Nghiên cứu đánh giá và đề xuất một số giải pháp nhằm đảm bảo điều kiện an toàn điện giật khi vận hành các mạng điện hạ áp 660kv mỏ mông dương, cẩm phả, quảng ninh

bộ giáo dục đào tạo trờng đại học mỏ - địa chất VN VANG nghiên cứu ĐáNH GIá Và Đề XUấT MộT Số GIảI PHáP NHằM ĐảM BảO ĐIềU KIệN AN TOàN ĐIệN GIậT KHI VậN HàNH CáC MạNG ĐIệN Hạ áP 660V Mỏ MÔNG DƯƠNG, CẩM PHả, QUảNG NINH Ngành: Kỹ thuật điện MÃ số: 60520202 luận văn thạc sĩ kỹ thuật ngời hớng dẫn khoa học TS Ngun Hanh TiÕn Hµ néi - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi nội dung trình bày luận văn thân tơi thực Các số liệu, kết tính tốn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả luận văn Đỗ Văn Vang MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 660V MỎ MÔNG DƯƠNG, CẨM PHẢ, QUẢNG NINH 1.1 Môi trường làm việc thiết bị điện mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh 1.2 Đặc điểm mạng điện hạ áp khu vực mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh 1.3 Thơng số cách điện mạng hạ áp 660V so với đất mỏ hầm 11 lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh Chương ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN AN TOÀN ĐIỆN GIẬT MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP MỎ HẦM LỊ MƠNG DƯƠNG,CẨM PHẢ, QUẢNG NINH 2.1 2.2 Tóm lược an tồn điện giật mỏ Tính tốn trị số dịng điện giật người chạm trực tiếp vào 20 32 pha mạng điện hạ áp 660V 2.3 Tính tốn trị số dịng điện giật người chạm vào vỏ thiết bị điện có điện “chạm vỏ”, vỏ tiếp đất bảo vệ Chương NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ĐIỀU KIỆN AN TOÀN ĐIỆN GIẬT ĐỐI VỚI MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 660V MỎ MÔNG DƯƠNG, CẨM PHẢ, QUẢNG NINH 45 3.1 Các giải pháp chung 50 3.2 Giải pháp nối đất bảo vệ 51 3.3 Giải pháp bảo vệ rò điện 53 3.4 Giải pháp tổ chức cấu trúc mạng 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng 1.1 Thống kê số lượng, nguồn gốc xuất sứ rơle rò sử dụng mạng điện hạ áp mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh 1.2 1.5 Kết tính tốn thơng số cách điện mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh Thơng số cách điện mạng hạ áp hầm lị 660V mỏ Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh 2.1 Các mức tác động dòng điện thể người 2.2 Giá trị lớn cho phép dịng điện an tồn lâu dài tần số cơng nghiêp 2.3 Cơng thức tính dịng điện an toàn khoảnh khắc Ia.k 2.4 Đường dòng điện qua thể người 2.5 Sự phụ thuộc giá trị điện trở thể người vào điện áp tiếp xúc trạng thái da 2.6 15 19 21 23 24 26 28 29 Điện áp tiếp xúc dòng điện qua người lớn cho phép chế độ làm việc bình thường thiết bị điện 2.8 11 Quan hệ giá trị điện áp tiếp xúc dịng điện an tồn khoảnh khắc tương ứng với thời gian tác động cho phép dòng qua người 2.7 Tổng hợp thơng số cấu hình mạng hạ áp hầm lị 660V mỏ Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh 1.4 Thơng số cấu hình mạng điện hạ áp hầm lị 660V mỏ Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh 1.3 Trang 29 Điện áp tiếp xúc lớn cho phép chế độ cố thiết bị điện sản xuất, điện áp lớn 1000V tần số 50Hz, trung tính nối đât trực tiếp 29 2.9 Điện áp tiếp xúc dòng điện qua người lớn cho phép chế độ cố thiết bị điện sinh hoạt, điện áp đến 1000V tần số 50Hz 2.10 30 Điện áp tiếp xúc Utx dòng điện qua người In lớn cho phép chế độ cố thiết bị điện sản xuất có điện áp đến 1000V trung tính nối đất trực tiếp cách ly có điện áp lớn 31 1000V trung tính cách ly 2.11 Kết tính trị số dịng qua người khơng bù bù hồn tồn thành phần điện dung dịng rị (Uf =380V, Rn = 1000Ω) 2.12 Bội số dòng rò qua người trường hợp không bù bù hồn tồn thành phần điện dung dịng điện rị 2.13 42 Kết tính tốn dịng điện qua người tiếp xúc với thiết bị có điện “chạm vỏ”, vỏ nối đất bảo vệ 3.1 40 Thông số kỹ thuật máy biến áp khu vực 47 58 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình Tên hình vẽ, đồ thị Trang 1.1 Sơ đồ đo thơng số cách điện mạng sử dụng vôn kế ampe kế 13 (Phương pháp MGI) 2.1 Sơ đồ tính tốn dịng qua người chạm vào pha mạng 33 điện ba pha 2.2 2.3 Sơ đồ tính tốn dịng qua người chạm vào pha mạng điện ba pha có trung tính cách ly Đồ thị biểu diễn phụ thuộc điện trở tới hạn điện dung 35 39 mạng so với đất 2.4 Nguy hiểm điện giật chạm vào thiết bị điện có điện"chạm 46 vỏ" cách điện bị chọc thủng 3.1 Sơ đồ nguyên lý bù thành phần điện dung dòng điện rò 55 3.2 Sơ dồ nguyên lý rơle rò YAKИ 56 3.3 59 3.4 Sơ đồ thay tính tốn dịng điện rị pha mạng hạ áp mỏ hầm lị Mơ hình tính tốn dòng điện pha 3.5 Đồ thị biểu diễn hàm ir=f(t) Ir=f(t) không bù thành phần 62 61 điện dung dòng điện rò 3.6 Đồ thị biểu diễn hàm ir=f(t) Ir=f(t) bù thành phần điện dung 62 dòng điện rò nấc 10 H 3.7 Đồ thị biểu diễn hàm ir=f(t) Ir=f(t) bù thành phần điện dung 63 dòng điện rò nấc 18 H 3.8 Đồ thị biểu diễn hàm Ir=f(t) bù thành phần điện dung dòng 63 điện rị khơng bù 3.9 Sơ đồ mơ quan hệ Ir=f(L) ứng với giá trị N khác 65 3.10 Đồ thị Ir=f(L) ứng với giá trị N khác không bù thành 65 phần điện dung dòng điện rò 3.11 Đồ thị Ir=f(L) ứng với giá trị N khác không bù thành 66 phần điện dung dòng điện rò nấc 18H 3.12 Đồ thị Ir=f(L) ứng với giá trị N khác bù thành phần 66 điện dung dòng điện rò nấc 18H 3.13 Đồ thị Ir=f(L) ứng với giá trị N khác bù thành phần 67 điện dung dòng điện rò nấc 10H 3.14 Đồ thị Ir=f(L) ứng với giá trị N khác bù thành phần 67 điện dung dòng điện rò nấc 10H 3.15 Vùng vận hành đảm bảo an toàn điện giật trường hợp bù thành phần điện dung dịng điện rị 68 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Sản xuất than tương lai chủ yếu tập trung vào khai thác hầm lò Sản xuất than hầm lị phải đảm bảo an tồn, đảm bảo an tồn điện giật cho người mối quan tâm hàng đầu Trong điều kiện môi trường mỏ khắc nghiệt, thiết bị cũ,…vấn đề nghiên cứu giải pháp nhằm đảm bảo điều kiện an toàn điện giật mạng điện hạ áp mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh đề tài mang tính thời cấp thiết Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá, đề xuất số giải pháp nhằm đảm bảo điều kiện an toàn điện giật vận hành mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài là: mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh Phạm vi nghiên cứu đề tài: nghiên cứu giải pháp nhằm đảm bảo an toàn điện giật cho người vận hành mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm phả, Quảng Ninh Nội dung đề tài − Tổng quan mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh − Đánh giá điều kiện an toàn điện giật mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh − Nghiên cứu đề xuất giải pháp nhằm đảm bảo điều kiện an toàn điện giật mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh − Kết luận kiến nghị Phương pháp nghiên cứu − Thống kê số liệu thực tế sử lý số liệu − Ứng dụng phần mềm mô Matlab-Simulink để nghiên cứu điều kiện đảm bảo an toàn điện giật mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đề tài nghiên cứu đánh giá điều kiện an toàn điện giật vận hành mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh đề xuất biện pháp đảm bảo an toàn điện giật mạng điện vận hành, đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn Cơ sở tài liệu Luận văn thực dựa sở tài liệu sau: − Các sơ đồ nguyên lý cung cấp điện mạng điện hạ áp 660V mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh; − Bảng số liệu đo kiểm tra tình trạng nối đất hàng quý thiết bị điện mạng điện hạ áp 660V cơng ty; − Các cơng trình nghiên cứu an toàn điện giật nước nước ngoài; − Quy phạm trang bị điện (TCVN 2328, ) Quy phạm an toàn điện Cấu trúc luận văn Luận