Nghiên cứu đánh giá và đề xuất một số giải pháp nhằm đảm bảo an toàn điện giật khi vận hành các mạng điện hạ áp 660v công ty than mạo khê tkv

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ VĂN HÙNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHẰM ĐẢM BẢO AN TOÀN ĐIỆN GIẬT KHI VẬN HÀNH CÁC MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 660V CÔNG TY THAN MẠO KHÊ - TKV LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ VĂN HÙNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHẰM ĐẢM BẢO AN TOÀN ĐIỆN GIẬT KHI VẬN HÀNH CÁC MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 660V CÔNG TY THAN MẠO KHÊ - TKV LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN HANH TIẾN HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung trình bày thân tơi thực Tất số liệu thu thập, kết tính tốn trung thực, khách quan chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày……tháng… năm………… Tác giả luận văn VŨ VĂN HÙNG 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 MẠO KHÊ, ĐƠNG TRIỀU, QUẢNG NINH 1.1 Mơi trường làm việc thiết bị điện mỏ hầm lò Mạo Khê, Đông Triều, Quảng Ninh 1.2 Đặc điểm mạng điện hạ áp khu vực mỏ hầm lò Mạo Khê, Đông Triều, Quảng Ninh 1.3 Thông số cách điện mạng hạ áp 660V so với đất mỏ hầm lị Mạo 10 Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh Chương 2: ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN AN TOÀN ĐIỆN GIẬT MẠNG 18 ĐIỆN HẠ ÁP MỎ HẦM LỊ MẠO KHÊ, ĐƠNG TRIỀU, QUẢNG NINH 2.1 Tóm lược an tồn điện giật mỏ 18 2.2 Tính tốn trị số dịng điện giật người chạm trực tiếp vào pha 30 mạng điện hạ áp 660V 2.3 Tính tốn trị số dòng điện giật người chạm vào vỏ thiết bị điện có 40 điện “chạm vỏ”, vỏ tiếp đất bảo vệ Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ĐIỀU KIỆN 45 AN TOÀN ĐIỆN GIẬT ĐỐI VỚI MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 660V MỎ MẠO KHÊ, ĐÔNG TRIỀU, QUẢNG NINH 3.1 Các giải pháp chung 45 3.2 Giải pháp nối đất bảo vệ 46 3.3 Giải pháp bảo vệ rò điện 48 3.4 Giải pháp tổ chức cấu trúc mạng phối hợp với bảo vệ rò điện 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1 Thống kê số lượng, nguồn gốc xuất xứ rơle rò sử dụng mạng điện hạ áp mỏ Mạo Khê, Đông Triều, Quảng Ninh 1.2 Thơng số cấu hình mạng điện hạ áp hầm lị 660V mỏ Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh 1.3 Các thơng số cấu hình mạng hạ áp hầm lị 660V điển hình mỏ Mạo 10 Khê, Đơng triều, Quảng Ninh 1.4 Kết tính tốn thơng số cách điện mạng điện hạ áp 660V mỏ 14 hầm lị Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh 1.5 Thơng số cách điện mạng hạ áp hầm lò 660V mỏ Mạo Khê, Đông 16 Triều, Quảng Ninh 2.1 Các mức tác động dòng điện thể người 19 2.2 Giá trị lớn cho phép dòng điện an tồn lâu dài tần số cơng 21 nghiệp 2.3 Cơng thức tính dịng điện an tồn khoảnh khắc Ia.k 22 2.4 Đường dòng điện qua thể người 24 2.5 Sự phụ thuộc giá trị điện trở thể người vào điện áp tiếp xúc trạng 26 thái da 2.6 Quan hệ giá trị điện áp tiếp xúc dịng điện an tồn khoảnh 27 khắc tương ứng với thời gian tác động cho phép dòng qua người 2.7 Điện áp tiếp xúc dòng điện qua người lớn cho phép chế độ 27 làm việc bình thường thiết bị điện 2.8 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 27 tiếp 2.9 Điện áp tiếp xúc dòng điện qua người lớn cho phép chế độ 28 cố thiết bị điện sinh hoạt, điện áp đến 1000V tần số 50Hz 2.10 Điện áp tiếp xúc Utx dòng điện qua người In lớn cho phép 29 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 1000V trung tính cách ly 2.11 Kết tính trị số dịng qua người khơng bù bù hồn tồn 37 thành phần điện dung dòng rò (Ud =660V, Rn = 1000Ω) 2.12 Bội số dòng rò qua người trường hợp khơng bù bù hồn 39 tồn thành phần điện dung dịng điện rị 2.13 Kết tính tốn dịng điện qua người tiếp xúc với vỏ thiết bị có 42 điện “chạm vỏ”, vỏ nối đất bảo vệ 3.1 Thông số kỹ thuật máy biến áp khu vực 53 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình Tên hình vẽ, đồ thị