Đây là Phương pháp đo điện trở đất dựa trên độ rơi điện áp, khi xuất hiện dòng xoay chiều I ta đo được giá trị Rx giữa 2 dây E(điện cực nối đất)
với H(điện cực dòng) và tìm ra độ lệch điện áp giữa điện cực nối đất E và điện cực S(P). Giá trị Rx được xác định bởi dòng xoay chiều I và độ lệch điện áp U
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý phương pháp đo vôn- ampe 2.4. Phương pháp điểm rơi điện áp 62%
Máy đo điện trở tiếp đất hoạt động trên nguyên lý Vôn - Ampe, máy gồm có nguồn phát dòng và mạch đo điện áp. Nguồn phát dòng điện nối ra ngoài bằng 2 điện cực C1 và C2 (hay E và H). Mạch đo điện áp nối ra ngoài bằng 2 điện cực P1 và P2 (hay ES và S). Đối với máy 3 điện cực thì điện cực C1 và P1 (hay E và ES) nối chung với nhau thành điện cực E.
Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo hoạt động của máy đo điện trởđất
Cách đo: Đóng điện cực dòng C2 (điện cực phụ) và điện cực áp P2 trên một đường thẳng với tổ tiếp đất cần đo với điều kiện khoảng cách từ tâm tổ tiếp đất đến điện cực dòng C2 bằng 3 đến 5 lần đường chéo D của tổ tiếp đất và khoảng cách từ tâm tổ tiếp đất đến điện cực áp P2 bằng 62% khoảng cách từ tâm tổ tiếp đất đến điện cực dòng C2.
Hình 2.7: Nguyên lý bố trí đo điện trở tiếp đất bằng phương pháp điểm rơi điện áp 62%
Trong phương pháp đo đã mô tả ở trên cần phải đảm bảo khoảng cách từ tâm của tổ tiếp đất đến điện cực dòng C2 bằng từ 3 đến 5 lần đường chéo của tổ tiếp đất để đảm bảo điện cực áp P2 nằm ngoài điện cực bán cầu tương đương của tổ tiếp đất.
Nguyên lý đo hoạt động theo nguyên lý Vôn - Ampe. Máy đo phát 1 dòng điện vào tổ tiếp đất qua mạch dòng điện C1, C2, dòng điện phát vào là dòng xoay chiều có tần số khác với tấn số của nguồn điện lưới để tránh ảnh hưởng nhiễu của dòng điện lưới gây ra, thôngthường người ta chọn tần số là 128Hz (xem bảng 1). Mạch điện áp sẽ đo điện thế dâng lên của tổ tiếp đất bằng mạch điện áp P1 và P2, giá trị điện trở của tổ tiếp đất đo được xác định bằng điện thế dâng lên của tổ tiếp đất chia cho dòng điện máy đo tạo ra chảy vào tổ tiếp đất.
2.5. Thao tác đo
Hình 2.8: Phương pháp đo 4 dây
Bước 1: Cắm 4 đầu dây có giắc kết nối: xanh, đen, vàng, đỏ vào cổng kết nối
tương ứng trên đồng hồ.
Đầu còn lại của dây xanh và dây đen kẹp vào phần vỏ thiết bị nối đất, đầu còn lại của dây vàng và dây đỏ kẹp vào thanh nối đất chữ T rồi lần lượt:
Dây vàng cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a (mét), Dây đỏ cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a(mét).
(Lưu ý : 2 đầu nối đất của 2 dây đỏ và vàng phải nối đất ở cùng 1 phía so với đồng hồ đo)
Bật máy bằng cách xoay núm vặn từ off lên các thang đo, ở đây ta sử dụng cho việc đo điện trở hệ thống nối đất nên ta vặn sang mức 20 ôm.
Bước 2: Ấn , đồng hồ hiển thị bảng SYSTEM MENU , Gồm có Review Data , Config Setting
Hình 2.9: Chế độ SYSTEM MENU
Ấn nút để chọn chế độ Config Setting, sau đó nhấn để vào chế độ CONFIG_SETTING, lúc này màn hình hiển thị:
Hình 2.10: Chế độ CONFIG_SETTING
Bước 3: Nhấn để vào phần cài đặt số dây cần đo, đồng hồ hiển thịbảng Wire:
Hình 2.11: Chế độ WIRE
Ở bảng này chúng ta có các phương pháp đo: 2-wire (phương pháp đo 2 dây)
3-wire (phương pháp đo 3 dây) 4-wire (phương pháp đo 4 dây) ρ ( đo điện trở của đất)
Bước 4: Ấn hoặc để lựa chọn phương pháp đo 4 dây 4-wire, sau đó nhấn để lựa chọn, màn hình hiển thị sẽ quay lại bảng của B3:
Hình 2.12: Chế độ CONFIG_SETTING
Hình 2.13: Màn hình chính Bước 5: Ấn nút Fress To Test để bắt đầu đo
2.5.2: Đo điện trở hệt thống nối đất với phép đo 3 dây
Hình 2.14: Phương pháp đo 3 dây
Bước 1: Cắm 3 đầu dây có giắc kết nối: xanh, vàng, đỏ vào cổng kết nối
tương ứng trên đồng hồ.
Đầu còn lại của dây xanh kẹp vào phần vỏ thiết bị nối đất, đầu còn lại của dây vàng và dây đỏ kẹp vào thanh nối đất chữ T rồi lần lượt:
Dây đỏ cắm cách nơi đặt đồng hồ đo 16m.
