6.1. Nối đất bảo vệ
* Trong mạng điện thường có ba loại nối đất:
- Nối đất bảo vệ:để bảo đảm an toàn cho người và thiết bị.
- Nối đất làm việc (vận hành): như nối đất trung tính các máy biến áp, phụ thuộc vào trạng thái vận hành của hệ thống.
- Nối đất chống sét: có nhiệm vụ truyền dòng điện sét từ các bộ phận thu sét xuống đất.
Bất cứ loại nối đất nào cũng gồm các điện cực nối đất, dây nối đất, nối với nhau tạo thành một hệ thống nối đất và nối với thiết bị cần nối đất.
* Trong thực tế, nối đất có thể thực hiện theo các hình thức sau đây.
- Nối đất tập trung: Điện cực là các ồng sắt tròn có đường kính từ 4 – 6 cm, dài
2 – 3 m ( hoặc sắt góc tương ứng về kích thước) chôn thẳng đứng hoặc năm ngang
trong đất sâu khoảng 0,5 – 1 m
- Nối đất hình lưới: Để giảm điện áp bước, ta dùng hình thức nối đất hình lưới.
Cách thực hiện nối đất
- Nối đất tự nhiên
Là nối các đường ống kim loại như ống nước… (trừ các ống dẫn chất lỏng và khí dễ cháy) đặt trong đất, các kết cấu bằng kim loại của nhà, các công trình có nối đất, các vỏ bọc bằng chì và nhôm của cáp đặt trong đất. Khi xây dựng trang bị nối đất, trước hết cần phải sử dụng các vật nối đất tự nhiên có sẵn, điện trở nối đất này được xác định bằng cách đo thực tế tại chỗ. Trường hợp không kiểm tra thì có thể sử dụng các vật nối đất tự nhiên đó để giảm bớt điện trở nối đất, còn khi xác định điện trở nối đất phải căn cứ vào bộ phận nối đất nhân tạo.
- Nối đất nhân tạo
Thường thực hiện bằng các cọc thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật hay thép góc dài 2-3m đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên cách mặt đất khoảng 0,5-0,8 m (Bảng 6.1….).
Do có hiện tượng ăn mòn kim loại, các ống thép và các thanh thép dẹt hay thép góc có chiều dài > 4mm.
Dây nối đất: Dây nối đất > 1/3 tiết diện dây dẫn pha, thường dùng dây thép có tiết diện 120mm2, nhôm 35mm2 hoặc đồng 25mm2.
Bảng 6.1Các loại nối đất và hình thức nối đất Loại nối
đất Hình thức nối đất phận nổi đấĐộ sâu đặt bộ t (m)
Chống sét Tia (thanh) đặt nằm ngang nối đất bề mặtCọc đóng thẳng đứng (tính từ mặt đất đến đầu 0,50
mút trên cùng của cọc) 0,80
An toàn
làm việc Điện cực chôn năm ngang.Điện cực chôn thẳng đứng 0,5 - 0,8 0,8
6.2. Nối dây trung tính
Khi nối vỏ thiết bị điện đến dây trung tính bảo vê, gọi là bảo vệ dây trung tính. Khi có sự cố do cách điện bị hư hỏng thì sẽ tạo ra dòng ngắn mạch 01 pha, bảo vệ tác động cắt phần tử bị sự cố ra khỏi lưới điện. Do đó, nếu người tiếp xúc với thiết bị thì cũng không bị nguy hiểm do thời gian tồn tại dòng điện qua người nhỏ. Để đảm bảo an toàn bảo vệ phải tác động với thời gian ngắn khoảng 0,2s.
Điện trở của dây dẫn trung tính phải được xác định sao cho bảo vệ tác động chắc chắn khi sự cố. Nếu điện trở của dây trung tính càng nhỏ thì sự tác động của cầu chì càng đảm bảo. Tiết diện của dây trung tính chỉ cần nhỏ bằng 1/3 lần tiết diện của dây dẫn pha. Việc thực hiện bảo vệ bằng dây trung tính thuận tiện hơn so với bảo vệ bằng tiếp đất.
Các trường hợp nguy hiểm khi thực hiện bảo vệ nối dây trung tính.
Bảo vệ bằng tiếp đất nối dây trung tính chỉ áp dụng đối với lưới điện có trung tính trực tiếp nối đất.
Tránh nguy hiểm khi đứt dây của mạch trung tính.
Dây nối trung tính có thể bị đứt, khi đó các thiết bị không được bảo vệ. Để tránh trường hợp trên, tại một số điểm của lưới dây trung tính bảo vệ phải được tiếp đất phụ bằng các hệ thống tiếp đất phụ với điện trở tiếp đất < 4Ω.
Hệ thống tiếp đất phải được tính toán để đảm bảo hệ thống này làm việc độc lập, điện áp tiếp xúc không vượt quá 40V.
Bảo vệ phải tác động với thời gian < 0,2s.