Trang 1.1 Sơ đồ đo thông số cách điện mạng sử dụng vôn kế ampe kế 12 (Phương pháp MGI) 2.1 Sơ đồ tính tốn dịng qua người chạm vào pha mạng điện 31 ba pha 2.2 Sơ đồ tính tốn dịng qua người chạm vào pha mạng điện ba 32 pha có trung tính cách ly 2.3 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc điện trở tới hạn điện dung 36 mạng so với đất 2.4 Nguy hiểm điện giật chạm vào thiết bị điện có điện “chạm vỏ” 41 cách điện bị chọc thủng 3.1 Sơ đồ nguyên lý bù thành phần điện dung dòng điện rò qua thể 50 người điện cảm cuộn cản rơle rò loại YAKИ 3.2 Sơ đồ nguyên lý rơle rò YAKИ 51 3.3 Sơ đồ thay tính tốn dịng điện rị pha mạng hạ áp mỏ hầm lò 54 3.4 Mơ hình tính tốn dịng điện pha 56 3.5 Đồ thị biểu diễn hàm ir=f(t) Ir=f(t) không bù thành phần điện 57 dung dòng điện rò 3.6 Đồ thị biểu diễn hàm ir=f(t) Ir=f(t) bù thành phần điện dung 57 dòng điện rò nấc 10 H 3.7 Đồ thị biểu diễn hàm ir=f(t) Ir=f(t) bù thành phần điện dung 58 dòng điện rò nấc 18 H 3.8 Đồ thị biểu diễn hàm Ir=f(t) bù thành phần điện dung dịng điện rị khơng bù 58 3.9 Sơ đồ mô quan hệ Ir=f(L) ứng với giá trị N khác 60 không bù bù thành phần điện dung dòng điện rò 3.10 Đồ thị Ir=f(L) ứng với giá trị N khác không bù thành 60 phần điện dung dòng điện rò 3.11 Đồ thị Ir=f(L) ứng với giá trị N khác bù thành phần điện 61 dung dòng điện rò nấc 18H 3.12 Đồ thị Ir=f(L) ứng với giá trị N khác bù thành phần điện 61 dung dòng điện rò nấc 18H 3.13 Đồ thị Ir=f(L) ứng với giá trị N khác bù thành phần điện 62 dung dòng điện rò nấc 10H 3.14 Đồ thị Ir=f(L) ứng với giá trị N khác bù thành phần điện 62 dung dòng điện rò nấc 10H 3.15 Vùng vận hành đảm bảo an toàn điện giật trường hợp bù thành phần điện dung dòng điện rò 63 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 toàn 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 Mạo Khê, Đơng Triều, 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 Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài là: mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mạo Khê, Đơng Triều, 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 Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh Nội dung đề tài  Tổng quan mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh  Đánh giá điều kiện an toàn điện giật mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mạo Khê, Đơng Triều, 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 Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh  Kết luận kiến nghị 52 cho thỏa mãn điều kiện cộng hưởng, khắc phục nhược điểm phương pháp bù tĩnh nói Điện cảm cuộn cản rơle rò AЗAK-660 dùng để bù điện dung mạng đến 1µF/pha Do đặc điểm mạng hạ áp hầm lị Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh có điện trở cách điện tác dụng thấp (5,145÷8,995kΩ/pha), trình độ vận hành không cao, thiết bị đấu vào mạng điều kiện độ ẩm cao, bụi bẩn nhiều ảnh hưởng đến điện trở cách điện toàn mạng Để phù hợp với thực tế vận hành mạng, rơle rị phải có đặc tính bảo vệ rị có khả biến dạng nhiều Điện dung tất mạng lớn điện dung tới hạn nên rơle rị phải có mạch bù thành phần điện dung dòng rò Mặt khác, điều kiện làm việc mỏ hầm lị Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh khắc nghiệt thiết bị điện nên rơle rị phải có cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy Dựa vào kết tính tốn thông số điện dung mạng hạ áp hầm lị Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh chương rút kết luận sau: Hầu hết mạng điện hạ áp mỏ hầm lò Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh có điện dung C>0,07μF nên để đảm bảo an toàn điện giật cần phải tiến hành bù thành phần điện dung dòng rò Đối với mạng có điện dung pha so với đất đến 0,5μF/pha sử dụng phương pháp bù tĩnh rơle rò YAKИ, đấu vào cực cực cuộn cản để bù dòng dung rò mạng điện thích hợp Đối với mạng điện có điện dung pha cao so với đất từ 0,5÷1μF/pha sử dụng phương pháp bù tĩnh rơle rò YAKИ, đấu vào cực cuộn cản để bù dòng dung rò mạng điện thích hợp 3.4 Giải pháp tổ chức cấu trúc mạng phối hợp với bảo vệ rò điện 3.4.1 Tính tốn dịng điện rị pha mạng điện hạ áp mỏ hầm lị Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh Đối tượng nghiên cứu nhiệm vụ tính tốn Đối tượng nghiên cứu mạng hạ áp hầm lị 660V điển hình mỏ Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh có thơng số kỹ thuật sau: 53 - Điện áp dây định mức: Ud=660V; - Tổng chiều dài mạng L=789 m - Số thiết bị đấu vào mạng N=9 cái; - Chiều dài cáp từ máy biến áp đến thiết bị xa Lxn=554 m; - 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, % io, % 2,4 1,3 ΔPn, ΔPo, kW kW 2,5 0,580 Nhiệm vụ tính tốn bao gồm: tính tốn dịng điện rò pha, nghiên cứu ảnh hưởng thơng số mạng đến giá trị dịng điện rị pha xác định vùng vận hành mạng điện hạ áp mỏ đảm bảo điều kiện an toàn điện giật Mơ hình tính tốn Để thuận tiện q trình nghiên cứu đảm bảo tính tổng qt, cần giả định sau: Tình trạng cách điện thiết bị điện sử dụng mạng hạ áp 660V mỏ Mạo Khê, Đông Triều, Quảng Ninh trạng thái ổn định giai đoạn nghiên cứu thực nghiệm gần nên tính tốn sử dụng công thức [12]: Gcđ = (0,0063.N + 0,35).10-3, S Ccd = (0,825 L + 0,14 ).10-6, F 54 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 Mạo Khê, Đông Triều, Quảng Ninh giống nhau; Ảnh hưởng điều kiện vi khí hậu đến TBĐ mạng điện hạ áp mỏ Mạo Khê, Đông Triều, Quảng Ninh giống nhau; Tổng trở thể người điện trở tác dụng Rr: R = 1000(Ω) Sơ đồ thay tính tốn dịng điện rò pha mạng hạ áp mỏ hầm lò hình 3.3 [7] Rr Lba Rba Lcap i1 Ir Rcd i2 Ccd u  U m sin(t   ) i3 Cb Rb Lb Hình 3.3 Sơ đồ thay tính tốn dịng điện rò 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 không đảm bảo điều kiện an toàn 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 nằm vùng giới hạn đường cong với hệ trục tọa độ giới hạn trục tung trục hoành + Khi thực bù nấc 10H (đặt cuộn cản bù YAKИ nấc 2), vùng vận hành đảm bảo điều kiện an toàn điện giật nằm vùng giới hạn đường cong với trục hoành 64 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 Mạo Khê, Đơng Triều, 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 Mạo Khê, Đông Triều, Quảng Ninh Các mạng điện hạ áp mỏ đa số mạng điện ngắn có điện trở cách điện thấp từ 5,145 ÷ 8,995 (k/fa), điện dung cách điện từ 0,133 ÷ 0,507(F/pha) Nếu khơng 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 lò, thực giải tốn liên quan, tìm quy luật thay đổi giá trị dòng 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 số mạng hạ áp (7/43) 18H, mạng hạ áp lại (36/43) 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 Mạo Khê, Đông Triều, Quảng Ninh Để nâng cao hiệu bảo vệ rơle rò cần đặc biệt ý đến việc nâng cao giá trị điện trở cách điện 65 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 66 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 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 Hanh Tiến (2008), Giáo trình Điện mỏ, Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội Nguyễn Hanh Tiến (2010), Giáo trình Kỹ thuật an tồn điện phịng chống cháy nổ, Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội Nguyễn Hanh Tiến (2005), Nghiên cứu phòng ngừa nổ khí mỏ dịng điện mạng điện xoay chiều từ mỏ than hầm lò Vùng Quảng Ninh Luận án Tiến sĩ kỹ thuật Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội 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 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 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ VĂN HÙNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHẰM ĐẢM BẢO AN TOÀN ĐIỆN GIẬT KHI VẬN HÀNH CÁC MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 660V CÔNG TY THAN. .. 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 Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh Nội dung đề tài  Tổng quan mạng điện hạ áp 660V. .. hạ áp mỏ hầm lị Mạo Khê, Đơng Triều, 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