- Phân theo số lượng dây
4. Phân tích an toàn trong mạng có trung tính trực tiếp nối đất
nối đất
4.1. ý nghĩa của việc nối đất trung tính
Nối dất trung tính nhằm giảm bớt sự nguy hiểm do chạm đất gây nên giữ không cho điện áp của các dây pha đối với đất tăng lên lúc xảy ra chạm đất.
Phân tích y nghĩa và mục đích nói trên:
Giả thiết cho mạng điện như hình vẽ , khi xảy ra chạm đất pha A còn người chạm vào pha B
Điện trở ở chỗ pha A chạm đất gị là Rfđ
Sự phân bố điện áp của pha A: UA = U0+ Ufđ = Iđr0 + IđRfđ
Nếu coi r0 = 0 thì U0 = 0 => Ufđ = UA
=> Điện áp đặt vào người Ung + U0 = UB => Ung=UB- U0 = UB
Như vậy với r0 = 0 khi xảy ra chạm đất mà ta chạm phải pha cách điện còn tốt (pha B) thì điện áp đặt lên người là điện áp pha chứ kô phải điện áp giống như trong mạng trung tính cách điện. Do đó khi tính toán thiết kế cách điện thì chỉ cần tính toán đến điện áp pha mà không phải tính đến điện áp dây do đó chí phí sẽ giảm.
Một ưu điểm nữa là lúc chạm đất ngắn mạch 1 pha => dòng chạm đất sẽ rất lớn=> thiết bị bảo vệ sẽ cắt mạch điện=>giảm bớt sự nguy hiểm do dòng chạm đất gây lên.
Tuy nhiên trên thực tế, vận hành với điều kiện với r0 = 0 rất khó thực hiện, khi đó điện áp pha sẽ phân bố trên r0 và Rfđ. Điện áp tại điểm chạm đất là: Ufđ = Iđ.Rfđ và điện áp tại thứ cấp máy biến áp: U0= I0.r0 => điện áp đặt vào người: Ung =Ub – U0 hay Ung = UAB - Ufđ >Uf
Nói cách khác thì về trị số: B B B B ng U U U U U U U U U 2 2 0 0 0 0 0 2 0 + −2. cos120 = + + = Với: cos1200 = -1/2
Như vậy: Điện áp đặt vào người và điện áp của hai pha còn lại sẽ lớn hơn điện áp pha
4.2. Phân tích các trường hợp khi tiếp xúc trong mạng có TTtrực tiếp nối đất trực tiếp nối đất
4.2.1. Chạm vào 2 dây pha
Khi đó giá trị dòng điện chạy qua cơ thể người là: ng ng U I R = U: Là điện áp của mạng = Ud
Rng: Điện trở của cơ thể người
Rõ ràng trường hợp này dòng điện đi qua cơ thể người là lớn nhất. Tuy nhiên trường hợp này thực tế ít gặp.
Ở trường hợp này điện áp đặt lên người là điện áp pha. Giá trị dòng điện chạy qua cơ thể người được xác định.
ng ng U I R = U: là điện áp của mạng = Uf
Như vậy ở trường hợp này điện áp đặt lên cơ thể người là điện áp pha tức là giảm đi 3 lần so với điện áp đặt vào cơ thể người trong trường hựp trước. Tuy nhiên mức độ vẫn rất nguy hiểm.
Giá trị dòng điện chạy qua cơ thể người được xác định theo biểu thức: Ing = ( ng 0)
U3 R +R 3 R +R
R0 là điện trở của hệ thống nối đất.
Nhưng R0 thường rất nhỏ và nằm trong khoảng (0,5 - 10)Ω, tức là nhỏ hơn rất nhiều so với điện trở của cơ thể người (R0 << Rng) nên có thể bỏ qua và một cách gần đúng có thể xác định dòng điện qua cơ thể người:
ph ng ng ng U U I R 3R = = -> nguy hiểm
=> Đây là trường hợp xảy ra rất thường xuyên trong thực tế. Vì vậy cần hết sức lưu ý đề phòng.
4.3. Mạng với điện áp trên 1000V
Mạng cao áp như 110KV, 220KV về phương tiện an toàn mà nói rất khuyến khích nối đất trung tính. Vì khi nối đất trung tính cách điện đối với đất có thể giảm thấp, như vậy sẽ kinh tế. Ngoài ra, nếu không nối đất, nếu xảy ra chạm đất 1 pha thì thường kéo dài rất lâu vì dòng điện dung rất bé nên rơle sẽ không tác động. Do đó ở gần chỗ chạm đất sẽ xuất hiện sự phân bố điện áp rất nguy hiểm và điện áp phân bố này tồn tại rất lâu. Ngược lại nếu có trung tính trực tiếp nối đất thì với các cấp điện áp kể trên dùng điện chạm đất sẽ rất lớn đủ để thiết bị bảo vệ tác động và cắt sự cố.
Tuy nhiên về mặt an toàn mà nói thì ở trạng thái bình thường của mạng điện này khi chạm vào một pha mức độ nguy hiểm đều như nhau dù là trực tiếp có nối đất hay cách điện với đất không ảnh hưởng gì đến việc lựa chọn một chế độ làm việc của trung tính. Một nhược điểm của mạng là nếu vỏ thiết bị bị chọc thủng, dòng điện đi vào thiết bị nối đất làm việc và nối đất bảo vệ là rất lớn, khi chạm vỏ hay chạm đất trong mạch điện chỉ còn dòng điện thứ tự không. Dòng ổn đinh ngắn mạch một pha trong mạng 110KV trị số hàng ngàn A. Như vậy, để đảm bảo tính ổn định nhiệt cho hệ thống nối đất thì hệ thống này phải làm rất tốn kém, có tính đầu tư lớn.
Mặt khác trên hệ thống nối đất sẽ có thế hiệu lớn đối với đất, thế hiệu này có truyền sang mạng U < 1000V cũng rất nguy hiểm vì ở mạng này người thường xuyên phải tiếp xúc với điện. Có thể khắc phục tình trạng này bằng cách nối đất riêng rẽ cho hai mạng điện.
Đối với mạng 35 KV không có trung tính cách điện hoặc nối đất qua cuộn bù điện dung làm cho thiết bị nối đất dễ dàng hơn.
4.4. Với mạng U < 1000V
Với mạng U < 1000 V ta chạm vào 1 pha của mạng là thường xuyên xảy ra. Vì thế khi chọn chế độ trực tiếp đối với đất là phải rất thận trọng vì dòng điện chạm đất khép kín qua mạch vòng có điện trở tất bé (vì bỏ qua Rn thì trong mạch ngoài của điện trở chỉ còn điện trở của nối đất làm việc, điện trở này rất