Giáo trình Dây không bảo vệ và hệ thống chống sét cho căn hộ (Nghề Điện công nghiệp)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: DÂY KHƠNG BẢO VỆ VÀ HỆ THỐNG CHỐNG SÉT CHO CĂN HỘ NGHỀ ĐÀO TẠO: ĐIỆN CƠNG NGIỆP (Áp dụng cho trình độ: Trung cấp) LƯU HÀNH NỘI BỘ NĂM 2017 Lời nói đầu Việc tổ chức biên soạn giáo trình phục vụ cho đào tạo cố gắng lớn nhà trường giáo viên nhằm bước thống nội dung dạy học cho giáo viên tổ mơn Nội dung của giáo trình xây dựng sở kế thừa nội dung giảng dạy giáo viên, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa Giáo trình biên soạn có nhiều hình ảnh thực tế phù hợp với trình độ nhận thức học sinh có trình độ văn hóa 9/12 trở lên, dễ hiểu bổ sung nhiều kiến thức mở rộng thêm cho nội dung học Giáo trình trình bày gồm bài: Bài : Khái niệm an toàn điện Bài : Các biện pháp an toàn điện Bài 3: Thiết bị nối đất tính tốn điện trở nối đất Bài : Một số khái niệm liên quan đến chống sét Bài 5: Các thiết bị chống sét đánh thẳng Bài 6: Các biện pháp chống sét đánh thẳng Bài 7: Các biện phấp chống tác dụng thứ cấp sét Bài 8: Tính tốn điện trở tản vật nối đất chống sét Bạn đọc giáo viên trường tìm thấy nhiều điều bổ ích giáo trình Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình khơng tránh khỏi khiếm khuyết Hy vọng nhận góp ý giáo viên trường bạn đọc để giáo trình biên soạn tiếp có chất lượng tốt Xin chân thành cảm ơn Lời nói đầu MỤC LỤC Bài : Khái niệm an tồn điện Tác dụng nguy hiểm dịng điện qua người phân loại nhà theo an toàn điện Phân loại mạng điện theo kiểu nối đất điểm trung tính nguồn điện Khái niệm điện trở tản vật nối đất, điện áp tiếp xúc điện áp bước Bài : Các biện pháp an toàn điện Nối vỏ thân kim loại thiết bị điện với dây trung tính Nối vỏ thân kim loại thiết bị điện với đất Kết hợp nối đất, vỏ thân kim loại thiết bị điện với dùng máy cắt so lệch Bài 3: Thiết bị nối đất tính tốn điện trở nối đất Thiết bị nối đất Tính tốn điện trở nối đất thiết bị nối đất Chọn thiết bị nối đất Kiểm tra Bài : Một số khái niệm liên quan đến chống sét Sự hình thành sét thơng số dịng điện sét Tác dụng sét Bài 5: Các thiết bị chống sét đánh thẳng Cột thu sét phạm vi bảo vệ cột thu sét Dây thu sét phạm vi bảo vệ dây thu sét Lưới thu sét Bài 6: Các biện pháp chống sét đánh thẳng 1 Đối với cơng trình cấp 2 Đối với cơng trình cấp 3 Đối với cơng trình cấp 4 Phương pháp lắp đặt lắp đặt hệ thống Kiểm tra Bài 7: Các biện phấp chống tác dụng thứ cấp sét Chống cảm ứng tĩnh điện sét Trang Chống cảm ứng điện từ sét Chống xâm nhập điện áp cao sét từ ngồi vào cơng trình Bài 8: Tính tốn điện trở tản vật nối đất chống sét Yêu cầu chung nối dây mạch phân nhánh mạch Các bước nối dây mạch phân nhánh Các bước nối dây mạch Đấu nối dây dẫn mạch phân nhánh mạch Kiểm tra BÀI 1: KHÁI NIỆM AN TỒN ĐIỆN Tác dụng nguy hiểm dòng điện qua người phân loại nhà theo an toàn điện Khi tiếp xúc với mạng điện có dịng điện chạy qua thể người người chịu tác động dịng điện Có thể chia tác động dòng điện thể người làm hai loại: 1.1 Tác dụng nguy hiểm dịng điện qua người 1.1.1 Tác động kích thích: Phần lớn trường hợp chết người điện giật tác động kích thích gây nên Đặc điểm dịng điện qua người bé (25 100mA), điện áp đặt vào người không lớn lắm, thời gian dòng điện qua người tương đối ngắn (vài giây) Khi người chạm vào điện, điện trở người lớn, dòng điện qua người bé, tác động làm bắp thịt tay, ngón tay co quắp lại Nếu nạn nhân không rời khỏi vật mang điện điện trở người giảm dần dịng điện qua người tăng lên, tượng co quắp tăng lên Thời gian tiếp xúc với điện lâu nguy hiểm người khơng cịn khả tự tách khỏi vật mang điện dẫn đến tê liệt tuần hồn máu qua tim hơ hấp Một đặc điểm tác động kích thích khơng thấy rõ chỗ dịng điện vào người người bị nạn khơng có thương tích 1.2.1 Tác động chấn thương: Tác động chấn thương thường xảy người tiếp xúc với điện áp cao Khi người đến gần vật mang điện (6KV trở lên), chưa chạm phải điện áp cao sinh hồ quang điện Dòng điện hồ quang chảy qua người tương đối lớn Do phản xạ tự nhiên người nhanh, lúc người có khuynh hướng tránh xa vật mang điện, kết hồ quang chuyển qua vật nối đất gần đấy, dịng điện qua người thời gian ngắn, tác động kích thích khơng gây tê liệt tuần hồn máu hơ hấp, người bị nạn bị chấn thương hay chết bị đốt cháy da thịt Hồ quang điện sinh thao tác máy cắt, cầu dao có phụ tải lớn, hay ngắn mạch…Nhiệt độ tia hồ quang lớn (3000  6000oC), người đứng gần vùng tác dụng hồ quang bị tai nạn hồ quang điện gây Một phần thể bị huỷ hoại, vết thương hồ quang gây thường sâu khó chữa Cũng có trường hợp điện giật, dịng điện chưa trực tiếp làm tổn thương hay chết người co giật hay hoảng hốt mà nạn nhân rơi từ cao xuống đất nên bị chấn thương hay chết * Những yếu tố xác định tình trạng nguy hiểm người bị điện giật: Dòng điện chạy qua thể người làm co giật bắp thịt, phá hoại trình sinh lý bên thể dẫn đến tê liệt thần kinh, tê liệt tuần hồn máu, hơ hấp Tính chất tác hại dịng điện hậu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Trị số dòng điện giật, điện trở thể người, đường dòng điện qua thể người, thời gian tác dụng dịng điện, mơi trường xung quanh tình trạng sức khoẻ thể người - Điện trở người: Cơ thể người coi điện trở Lớp sừng da (dày 0,05  0.08 mm) có điện trở lớn nhất, xương có điện trở tương đối lớn, cịn thịt máu có điện trở bé Khi người tiếp xúc vào vật mang điện, da khơ ráo, khơng có thương tích điện trở người đến 10000 Ω đến 100000Ω Nếu lớp sừng da điện trở người khoảng (800  1000)Ω Điện trở người trị số cố định mà thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu tình trạng da (da hay bẩn, khơ hay ẩm), chiều dày lớp sừng, diện tích áp suất tiếp xúc, điện áp tần số