văn gồm chương, 19 bảng, 20 hình vẽ trình bày 72 trang Sau nội dung luận văn 58 - Điện áp dây định mức: Ud=660V; - Tổng chiều dài mạng L=1,2 km - Số thiết bị đấu vào mạng N=13 cái; - Chiều dài cáp từ máy biến áp đến thiết bị xa Lxn=0,793 km; - Mạng cáp dùng cáp đồng, tiết diện S=70mm2 (giả thiết không đổi suốt chiều dài), suất điện kháng xo=0,07Ω/km, điện trở suất ρo =0,02(Ω.mm2)/m - Để bảo vệ rò điện bù thành phần điện dung dòng rò mạng điện hạ áp,sử dụng rơle rò YAKИ-660 với nấc đặt cuộn bù sau: + Nấc 1: Không bù; + Nấc 2: Lb=10 H, Rb=200Ω, sau gọi nấc bù 10H; + Nấc 3: Lb=18 H, Rb=300Ω, sau gọi nấc bù 18H - Thông số kỹ thuật máy biến áp khu vực thống kê bảng 3.1 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật máy biến áp khu vực Mã hiệu KBSGZY 400 Sdm, U1dm,, U2dm,, kVA kV kV 400 0,69/0,4 Un, % 2,4 io, % 1,3 ∆Pn, ∆Po, kW kW 2,5 0,580 Nhiệm vụ tính tốn bao gồm: tính tốn dịng điện rị pha, nghiên cứu ảnh hưởng thông số mạng đến giá trị dòng điện rò pha xác định vùng vận hành mạng điện hạ áp mỏ đảm bảo điều kiện an tồn điện giật Mơ hình tính tốn Để thuận tiện q trình nghiên cứu đảm bảo tính tổng quát, cần giả định sau: −Tình trạng cách điện thiết bị điện sử dụng mạng hạ áp 660V mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh trạng thái ổn định giai đoạn nghiên cứu thực nghiệm gần nên tính tốn sử dụng cơng thức [14]: Gcd =(0,3746 + 0,011N).10-3, S Ccd = (0,78 + 0,2933L).10-6, F 59 −Các mạng điện hạ áp 660V trang bị rơle rò YAKИ-660 ; −Mạng điện pha đối xứng; −Mức độ trang bị, sử dụng kỹ thuật mạng điện hạ áp khu vực mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh giống nhau; −Ảnh hưởng điều kiện vi khí hậu đến TBĐ mạng điện hạ áp mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh giống nhau; −Tổng trở thể người điện trở tác dụng Rr: R = 1000(Ω) Sơ đồ thay tính tốn dịng điện rị pha mạng hạ áp mỏ hầm lị hình 3.3 Rr Lba Rba Lcap i1 Ir Rcd i2 Ccd u = U m sin(ωt + ϕ ) i3 Cb Rb Lb Hình 3.3 Sơ đồ thay tính tốn dịng điện rị pha mạng hạ áp mỏ hầm lò Giả thiết coi rẳng tổng trở pha máy biến áp cáp nhỏ nhiều so với tổng trở cách điện pha (Zba.cáp Ia.k = 100 mA, tức khơng đảm bảo điều kiện an tồn điện giật - Khi thực bù nấc 18H (đặt cuộn cản bù YAKИ nấc 3), vùng vận hành đảm bảo điều kiện an toàn điện giật với số thiết bị tổng chiều dài mạng chọn nằm vùng giới hạn đường cong với hệ trục tọa độ đường thẳng đứng qua giá trị km, tức vùng ABCD hình 3.15 + Khi thực bù nấc 10H (đặt cuộn cản bù YAKИ nấc 2), vùng vận hành đảm bảo điều kiện an toàn điện giật với số thiết bị tổng chiều dài mạng chọn nằm vùng giới hạn đường cong với hệ trục tọa độ đường thẳng đứng qua giá trị km, tức vùng A1B1CD hình 3.15 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Nghiên cứu đánh giá thực trạng tìm giải pháp nhằm đảm bảo an toàn điện giật mạng hạ áp mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh đề tài có tính thực tiễn khoa học Những kết nghiên cứu luận văn thể điểm sau đây: 1) Nghiên cứu tổng quan mạng điện hạ áp 660V mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh, mạng điện hạ áp mỏ đa số mạng điện ngắn có điện trở cách điện thấp từ 3,819 ÷ 7,371 (k/fa), in dung cỏch in t 0,126 ữ 0,719(àF/pha) Nu không trang bị biện pháp đảm bảo an tồn điện giật người chạm trực tiếp vào pha mạng điện bị nguy hiểm điện giật 2) Phân tích nguy hiểm điện giật người lao động làm việc mỏ hầm lị, thực giải tốn liên quan, tìm quy luật thay đổi giá trị dịng điện rò qua người điều kiện cụ thể Kết tính tốn cho thấy: Để đảm bảo an toàn điện giật cho người vận hành mạng điện hạ áp cần sử dụng biện pháp tổng hợp giới thiệu chương Trong có biện pháp nối đất bảo vệ bảo vệ khỏi rò điện rơle rò Khi thực bảo vệ khỏi rò điện rơle rò, nấc bù hợp lý chọn cho đa số mạng hạ áp (48/58) 18H, số mạng hạ áp tương đối dài (10/58) chọn nấc bù 10H Với nấc bù hợp lý chọn, cần lựa chọn tổ hợp thông số cấu trúc mạng (N,L) cho chúng nằm vùng vận hành đảm bảo điều kiện an toàn điện giật (In ≤ Ia.k=100mA) giới thiệu chương 3, đảm bảo điều kiện an toàn điện giật vận hành II Kiến nghị 1) Kết nghiên cứu hữu ích, sở để tham khảo thiết kế hay cải tạo mạng hạ áp mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh Để nâng cao hiệu bảo vệ rơle rò cần đặc biệt ý đến việc nâng cao giá trị điện trở cách điện 70 cáp, sử dụng biện pháp chặt bỏ đầu cáp nối đến thiết bị điện với chiều dài đoạn cáp chặt bỏ phụ thuộc vào thời gian đưa cáp vào sử dụng mỏ, thay cáp đoạn cáp có điện trở thấp,… giảm tổng chiều dài nối mạng mạng điện hạ áp; Bên cạnh giải pháp kỹ thuật, cần tăng cường công tác kiểm tra, giám sát điều kiện đảm bảo an tồn điện giật mỏ Cùng với phải quan tâm đến việc tổ chức học tập, bồi dưỡng giáo dục ý thức phòng tránh tai nạn điện giật cho người lao động 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Quang Khánh (2008), Bảo hộ lao động Kỹ thuật an toàn điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Kim Ngọc Linh (2006), Nghiên cứu hình thức bảo vệ rị điện phù hợp với mạng điện hạ áp mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, Luận văn tiến sĩ kỹ thuật, Trường đại học Mỏ - Địa Chất Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa (2000), Nghiên cứu đánh giá cơng tác an tồn điện mỏ hầm lò Quảng Ninh Đề xuất giải pháp hữu hiệu nhằm đảm bảo an toàn vận hành thiết bị điện mỏ, Báo cáo đề tài cấp Bộ mã số B2000-36-60, Bộ Giáo Dục Đào Tạo Nguyễn Anh Nghĩa, Trần Bá Đề (2008), Điện Khí Hóa Mỏ, Nhà xuất Giao Thơng Vận Tải Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa, Nguyễn Hanh Tiến (2008), Giáo trình Tổ chức cung cấp điện mỏ, (dùng cho học viên cao học nghành Điện khí hóa mỏ), Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội Nguyễn Xuân Phú, Trần Thành Tâm (1997), Kỹ thuật an toàn điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Đức Quân (2010), Nghiên cứu đánh giá trạng đề xuất giải pháp nhằm đảm bảo điều kiện an toàn điện giật mạng điện hạ áp hầm lị Vùng Mơng Dương – Cẩm Phả, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội Nguyễn Đình Thắng (2005), Giáo trình an tồn điện, Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Nguyễn Hanh Tiến (2008), Giáo trình Điện mỏ, Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội 10 Nguyễn Hanh Tiến (2010), Giáo trình Kỹ thuật an tồn điện phịng chống cháy nổ, Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội 72 11 Nguyễn Hanh Tiến (2005), Nghiên cứu phịng ngừa nổ khí mỏ dòng điện mạng điện xoay chiều từ mỏ than hầm lò Vùng Quảng Ninh, Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội 12 Ngô Thanh Tuấn (2008), Nghiên cứu xác định thông số cách điện so với đất mạng hạ áp 660V mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội 13 Tập đồn cơng nghiệp than khống sản Việt Nam (2007), Quy phạm kỹ thuật an toàn hầm lò than diệp thạch, TCN 1406.2006, Hà Nội ... Quảng Ninh − Đánh giá điều kiện an toàn điện giật mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh − Nghiên cứu đề xuất giải pháp nhằm đảm bảo điều kiện an toàn điện giật mạng điện. .. GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ĐIỀU KIỆN AN TOÀN ĐIỆN GIẬT ĐỐI VỚI MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 660V MỎ MÔNG DƯƠNG, CẨM PHẢ, QUẢNG NINH 45 3.1 Các giải pháp chung 50 3.2 Giải pháp nối đất bảo vệ 51 3.3 Giải pháp bảo vệ... Quảng Ninh đề tài mang tính thời cấp thiết Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá, đề xuất số giải pháp nhằm đảm bảo điều kiện an toàn điện giật vận hành mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương,