= spha � � 0, 4gVpha gspha ρg( + m ) gIm 0, 4gVpha gspha ρgLg( + m ) Áp tiếp xúc Vtx = 0, 4gVpha gm ( + m) 67 BẢO VỆ TỰ ĐỘNG NGẮT NGUỒN CUNG CẤP bằng rcd : Tải p3 ở vị trí xa phía cuối đường dây, vỏ thiết bị được nối đất không liên kết bằng dây PE với các thiết bị khác Trong trường hợp xảy sư cố pha chạm vỏ lần thứ hai, dòng sự cố hình thành không dẫn đến sự cố ngắn mạch hai pha điện trở đất giữa cọc đất nối vỏ của tải p3 đến dây PE có giá trị lớn Lúc này phải dùng đến khí cụ bảo vệ RCD 68 Vi trí và các khí cụ cần thiết hệ thống nối đất IT Chức cần thiết tối thiểu Bào vệ quá áp Điện Trở nối giữa trung tính đến đất Phần Tử – Khí cụ (1) Voltage limiter (1) Hiển thị tất cả sự cố chạm đất Báo động sự cố thứ nhứt (1) Tự động xóa sự cố thứ hai, bảo vệ quá dòng dây trung tính Định vị sự cố thứ nhứt (1) (1) Khí cụ tham khảo Cardew C Điện Trở PIM Bộ hiển thị liên tục điện trở cách điện có chức báo động MCCB cực nếu có cấp trung tính đến Tải Thiết bị định vị sự cố hệ thống vận hành Vigilomh IM 10 Hay IM 400 Vigilomh XRG +XRM XD 312 hay XL308 69 Sơ đồ lắp đặt khí cụ định vị sự cố bằng tay, không tự động 70 Sơ đồ lắp đặt khí cụ định vị và xử lý sự cố tự động 71 khí cụ định vị tự động sự cố và lưu trữ số liệu điện trở cách điện 72 CHẾ ĐỘ NỐI ĐẤT Ký hiệu Trung tính nối đất TT GIÁ TRỊ DỊNG SỰ CỐ Bị giới hạn điện trở nối đất Rn & Rm Rất lớn tương đương dòng ngắn mạch pha TNS Trung tính cách ly Trung tính nối qua tổng trở SỰ CỐ ĐẦU TIÊN SỰ CỐ THỨ HAI Cắt mạch bảo vệ vi sai DDR Cắt bảo vệ ngắn mạch TNC VỎ THIẾT BỊ nối đất Các phương tiện phát và ngắt mạch Cắt bảo vệ ngắn mạch hay bảo vệ vi sai Nhỏ bỏ qua Tín hiệu hóa báo cố Tương đối nhỏ Thiết bị CPI GIÁM SÁT thường xuyên cách điện IT Cắt bảo vệ ngắn mạch hay bảo vệ vi sai 73 6.4.PHƯƠNG PHÁP lựa chọn sơ đồ nối đất : Khi chọn lựa phương thức nối đất, cần quan tâm đến vấn đề sau: Tất sơ đồ nối đất áp dụng hệ thống cung cấp điện Khi chọn lựa sơ đồ nối đất cần thỏa thuận người sử dụng với người thiết kế cung cấp điện Cần trao đổi để biết u cầu đặc tính cần có nguồn cung cấp: Liên tục hoạt động Thường xuyên hay khơng thường xun bảo trì hệ thống đường dây cung cấp Có hay khơng chống cháy Sau ý đến đặc tính đặc biệt riêng lưới phụ tải 74 Theo Schneider các tiêu chuẩn đánh giá sơ đồ nối đất gờm: An tồn Hiệu Tin cậy Dễ bảo trì Xét đến vấn đề an toàn sơ đồ TT tốt Xét đến vấn đề hiệu sơ đồ IT thuận lợi Xét đến vấn đề dễ bảo trì, cố tách ly nhanh sơ đồ TN thời gian sửa chửa thường kéo dài Ngược lại với sơ đồ IT, việc tách ly cố vị trí thứ nhứt khó sửa chửa nhanh tốn Sơ đồ TT phương án tốt sau Xét đến vấn đề tin cậy, sơ đồ IT có độ tin cậy tốt giải trừ nhanh cố điểm thứ nhứt 75 TN-C TN-S TT   Chống cháy Chống nổ AN TOÀN Đối với người IT NHẬN XÉT (1) (2)   - -   - Không dùng TN-C -   - Tuyệt đối cấm dùng TN-C Phụ thuộc ngắt mạch khí cụ bảo vệ: cầu chì MCCB, RCD (Dễ thực hiện) Vtx vị trí cố (1) HIỆU QUẢ (Khơng nhiều cố)      - -    -     Lực tác động điện động lực giá trị thấp Bức xạ điện từ EM - -   - Dòng điện động lực nhỏ Cân dây PE     Chú ý đến sóng bậc cao hệ TN-C BẢO TRÌ ĐỘ TIN CẬY Khi lắp đặt NHIỂU ĐIỆN TỪ 76 ... nguồn so với đất      T : nối trực tiếp trung tính với đất         I : khơng nối trực tiếp trung tính với đất, trung tính cách ly nối trung gian qua tổng trở CHỮ THỨ NHÌ: tình trạng nối đất vỏ thiết... nguồn cung cấp có cố cần dựa vào hai nguyên tắc sau:   Nối đất tất phần dẫn điện thiết bị  và  tạo thành mạch đẳng   Tự động ngắt phần mạch nguồn cung cấp liên quan cho đạt mức điện áp tiếp xúc an. .. phương thức sau: Thực nối đất để tự động ngắt nguồn cung cấp vị trí cố chạm điện sơ cấp hay thứ cấp   Thực phương thức riêng tùy trường hợp cụ thể như: dùng cách điện kép (cấp 2), bố trí vật liệu