Bài giảng An toàn điện: Chương 3 Bảo vệ nối đất

Bài giảng An toàn điện: Chương 3 Bảo vệ nối đất trình bày các nội dung chính sau: Các hệ thống nối đất chuẩn, điện trở suất của đất, loại nối đất, các kiểu nối đất, quy định về điện trở nối đất tiêu chuẩn. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

LOGO CÁC NỘI DUNG SẼ NGHIÊN CỨU Khái niệm chung Các hệ thống nối đất chuẩn Điện trở suất đất Loại nối đất Các kiểu nối đất Qui định điện trở nối đất tiêu chuẩn Khái niệm chung 1.1 Mục đích nối đất  1.1 Mục đích nối đất Giảm điện áp tiếp xúc đến mức an toàn có cố chạm vỏ thiết bị → Tạo đường để dòng điện 1.2 Phân loại hệ thống nối đất cố chạy qua dễ dàng  Bảo vệ cách nối đất biện pháp bảo vệ cổ điển phổ biến đơn giản kinh tế 1.2 Phân loại hệ thống nối đất 1.2.1 Hệ thống nối đất vận hành  Hệ thống nối đất vận hành hệ thống nối đất 1.2.1 Hệ thống nối đất vận hành thực theo yêu cầu đòi 1.2.2 Hệ thống nối đất bảo vệ hỏi thiết bị điện 1.2.3 Hệ thống nối đất chống sét thiết bị điện vận hành 1.2.2 Hệ thống nối đất bảo vệ  1.2.3 Hệ thống nối đất chống sét Hệ thống nối đất bảo vệ hệ  Hệ thống nối đất chống sét thống thực theo yêu hệ thống có sét lượng cầu an tồn sử dụng thiết bị điện đo sét tạo hệ điện, để đề phòng tai nạn vỏ thống thu đưa xuồng đất thiết bị có điện áp qua hệ thống nối đất 2 Các hệ thống nối đất chuẩn 2.1 Giới thiệu 2.1 Giới thiệu  Theo tiêu chuẩn IEC 60364-3, hệ thống 2.2 Hệ thống TT điện định nghĩa chữ cái, 2.3 Hệ thống IT hệ thống TT, IT, TN 2.4 Hệ thống TN-S  Bên cạnh hai chữ cái, dùng thêm 2.5 Hệ thống TN-C chữ để cách bố 2.6 Hệ thống TN-S-C trí dây trung tính dây bảo vệ: TN-C, 2.7 Qui định dây PE PEN TN-S, TN-C-S 10 2.1 Giới thiệu 2.1 Giới thiệu  Chữ thứ nhất: thể tính chất trung tính  Chữ thứ hai: thể hình thức bảo vệ, xác nguồn, thể mối quan hệ nguồn điện hệ định mối quan hệ phần dẫn điện lộ thống nối đất Chỉ rõ tình trạng điểm trung tính hệ thống, mạng điện lắp đặt hệ lưới điện đất thống nối đất • T: Nối đất trực tiếp (Terrestrial) • I: Tất phần mang điện cách ly với đất điểm nối đất thơng qua trở kháng (Insulated) • T: Vỏ kim loại thiết bị sử dụng điện nối đến hệ thống nối đất • N: Vỏ kim loại thiết bị sử dụng điện nối với dây trung tính 2.1 Giới thiệu  Chữ thứ ba: liên quan đến mạng điệnTN • C: dây dẫn bảo vệ PE dây dẫn trung tính N hỗn hợp hay hòa lẫn vào nhau, mà người ta thường gọi PEN 2.2 Hệ thống TT  Ý nghĩa: Mạng điện TT tức mạng điện pha trung tính nguồn hay cịn gọi trung tính vận hạnh (N) nối đất vỏ thiết bị nối trung tính bảo vệ (PE) Thường gọi mạng pha dây • S: dây dẫn bảo vệ PE dây dẫn trung tính N tách biệt 2.2 Hệ thống TT  Các đặc điểm • Sơ đồ đơn giản • Sử dụng hai hệ thống nối đất riêng biệt nên cần bảo vệ áp • Tiết diện dây PE nhỏ dây trung tính 2.2 Hệ thống TT  Các đặc điểm • Trong điều kiện làm việc bình thường, dây PE khơng có sụt áp • Trong trường hợp hư hịng cách điện, xung điện áp xuất dây PE thấp nhiễu điện từ bỏ qua 2.2 Hệ thống TT  Ứng dụng: Sử dụng rộng rãi 2.3 Hệ thống IT  Ý nghĩa: Mạng điện IT mạng điện pha trung tính nguồn (N) cách đất Vỏ thiết bị nối lên trung • Cơng nghiệp tính bảo vệ (PE) • Nơng nghiệp • Trong xây dựng • ,… 2.3 Hệ thống IT  Các đặc điểm 2.3 Hệ thống