dòng điện, trạng thái thần kinh người Thời gian tác dụng dòng điện lâu, điện trở người giảm xuống da bị nóng, mồ nhiều - Trị số dòng điện qua người Như phân tích ta thấy rằng, nguy hiểm người dòng điện chạy qua người Qua kết phân tích tai nạn điện xảy thực tế rút tác động dòng điện thể người sau: Tác động dòng điện thể người Dòng điện Dòng điện xoay chiều tần số (mA) 50  60 Hz Dòng điện chiều 0,5  1,5 Bắt đầu thấy tê ngón tay Khơng có cảm giác 23 Ngón tay tê mạnh Khơng có cảm giác 57 Bắp thịt tay co lại rung Đau kim đâm thấy nóng  10 Tay khó rời vật mang điện rời được, ngón tay, khớp tay, Nóng tăng lên mạnh bàn tay cảm thấy đau 20  25 Tay khơng thể rời vật mang điện, Nóng tăng lên có đau tăng lên, khó thở tượng co quắp 50  80 Hô hấp bị tê liệt, tim đập mạnh 90  100 Hô hấp bị tê liệt, kéo dài giây Hơ hấp bị tê liệt tim bị tê liệt ngừng đập Rất nóng, bắp thịt co quắp, khó thở Từ bảng ta thấy rằng, với trị số dòng điện định , tác động vào thể người khơng thay đổi Trong điều kiện bình thường với tần số 50 Hz dòng điện xoay chiều an toàn người phải bé 10 mA, dòng điện chiều phải bé 50 mA - Thời gian điện giật: Khi thời gian dòng điện chạy qua người tăng lên, ảnh hưởng phát nóng, lớp sừng da bị chọc thủng làm cho điện trở người giảm xuống dịng điện qua người tăng lên nguy hiểm Khi dịng điện qua người thời gian ngắn tính chất nguy hiểm phụ thuộc vào nhịp đập tim Mỗi chu kỳ co giãn tim khoảng giây, thời gian khoảng 0,1 giây tim nghỉ làm việc (giữa trạng thái co giãn) Ở thời điểm tim nhạy cảm với dịng điện qua Nếu thời gian dịng điện lớn giây trùng với thời điểm tim nghỉ nói Thí nghiệm cho thấy dù dịng điện lớn (gần 10A) qua người mà không gặp thời điểm nghỉ tim khơng nguy hiểm Căn vào lý luận giải thích mạng điện cao áp 110 KV, 35 KV, 60 KV, KV…tai nạn điện gây dẫn đến trường hợp tim ngừng đập hay ngừng hô hấp Với điện áp cao, dòng điện xuất trước người chạm vào vật mang điện, nạn nhân chưa kịp chạm vào vật mang điện hồ quang phát sinh dịng điện qua lớn (có thể đến vài A) Dịng điện tác động mạnh vào người gây cho thể người phản xạ phòng thủ mãnh liệt tránh xa vật mang điện, kết hồ quang bị dập tắt chuyển sang vật dẫn điện gần đấy, dòng điện qua người tồn khoảng vài phần giây Với thời gian ngắn làm cho tim ngừng đập hay ngừng hô hấp Ở vùng da bị đốt cháy tạo lớp cách điện thân người, lớp cách điện ngăn cách dòng điện qua người hiệu Tuy nhiên kết luận điện áp cao khơng gây nguy hiểm cho người dịng điện qua người thời gian ngắn hồ quang điện đốt cháy nghiêm trọng làm chết người - Đường dòng điện qua người Tùy theo đường dòng điện vào thể người mà mức độ nguy hiểm khác Ta lấy dòng điện qua tim để đánh giá mức độ nguy hiểm đường dòng điện qua người Điều chủ yếu có phần trăm dịng điện tổng qua tim quan hô hấp Thực nghiệm cho thấy: + Dòng điện từ tay sang tay có 3,3% dịng