Khi xảy ra sự cố, điện áp tiếp xúc bằng điện áp giáng trên dây trung tính mà dòng điện ngắn mạch lớn nên điện áp tiếp xúc khá lớn. Để đảm bảo an toàn bảo vệ phải tác động nhanh (< 0,2s) hoặc phải có tiếp đất phụ.
Tránh tai nạn do chạm giữa dây trung tính khi dây trung tính chạm vào dây pha. Sự tiếp xúc sẽ nguy hiểm khi dây trung tính không nối với lưới trung tính bảo vệ, mà dây trung tính ở phía thiết bị tiếp xúc với dây dẫn pha. Khi đó, vỏ thiết bị chịu một điện áp bằng với điện áp của lưới điện đối với đất. Sự cố này thường xảy ra khi sử dụng thiết bị cầm tay hay thiết bị di động. Để khắc phục nhược điểm này ta phải thực hiện bảo vệ phụ hay còn gọi là tiếp đất lặp lại.
Tránh nguy hiểm do sử dụngdây trung tính vận hành làm đường dây trung tính bảo vê.
Đường dây cung cấp điện cho hộ tiêu thụ một pha thường bằng hai dây dẫn: dây dẫn pha và dây dẫn trung tính. Không được sử dụng dây trung tính vận hành làm dây trung tính bảo vệ, vì khi dây trung tính bị đứt vỏ thiết bị sẽ có điện áp rất nguy hiểm. Vì vậy phải có dòng dây trung tính bảo vệ riêng.
Các yêu cầu khi thực hiện bảo vệ:
Tiết diện cho phép
Tiết diện của dây dẫn trung tính cần phải được chọn sao cho dòng điện sự cố ít nhất phải > 3 lần dòng điện định mức của cầu chì đối với thiết bị sự cố gần nhất: Isc > 3Iđm; để đảm bảo được độ bền cơ khí đối với đường dây trên không, tiết diện của dây dẫn trung tính bảo vệ phải lớn hơn: 6mm2 đối với dây đồng, 16mm2 đối với dây nhôm; nếu dùng dây thép, thì tiết diện phải lớn hơn 15-20 lần tiết diện của dây đồng.
Đối với lưới bảo vệ dây trung tính, trung tính phải được tiếp đất lặp lại.
Tiết diện cho phép của dây dẫn chính nối đến hệ thống tiếp đất được dùng trong bảo vệ dây trung tính.
Điện trở nối đất an toàn:
- Điện trở của hệ thống tiếp đất bảo vệ đối với lưới điện cao áp≤ 0,5Ω. Trường hợp trạm biến áp và trạm phân phối ≤ 4Ω.
- Các biện pháp bảo vệ phụ: Ngoài việc thực hiện phương pháp nối vỏ thiết bị điện đến dây trung tính, có thể sử dụng các phương pháp phụ sau:
- Nối đất các vỏ thiết bị điện:
Thực hiện nối đất phụ và liên kết phụ nối giữa vỏ các thiết bị với nhau thành một nhóm những phần tử dẫn điện tốt. Như vậy, nếu đường dây chính nối đến trung tính bị hư hỏng, dòng điện sự cố sẽ có đường khác về trung tính.
Những dụng cụ điện cầm tay, dùng các thiết bị bảo hộ như găng tay, ủng cách điện…như biện pháp an toàn phụ.
Việc lựa chọn các biện pháp bảo vệ an toàn phụ, trước tiên phải sử dụng các phần tử nối đất tự nhiên.
Để tránh trường hợp nguy hiểm khi đứt dây trung tính, có thể nối đất lặp lại trung tính của đường dây trên không, nối đất lặp lại của dây trung tính được thực hiện ở những địa điểm sau:
Dọc theo chiều đài đường dây cứ 250m nối đất lặp lại một lần. Điểm cuối của đường dây.
Điểm đường dây có phân nhánh khi nhánh rẽ >250m.
Lưới điện hạ áp dùng cáp thì không cần có nối đất lặp lại vì cáp thường có dây trung tính riêng hoặc dùng vỏ kim loại của cáp làm dây trung tính…
Trị số điện trở tản của nối đất lặp lại Rl < 10Ω. Khi công suất nguồn < 100kVA và có số điểm nối đất lặp lại >3, điện trở nối đất lặp lại <30Ω.
Ngoài ra, trong lưới điện 3 pha, khi đứt dây trung tính nếu tải các pha không đối xứng thì pha có tải thấp sẽ có điện áp lớn hơn điện áp định mức, có thể bằng điện áp dây. Vì vậy có thể làm hỏng cách điện của thiết bị.
Ở bất kỳ trường hợp nào cũng cần phải tôn trọng điều kiện: điện trở của hệ thống tiếp đất Rd không được vượt quá giá trị 4Ω; riêng đối với lưới điện hầm mỏ là 2Ω.
Dùng thiết bị, phương tiện bảo vệ an toàn lao động
Như chương I đã nêu, các thiết bị, phương tiện bảo vệ an toàn điện; nay chúng ta xem xét cấu tạo và cách sử dụng các phương tiện bảo vệ an toàn đó:
- Sào cách điện:
Sào cách điện dùng trực tiếp đóng mở cầu dao cách ly, đặt nối đát di động, thí nghiệm cao áp; gòm 3 phần: phần cách điện, phần làm việc và phần cầm tay. Độ dài của sào phụ thuộc vào điện áp bảo vệ; điện áp càng cao thì sào càng dài như trên Bảng
6.2. Khi sử dụng sào cách điện cần đứng trên bệ cách điện, tay đeo găng cao su, chân đi giày cao su.
Bảng.6.2. Tham số của sào cách điện
Điện áp định mức của sào (KV) Độ dài của phần cách
điện (m)
Độ dàicầm tay (m)
Dưới 1KV Không có tiêu chuẩn Tùy theo thiết bị
Trên 1 KV dưới 10 KV 1,0 0,5
Trên 10 KV dưới 35 KV 1,5 0,7
Trên 35 KV dưới 110 KV 1,8 0,9
Trên 110 KV dưới 220 KV 3,0 1,0
Kìm cách điện
Kìm cách điện dùng để đặt và lấy cầu chì, đẩy các nắp cách điện bằng cao su. Kìm là phương tiện dùng với điện áp dưới 35 KV; gồm 3 phần: phần làm việc, phần cách điện và phần cầm tay.
Bảng 6.3. Tham số của kìm cách điện Điện áp định mức của
kìm (KV)
Độ dài của phần
cách điện (m) Độ dài cầm tay (m)
10 KV 0,45 0,15
35 KV 0,75 0,2
- Găng tay điện môi, giày ống, đệm lót
Dùng cùng với thiết bị điện, được sản xuất phù hợp với qui trình và tiêu chuẩn bảo vệ an toàn điện.
- Bệcách điện
Bệ cách điện có kích thước khoảng 750 x 750 mm và không quá 1500 x 1500
mm, làm bằng gỗ tấm ghép. Khoảng cách giữa các tấm gỗ không quá 25 mm; chiều khoảng cách tới sàn nhỏ hơn 100 mm.
- Thiết bị thử điện di động
Thiết bị thử điện di động dùng kiểm tra có điện áp hay không và để định pha. Dụng cụ có bóng đèn nêon; đèn sáng có dòng điện dung đi qua (có điện áp). Kích thước thiết bị phụ thuộc vào điện áp, kích thước tối thiểu như sau (Bảng 6.4):
Bảng 6.4. Tham số của thiết bị thử điện Điện áp định mức
của thiết bị (KV) Độ dài giá đỡ (mm)
Độ dài cầm tay (mm) Độ dài chung (mm) Dưới 10 KV 320 110 680 10 - 35 KV 510 120 1060
Khi dùng thiết bị thử điện, chỉ tiếp cận tới thiết bị được thử tới một khoảng cách cần thiết để có thể thấy đèn neon sáng. Chạm vào thiết bị được thử chỉ khi cần và khi không có điện áp.
Khi dùng ở điệnáp thấp dưới 0,4 KV, ta hay dùng bút thử điện; khi thử ta chạm đầu bút thử điện vào phần cần kiểm tra điện áp.
Thiết bị bảo vệ nối đất tạm thời di động
Bảo vệ nối đất tạm thời di động là phương tiện bảo vệ khi làm việc ở những ngắt mạch điện nhưng dễ có khả năng đưa điện áp nhầm vào nơi đó, hoặc dễ bị xuất hiện điên áp bất ngờ trên chúng.
Cấu tạo là những dây dẫn ngắn mạch pha, cần nối với các chốt để nối vào phần mang điện. Chốt phải chịu được lực điện động khi có dòng ngắn mạch. Các đây dẫn
làm bằng đồng tiết diện không bé hơn 25 mm2. Chốt phải có chỗ để tháo dây ngắn mạch bằng đòn.
Nối đất chỉ được thực hiện khi đã kiểm tra không có điện áp. Cách đầu: Đầu tiên nối đầu cuối của thiết bị bảo vệ này vào đất;
Sau khi kiểm tra điện áp; khi không có điện áp thì đấu đầu cuối kia của thiết bị bảo vệ vào mạch cần bảo vệ.
Khi tháo thiết bị bảo vệ thì thực hiện các bước trên theo thứ tự ngược lại. Các vật chắn tạm thời và nắp đậy bằng cao su
Các vật chắn tạm thời bảo vệ người lao động không bị chạm vào điện áp. Những vật này làm bình phong ngăn cách, chiều cao chừng 1800 mm. Vật lót cách điện phải làm bằng vật mềm, không cháy (cao su, tectolit, bakelit v.v.v). Dùng ở nơi điện áp thấp hơn 10 KV. Bao đậy bằng cao su để cách điện dao cách ly phải được chế tạo sao cho dễ đậy và tháo đễ dàng bằng kìm.