IT  Các đặc điểm • Vỏ thiết bị điện vật dẫn điện tự • Giảm ngưỡng áp xuất cố nhiên tòa nhà nối với điện cực chạm từ cuộn cao áp sang cuộn hạ áp nối đất riêng máy biến áp nguồn • Tiết diện dây PE nhỏ dây trung tính • Khi hịng cách điện, dịng điện cố thứ • Trong điều kiện làm việc bình thường, thường thấp khơng gây nguy hiểm dây PE khơng có sụt áp • Khi cố thứ hai xảy pha khác, tạo dịng điện ngắn mạch, gây nguy hiểm 2.3 Hệ thống IT 2.4 Hệ thống TN-S  Ý nghĩa: mạng điện pha trung tính vận hành  Ứng dụng trung tính bảo vệ u cầu tách riêng từ điện • Hầm mỏ nguồn phía sau trạm biến áp Thường gọi • Bệnh viện mạng pha dây • Chế tạo thuỷ tinh • , 2.4 Hệ thống TN-S  Các đặc điểm • Dịng điện cố điện áp lớn → trang bị thiết bị bảo vệ tự động ngắt nguồn có cố hỏng cách điện • Dây PE tách biệt với dây trung tính, khơng nối đất lặp lại 2.4 Hệ thống TN-S  Các đặc điểm • Tiết diện dây PE thường xác định theo dòng cố lớn xảy • Trong điều kiện làm việc bình thường, khơng có sụt áp dịng điện dây PE nên tránh hiểm họa cháy nhiễu điện 2.4 Hệ thống TN-S 2.5 Hệ thống TN-C • Ý nghĩa: mạng điện pha trung tính nguồn (trung  Ứng dụng • Sử dụng cho tải pha tính vận hành) trung tính bảo vệ nối chung • Sử dụng cho tải pha Được gọi dây PEN 2.5 Hệ thống TN-C  Các đặc điểm • Sử dụng nhiều điểm nối đất lặp lại → đảm bảo dây PEN tiếp đất trường hợp • Dịng điện cố điện áp lớn → cần trang bị thiết bị bảo vệ tự động ngắt nguồn có cố hỏng cách điện • Trong điều kiện làm việc bình thường, vỏ thiết bị, đất trung tính có điện áp 2.5 Hệ thống TN-C  Các đặc điểm • Khi hư hỏng cách điện, dòng cố gây độ sụt áp nguồn, nhiễu điện từ lớn khả gây cháy cao • Trường hợp tải khơng đối xứng, dây PEN xuất dòng điện → Dịng điện gây nhiễu cho máy tính hay hệ thống thông tin 2.5 Hệ thống TN-C  Ứng dụng: Thường thích hợp cho tải pha tải 2.6 Hệ thống TN-C-S • Ý nghĩa: Là mạng pha có đoạn dây trung tính vận hành (N) trung tính bảo vệ (PE) chung có pha đoạn hai dây u cầu tách riêng để cấp nguồn cho tài pha 2.6 Hệ thống TN-C-S  Ứng dụng: sử dụng cho tải pha tải pha 2.7 Qui định dây PE PEN  Dây PE • Liên kết vật tự nhiên vỏ kim loại khơng có điện thiết bị để tạo lưới điện đẳng áp • Được nối vào đầu nối đất mạng 2.7 Qui định dây PE PEN 2.7 Qui định dây PE PEN  Dây PE  Dây PEN • Được bọc thường có màu vàng sọc • Dây PEN có chức dây trung xanh lục tính dây bảo vệ • Khơng có thiết bị đóng cắt • Khơng sử dụng cho cáp di động • Trong hệ thống IT, TN, dây PE nên • Tiết diện không nhỏ giá trị đặt gần dây pha → đảm bảo đạt giá trị cần thiết dây trung tính cảm kháng nhỏ mạch cố chạm đất 3.1 Điện trở nối đất Điện trở suất đất  Điện trở đất 3.1 Điện trở nối đất Rđ  Uđ Iđ • Điện trở tản vật nối đất 3.2 Điện trở suất đất • Điện trở thân cực nối đất 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng • Điện trở dây dẫn nối đất từ thiết bị điện đến vật nối đất  Khi nói đến điện trở nối đất nói đến điện trở tản vật nối đất 35 36 3.2 Điện trở suất đất 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng  Điện trở suất đất 3.3.1 Thành phần đất • Điện trở suất đất định 3.3.2 Độ ẩm điện trở tản đất 3.3.3 Nhiệt độ 3.3.4 Độ nén đất • Điện trở suất khối lập phương đất cạnh dài 1m • Đơn vị Ωm (Ωcm) 37 38 3.3.2 Độ ẩm 3.3.1 Thành phần đất  Độ ẩm  Thành phần đất • Thành phần đất khác → điện trở suất khác • Đất hồn tồn khơ → ρ vơ • Đất chứa nhiều muối, axít có điện trở suất nhỏ • Tỉ lệ độ ẩm từ 15% trở lên → ảnh hưởng đến Rđ không đáng kể • Độ ẩm > 70 - 80% → Rđ tăng lên • Độ ẩm tăng ρ giảm 39 40 10 3.3.3 Nhiệt độ 3.3.4 Độ nén đất  Nhiệt độ  Độ nén đất • Khi nhiệt độ hạ xuống thấp làm cho đất bị đông kết lại → ρ • Độ nén đất cao → ρ giảm • Độ nén đất thấp → ρ tăng tăng lên nhanh • T < 1000C ρ giảm xuống chất muối đất hịa tan dễ • T > 1000C nước bị bốc → ρ nước tăng lên 41 42 4.1 Nối đất tự nhiên Loại nối đất  Nối đất tự nhiên: Sử dụng ống dẫn nước, cọc sắt, sàn sắt có sẵn đất 4.1 Nối đất tự nhiên • Kết cấu nhà cửa 4.2 Nối đất nhân tạo • Các cơng trình có nối đất • Các vỏ cáp đất • ,… 43 44 11 4.2 Nối đất nhân tạo 4.2 Nối đất nhân tạo  Nối đất nhân tạo  Nối đất nhân tạo • Đảm bảo giá trị điện trở đất nằm • Các thép dẹp chiều dài giới hạn cho phép ổn định thời gian không nhỏ 4m tiết diện lâu dài không nhỏ 48mm2 cho • Sử dụng cọc thép trịn, thép góc, thép trang thiết bị có điện áp < ống, thép dẹt dài - 5m chôn sâu 1000V không nhỏ xuống đất cho đầu 100mm2 cho trang thiết bị chúng cách mặt đất 0,5 -0,8m có điện áp >1000V 45 46 5.1 Nối đất tập trung Các kiểu nối đất  Quy định chung 5.1 Nối đất tập trung 5.2 Nối đất mạch vịng • Đóng nhiều cọc đóng xuống đất • Các cọc nối với ngang hay cáp đồng trần • Khoảng cách cọc thường lần chiều dài cọc không nhỏ chiều dài cọc 47 48 12 5.1 Nối đất tập trung 5.1 Nối đất tập trung  Mạch điện bảo vệ nối đất tập trung  Phạm vi sử dụng • Đất ẩm • Điện trở suất thấp • xa cơng trình • Dịng điện qua người: I ng  Mạch điện tương đương U g1 g ng g1  g  g ng  g đ • Vì g1, g2, gng nhỏ so với gđ nên I ng  U g1 g ng gđ 49 50 5.1 Nối đất tập trung 5.2 Nối đất mạch vòng  Quy định chung  Để đảm bảo an toàn cho người I ng Rng  U txcp voi I ng  • • U g1 g ng gđ vi cơng trình cần bảo vệ Giảm gng (tăng cường cách điện • người đất) • Giảm g1 (tăng cách điện dây dẫn) • Tăng gđ (giảm điện trở nối đất) Các điện cọc nối đất theo chu Cách mép từ đến 1,5 m phạm vi cơng trình rộng 51 52 13 5.2 Nối đất mạch vòng 5.2 Nối đất mạch vòng  Quy định chung •  Mặt cắt nối đất mạch vòng Nối đất mạch vòng đặt khu vực cơng trình • Sử dụng thiết bị có điện áp 1000V, dịng điện chạm đất lớn 53 54 LOGO Qui định điện trở nối đất tiêu chuẩn  Đối với thiết bị có điện áp ≤ 1000V • Rnđ ≤ 4Ω cơng suất máy phát hay MBA ≥ 100KVA • Rnđ ≤ 10Ω công suất máy phát hay MBA < 100KVA  Đối với thiết bị có điện áp U > 1000V • Rnđ ≤ 5Ω thời gian năm 55 56 14 ... suất đất 3. 3 Các yếu tố ảnh hưởng  Điện trở suất đất 3. 3.1 Thành phần đất • Điện trở suất đất định 3. 3.2 Độ ẩm điện trở tản đất 3. 3 .3 Nhiệt độ 3. 3.4 Độ nén đất • Điện trở suất khối lập phương đất. .. suất đất • Điện trở thân cực nối đất 3. 3 Các yếu tố ảnh hưởng • Điện trở dây dẫn nối đất từ thiết bị điện đến vật nối đất  Khi nói đến điện trở nối đất nói đến điện trở tản vật nối đất 35 36 3. 2... thiết bị điện 1.2 .3 Hệ thống nối đất chống sét thiết bị điện vận hành 1.2.2 Hệ thống nối đất bảo vệ  1.2 .3 Hệ thống nối đất chống sét Hệ thống nối đất bảo vệ hệ  Hệ thống nối đất chống sét thống