điện tổng qua tim + Dịng điện từ tay trái sang chân có 6,7% dịng điện tổng qua tim + Dòng điện từ tay phải sang chân có 3,7% dịng điện tổng qua tim + Dịng điện từ chân sang chân có 0,4% dịng điện tổng qua tim Như dòng điện nguy hiểm người phụ thuộc vào trường hợp bị điện giật Nguy hiểm trường hợp dòng điện từ tay trái xuống chân lượng dịng điện qua tim lớn ( 6,7%) Tuy nhiên ta khơng nên cho dịng điện từ chân sang chân khơng nguy hiểm ta chịu điện áp bước hai chân người bắp bị co rút lại làm ngã xuống, lúc sơ đồ mạch điện khác đi, mức độ nguy hiểm lớn - Tần số dòng điện Tần số dòng điện xoay chiều có ảnh hưởng nhiều đến tai nạn điện Qua nghiên cứu thấy rằng, với tần số 50 60 Hz nguy hiểm Tần số cao nguy hiểm Tần số 500.000 Hz khơng giật gây bỏng - Mơi trường xung quanh Nhiệt độ đặc biệt độ ẩm có ảnh hưởng đến điện trở người vật cách điện, làm thay đổi dịng điện qua người Hiện nước ta điện sử dụng rộng rãi xí nghiệp, cơng trường, nông trường, từ thành thị đến nông thôn, số người tiếp xúc với điện ngày nhiều Vì vấn đề an toàn điện trở thành vấn đề quan trọng công tác bảo hộ lao động Thiếu hiểu biết an toàn điện, không tuân theo quy tắc kỹ thuật an tồn điện gây tai nạn Khác với loại máy khí, nguy hiểm điện nhiều khó phát giác quan nghe, nhìn, ngửi mà biết tiếp xúc với phần tử mang điện, xong lúc bị chấn thương trầm trọng, người Chính cần hiểu khái niệm an tồn điện 1.2 Phân loại xí nghiệp theo an tồn điện Mơi trường xung quanh bụi, độ ẩm , nhiệt độ, …ảnh hưởng lớnđến nạnđiện giật theo quyđịnh an tồnđiện xí nghiệp (hay nơiđặt thiết bị điện) chia Nơi (Xí nghiệp) nguy hiểm: Đó nơi có yếu tố sau : Ẩm (độ ẩm tương đốI khơng khí vượt q 75% thờI gian dài Có bụI dẫnđiện (bụI dẫn điện bám vào dây dẫn , hay lọt vào thiết bị điện) Có nền,sàn nhà dẫn điện (sàn kim loại, đất, bê tong cốt thép gạch) - Có nhiệt độ cao (nhiệt độvượt 35 0C thờI gian dài ngày đêm Những nơi mà ngườiđồng thời tiếp xúc với bên kết cấu kim loại nhà cửa, máy móc, thiết bị…đã nối đất bên vỏ kim loạI thiết bị điện b.Những nơi (Xí nghiệp) đặc biệt nguy hiểm nơi có yếu tố sau: Rất ẩm: độ ẩm tương đối khơng khí xấp xỉ 100% (Trần, tường, sàn nhà đồ vật nhà có đọng sương) Mơi trường có hoạt tính hố học: Thường xun hay thờI gian dàichứa hơi, khí,chất lỏng dẫn đến phá huỷ cách điện phận mang điện thiết bị điện Đồng thời có từ hai hay nhiều yếu tố nơi nguy hiểm kể trên, ví dụ vừa ẩm vừa có sàn nhà dẫn điện Nơi it nguy hiểm: Là nơi không thuộc loại Phân loại mạng điện theo kiểu nối đất điểm trung tính nguồn điện 2.1 Nối đất bảo vệ a Khái niệm chung Bảo vệ nối đất biện pháp bảo vệ an toàn áp dụng từ lâu Bảo vệ nối đất nối tất phần kim loại thiết bị điện kết cấu kim loại mà xuất điện áp cách điện bị hư hỏng với hệ thống nối đất b Mục đích, ý nghĩa nối đất bảo vệ - Mục đích: Bảo vệ nối đất nhằm bảo vệ an toàn cho người người tiếp xúc với thiết bị bị chạm vỏ cách giảm điện áp vỏ thiết bị xuống trị số an toàn - Chú ý: Ở ta hiểu chạm vỏ tượng pha bị hỏng cách điện có tiếp xúc điện với vỏ thiết bị - Ý nghĩa: Để hiểu rõ ý nghĩa bảo vệ nối đất ta xét mạng điện đơn giản sau Giả sử thiết bị điện nối vào mạch điện xoay chiều pha (hay chiều) hình vẽ Vỏ thiết bị nối đất, nghĩa nối với ống kim loại hay kim loại chơn đất, có điện trở tản Rđ, cách điện thiết bị bị chọc thủng dịng điện tản đất Iđ Nếu người tiếp xúc với vỏ thiết bị điên, người chịu tác dụng dòng điện Ing Gọi R1, R2 điện trở cách điện dây dẫn đất; Rng điện trở người 2 U R1 Thiết bị Rđ Rng Ing Iđ R2 R2 U Rđ R1 Rng U ng Hình2.9 Hình Xét sơ đồ tương đương hình b ta thấy: Ung = U - UR2 (2.7) Mà Ing = IR2 - Iđ - IR1 I ng  U R2 R2  U ng Rd  (2.8) U ng R1 (2.9) Trong R2, R1, cố định nên dòng điện qua người phụ thuộc lớn vào điện trở nối đất Dòng điện Iđ lớn dịng điện Ing nhỏ hay Rđ nhỏ Ing nhỏ khả an tồn cao Vậy để đảm bảo an toàn cho người, vỏ thiết bị điện phải nối đất Trong tài liệu quy trình hành, trị số điện trở R0 quy định sau: - Đối với thiết bị điện áp tới 1000 V lưới điện có điểm trung tính cách điện với đất: trị số điện trở Rđ khơng q 4, cho phép tới 10 công suất nguồn 100KVA - Đối với thiết bị điện áp 1000 V lưới trung tính cách điện với đất + Khi nối đất bảo vệ sử dụng riêng cho thiết bị điện 1000V, trị số điện trở Rđ xác định theo Rđ  250/Id  + Khi nối đất bảo vệ sử dụng chung cho thiết bị điện 1000V, trị số điện trở Rđ xác định theo Rđ  125/Id  - Đối với thiết bị điện áp 1000 V có trung tính trực tiếp nối đất Điện trở nối đất quy định   c Phạm vi bảo vệ nối đất Bảo vệ nối đất áp dụng với tất thiết bị có điện áp >1000V lẫn thiết bị có điện áp 1000V bảo vệ nối đất phải áp dụng trường hợp, không phụ thuộc vào chế độ làm việc trung tính loại nhà cửa Đối với thiết bị có điện áp < 1000V việc có áp dụng bảo vệ nối đất hay không phụ thuộc vào chế độ làm việc trung tính Khi trung tính cách điện đất phải áp dụng bảo vệ nối đất cịn trung tính nối đất thay bảo vệ nối đất biện pháp bảo vệ nối dây trung tính Trong mạng có trung tính cách điện đất điện áp < 1000V tùy theo điện áp áp mà chia trường hợp sau: Bộ phận thu sét thép trịn có   12 [mm] đầu nhọn có tráng kẽm Bộ phận dẫn sét dây thép có   [mm] nối từ phận thu sét tới phận nối đất Bộ phận nối đất cọc thép thép hàn với chơn đất để phân tán dịng điện sét vào đất b Phạm vi bảo vệ cột thu sét  Phạm vi bảo vệ cột thu sét đứng riêng rẽ (cột thu lôi đơn) h hx 1,6h rx Hình 7.4 Phạm vi bảo vệ cột thu sét Phạm vi bảo vệ cột thu sét đứng riêng rẽ hình nón cong tròn xoay đỉnh trùng với đỉnh kim, đáy hình trịn Ở độ cao hx bất kỳ, bán kính bảo vệ cột thu sét rx xác định công thức sau đây: - Với chiều cao h ≤ 30 [m] rx  1,6.h.h a hhx [m] (3.49) Trong đó: h - Chiều cao cột thu lơi, [m] rx - Bán kính phạm vi bảo vệ mức hx, [m] hx - Chiều cao cơng trình cần bảo vệ, [m] - Chiều cao hiệu dụng cột thu lôi = h - hx [m] - Với chiều cao h > 30 [m] rx  1,6.h.h a hhx P [m] (3.50) Trong đó: P - Hệ số hiệu chỉnh P Suy ra: 5,5 h rx  8,8.h.h a (h  h x ) h [m] (3.51)  Phạm vi bảo vệ cột thu sét kép, tạo cột thu sét cao h ho hx 1,6h l 2b x Hình 7.5 Phạm vi bảo vệ hai cột chống sét cao Độ cao đường đặc tính bảo vệ: ho  h - l h - Chiều cao cột thu lôi, [m] l: - Khoảng cách cột thu lôi, [m] [m] Khi h > 30 [m], suy độ cao đường đặc tính bảo vệ: ho  h - Trong đó: P - Hệ số hiệu chỉnh P 5,5 h l 7.P [m] (3.52) h l Bề rộng vùng bảo vệ xác định: 2b x  a 4rx 14 h  l a [m] (3.53) c Một số điểm cần ý bảo vệ chống sét đánh trực tiếp Cột thu sét đặt độc lập đặt thiết bị cần bảo vệ Những cột độc lập làm thép ống, độ cao lớn 20 [m] làm cột hàn khung mắt cáo Để tránh tượng mang áp cao vùng nối đất xấu, không dùng dây néo để giữ cột thu lôi Để đảm bảo tiếp xúc tốt, nói chung điểm tiếp xúc phải hàn, dùng bulơng để giữ chỗ nối phải có tiết diện gấp đơi tiết diện dây Các dây dẫn sơn tráng kẽm (Zn) để tránh han rỉ Phải định kỳ kiểm tra mạng lưới chống sét, vào kỳ trước mùa mưa Ngoài ra, cần ý khoảng cách cần thiết cột thu sét vật bảo vệ Nói chung tất vật bảo vệ phải nằm trọn vẹn phạm vi bảo vệ cột thu sét, đồng thời chúng phải cách cột thu sét khoảng định (hình 7.6) Cột thu sét h lkk Vật bảo vệ hx lđ Hình 7.6 Khoảng cách cột thu sét vật bảo vệ Điều kiện cần thiết để chọn khoảng cách không khí đất cột thu sét vật bảo vệ: lkk  0,3.Rxk + 0,1hx [m] lđ  0,5.Rxk [m] lkk - Là khoảng cách tối thiểu khơng khí, [m] Rxk - Là điện trở nối đất xung kích thu sét, [] hx - Là độ cao vật bảo vệ, [m] lđ - Là khoảng cách tối thiểu đất (giữa cực nối đất cột thu sét vật bảo vệ), [m] 2.3 Chống xâm nhập điện áp cao sét từ ngồi vào cơng trình Trong vận hành, cố cắt điện sét đánh vào đường dây tải điện không chiếm tỷ lệ lớn toàn cố Hệ thống điện Để bảo vệ chống sét cho đường dây, tốt treo dây chống sét toàn tuyến đường dây Song biện pháp tốn kém, dùng cho tuyến đường dây (110220) [kV] cột sắt cột bê tông cốt sắt Đường dây tải điện không điện áp từ 35 [kV] trở xuống cột sắt hay cột bê tơng cốt sắt bảo vệ dây chống sét toàn tuyến Để tăng cường khả chống sét cho đường dây đặt chống sét ống tăng thêm bát sứ nơi cách điện yếu, cột vượt cao, chỗ giao chéo với đường dây khác, đoạn tới trạm Các cột đường dây 35 [kV] từ (110220) [kV] phải nối đất Những đường dây yêu cầu mức an toàn liên tục cung cấp điện cao tốt dùng đường dây cáp Dây chống sét: Tuỳ theo cách bố trí dây dẫn cột, treo hai dây chống sét  Cấu tạo nguyên lý làm việc Khe hở phóng điện (cịn gọi chống sét sừng) thu lôi đơn giản gồm hai điện cực dây thép đường kính 10 [mm] dạng sừng dê, điện cực nối với dây dẫn điện, điện cực lại nối xuống đất qua khe hở phụ (hình 7.7) Khoảng cách điện cực gọi khoảng cách bảo vệ, khoảng cách phụ thuộc vào điện áp mạng điện, tham khảo (bảng khoảng cách khe hở bảo vệ hình sừng.) Ba sừng phía gắn vào cột (hoặc xà) tiếp địa chung Để đề phịng chim đậu gây kín mạch, người ta làm thêm khe hở phụ đường dây tiếp địa Khe hở bảo vệ đặt gần trước vật bảo vệ cho có sóng khe hở làm việc trước sóng áp vào vật bảo vệ áp tới Khi làm việc bình thường khe hở cách ly phần tử mang điện (dây dẫn) với đất Khi có sóng áp chạy đường dây, khe hở phóng điện phóng điện qua truyền xuống đất Khoảng cách khe hở bảo vệ hình sừng Điện áp định mức trạm [kV] Khe hở bảo vệ [mm] 10 820 1540 2550 10 15 Khe hở phụ [mm]  Ưu, nhược điểm phạm vi ứng dụng * Ưu điểm: Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ * Nhược điểm: - Khơng có phận dập hồ quang nên làm việc bảo vệ Rơle tác động cắt mạng điện - Đặc tính Vơn (V) -giây (s) dốc nên không bảo vệ máy điện có cách điện thấp như: Máy biến áp, máy phát điện * Phạm vi ứng dụng: - Thường đặt nơi xung yếu đường dây chỗ giao đường dây, đoạn đường dây trước nối với trạm biến áp - Chỉ dùng làm bảo vệ phụ sơ đồ chống sét phần tử Hệ thống điện sử dụng làm phận thiết bị chống sét khác Bài 8: Tính tốn điện trở tản vật nối đất chống sét Mục tiêu: - Đấu nối xác mạch phân nhánh mạch vẽ thiết kế - Đảm bảo tiêu kỹ thuật mỹ thuật - Phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo công việc 2.Nội dung bài: 2.1 Yêu cầu chung nối dây mạch phân nhánh mạch  Cấu tạo nguyên lý làm việc Chống sét ống thiết bị chống sét có cấu tạo đơn giản hiệu tháo sét tốt, dùng để chống sét lan truyền đường dây, bảo vệ cho thiết bị trạm Us TBA Udư Đường dây S1 Điện cực Vỏ S2 Hình 7.8 Chống sét ống (PT) Chống sét ống gồm khe hở phóng điện S1 S2 Trong S2 đặt ống làm vật liệu sinh khí Phibrơ Bakêlit Phinipơlát U đm [kV] S1 [mm] 10 22 35 Bảo vệ phối hợp 15 20 80 120 Bảo vệ độc lập 10 15 40 60 Khi xuất sóng q điện áp khe hở phóng điện S1 S2 phóng điện để dẫn dịng điện sét xuống đất Dưới tác động Hồ quang, chất sinh khí bị phát nóng sản sinh nhiều khí làm cho áp suất ống tăng cao (tới hàng chục atm) thổi tắt hồ quang  Ưu, nhược điểm * Ưu điểm: Chế tạo dễ dàng, giá thành tương đối thấp * Nhược điểm: Khả dập tắt hồ quang hạn chế dòng sét lớn, hồ quang không dập tắt gây ngắn mạch tạm thời, thiết bị bảo vệ rơle tác động cắt mạch không cần thiết  Đặc điểm chống sét ống - Khả dập hồ quang chống sét ống phụ thuộc vào khe hở kích thước ống - Ứng với khoảng cách định, đường kính ống định, dập hồ quang dịng điện định 2.2 Các bước nối dây mạch phân nhánh  Cấu tạo nguyên lý làm việc Chống sét van thiết bị chống sét tốt, có độ tin cậy cao dùng phổ biến để bảo vệ cho trạm biến áp, trạm phân phối máy phát điện Chống sét van gồm hai phần tử chính: Chuỗi khe hở phóng điện chuỗi điện trở phi tuyến (điện trở làm việc) đặt vỏ sứ cách điện + Chuỗi khe hở phóng điện làm đồng + Chuỗi điện trở phi tuyến chế tạo vật liệu Vilít - SiO2 dày ~ 10 [cm] (  = 104106 [Ωm]) CSV Điện cực (Cu) SiC ( = 10-2 [Ωm]) Mica [mm] Hình 7.9 Chống sét van (PB) Khi xuất sóng điện áp khí chuỗi khe hở phóng điện, dòng điện sét dẫn qua điện trở phi tuyến để dẫn dòng điện sét xuống đất Điện trở phi tuyến có đặc điểm đặt điện áp lớn điện trở có trị số nhỏ cho dòng điện qua cách dễ dàng, điện áp đặt nhỏ điện trở có trị số lớn ngăn cản dịng điện khơng cho qua Hay nói cách khác Chống sét van cho dòng điện lớn (khi điện áp cao) qua ngăn cản dòng điện nhỏ (khi điện áp thấp) Từ đặc điểm mà có tên gọi chống sét van hay PB  Ưu, nhược điểm phạm vi ứng dụng * Ưu điểm: - Duy trì điện áp dư tương đối ổn định có dịng điện lớn - Dập tắt hồ quang cách dễ dàng nhờ có điện trở phi tuyến * Nhược điểm: Chế tạo phức tạp, giá thành cao * Phạm vi ứng dụng: Được dùng để bảo vệ điện áp khí thiết bị trạm quan trọng (đặc biệt trạm biến áp điện lực máy phát điện) Các bước nối dây mạch 2.3 Hình 7-10: Giới thiệu cấu gắn cột thu lơi lên tường tồ nhà hay cơng ~4500-500 trình a) 1000 G G A A 500 ~ 500 ~ 800 ≥ 400 300 b) 500 Hình 7.10 Cơ cấu gắn cột thu lơi loại CM lên tường tồ nhà hay cơng trình a) Gắn lên tường gạch; b) Gắn lên đường bê tông cốt thép; Thanh cột thu lôi loại CM; Cơ cấu để gắn cột thu lơi Hình 7.11: Giới thiệu bảo vệ chống sét cho trạm điện phân dây chống sét (cịn gọi thu lơi ăng ten) Khoảng cách Sđ = 0,3 SB cần thiết để tránh di chuyển điện cao sét đến liên hệ ngầm đất Khoảng cách SB xác định phần dây chống sét Ở đây, dây chống sét để bảo vệ sét đánh thẳng, cịn để bảo vệ chống cảm ứng tĩnh điện ta đặt thêm lưới sắt mái nhà 25,0 Mặt SB Sđ 10000 h Mặt Sđ Sđ X 42000 Hình 7.11 Bảo vệ chống sét cho trạm điện phân thu lôi ăng ten Bộ nối đất bảo vệ chống cảm ứng tĩnh điện; Cột thu lôi ăng ten kim loại; Dây chống sét; Vũng bảo vệ độ cao h Hình 7.12 Giới thiệu bảo vệ chống sét cho ống khói Dây dẫn dòng e) a) I b ) g ) II 300 c) d Hình 7.12 Bảo vệ chống sét cho ống khói a) Ống kim loại; b) Ống gạch; c) Chi tiết đáy ống gạch; d) Chi tiết đáy ống kim loại; e, g) Phần ống khói với cột thu lơi; Nối tới vịng đất; Dây dẫn vịng; Cột thu lơi 2.4 Đấu nối dây dẫn mạch phân nhánh mạch a Khái niệm Nối đất có nghĩa nối phận kim loại có nguy tiếp xúc với dịng điện hư hỏng cách điện đến hệ thống nối đất Khi có nối đất, qua chỗ cách điện chọc thủng thiết bị nối đất có dịng điện ngắn mạch pha với đất điện áp đất vỏ thiết bị bằng: Uđ = Iđ Rđ [V] ĐC Uđ Rđ Hình 7.13 Hình vẽ người chạm tay vào thiết bị có điện áp Trong đó: Iđ - Địng điện pha chạm đất, [A] Rđ - Điện trở nối đất trang thiết bị nối đất, [] Trường hợp người chạm phải thiết bị có điện áp, dịng điện qua người xác định theo biểu thức: I R ng = d I R d ng Bởi Rđ