(lưu ý : 2 đầu nối đất của 2 dây đỏ và vàng phải nối đất ở cùng 1 phía so với đồng hồ đo)
Bật máy bằng cách xoay núm vặn từ off lên các thang đo, ở đây ta sử dụng cho việc đo điện trở hệ thống nối đất nên ta vặn sang mức 20 ôm.
Bước 2: Ấn , đồng hồ hiển thị bảng SYSTEM MENU Gồm có ReviewData,Config Setting
Hình 2.15: Chế độ SYSTEM MENU
Ấn nút để chọn chế độ Config Setting, sau đó ấn nút , đồng hồ hiển thịbảng CONFIG_SETTING:
Hình 2.16: Chế độ CONFIG_SETTING
Bước 3: Nhấn để vào phần cài đặt số dây cần đo, đồng hồ hiển thị bảng Wire:
Hình 2.17: Chế độ WIRE
Ở bảng này chúng ta có các phương pháp đo: 2-wire (phương pháp đo 2 dây)
4-wire (phương pháp đo 4 dây) ρ ( đo điện trở của đất)
Bước 4: Ấn hoặc để lựa chọn phương pháp đo 3 dây 3-wire, sau đó nhấn để lựa chọn, màn hình hiển thị sẽ quay lại bảng của B3:
Hình 2.18: Chế độ CONFIG_SETTING
Lúc này ta nhấn 2 lần để trở về màn hình chính
Hình 2.19: Màn hình chính Bước 5: Ấn nút Fress To Test để bắt đầu đo
Hình 2.20: Phương pháp đo điện trở suất của đất
Bước 1: Cắm 4 đầu dây có giắc kết nối: xanh, đen, vàng, đỏ vào cổng kết nối
tương ứng trên đồng hồ. Đầu còn lại của 4 dây kẹp vào Thanh nối đất chữ T rồi lần lượt:
Dây đen cắm ngay tại nơi đặt đồng hồ đo, Dây xanh cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a (mét), Dây vàng cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a(mét), Dây đỏ cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a(mét).
(Lưu ý : 4 đầu nối đất của 4 dây phải nối đất ở cùng 1 phía so với đồng hồ đo)
Bật máy bằng cách xoay núm vặn từ off lên các thang đo, ở đây ta sử dụng cho việc đo điện trở hệ thống nối đất nên ta vặn sang mức 20 ôm
Bước 2:Ấn , đồng hồ hiển thị bảng SYSTEM MENU , Gồm có Review Data , Config Setting
Hình 2.21: Chế độ SYSTEM MENU
Ấn nút để chọn chế độ Config Setting, sau đó ấn nút , đồng hồ hiển thị bảng CONFIG_SETTING:
Hình 2.22: Chế độ CONFIG_SETTING
Bước 3: Nhấn để vào phần cài đặt số dây cần đo, đồng hồ hiển thị bảng Wire:
Hình 2.23: Chế độ WIRE
Ở bảng này chúng ta có các phương pháp đo: 2-wire (phương pháp đo 2 dây)
3-wire (phương pháp đo 3 dây) 4-wire (phương pháp đo 4 dây) ρ ( đo điện trở của đất)
Bước 4: Ấn hoặc để lựa chọn phương pháp đo điên trở của đất ρ , sau đó nhấn để lựa chọn, màn hình hiển thị sẽ quay lại bảng của B3:
Hình 2.24: Chế độ CONFIG_SETTING
Hình 2.25: Màn hình chính Bước 5: Ấn nút Fress To Test để bắt đầu đo
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ĐIỆN TẠI KHOA CƠ ĐIỆN 3.1. Vật liệu nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là các hệ thống nối đất ở Khoa Cơ Điện trường Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam. Gồm hệ thống nối đất chống sét các toàn nhà,nối đất an toàn các thiết bị và nối đất làm việc các máy thí nghiệm.
3.2. Phương pháp nghiên cứu
để xác định hệ thống có bị rỉ sét ăn mòn không, tiến hành đo điện trở nối đất bằng dụng cụ đo điện trở nối đất chuyên dụng, phân tích số liệu và kiểm tra các thông số với tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam về nối đất trong hệ thống điện.
Sử dụng đồng hồ chuyên dụng Earth Resistance/Earth Resistivity Tester KEW 4106 để đo điện trở nối đất
Hình 3.1:Đồng hồ Kyoritsu KEW 4106 3.3. Nghiên cứu và đánh giá tình trạng an toàn điện
3.3.1. Nghiên cứu
Khảo sát các hệ thống nối đất, hệ thống chống sét có trong khu vực khoa Cơ Điện, các thiết bị đóng cắt bảo vệ như aptomat, cầu dao trong các phòng học, phòng thí nghiệm, các xưởng cơ khí.
Hình 3.2: Nối đất làm việc thiết bị
Hình 3.4: Nối Đất Chống Sét Tháp Nước và Văn Phòng Khoa
Hình 3.5: Hệ thống thanh nối đất và chống sét Nhà thực tập sửa chữa máy
Sử dụng đồng hồ đo Kyoritsu KEW 4016 để đo điện trở nối đất của các hệ thống nối đất, điện trở suất của đất em thu được kết quả trong bảng sau:
Bảng 3.1: Kết quả đo điện trở nối đất của 1 số thiết bị và hệ thống
STT Vị Trí Loại Nối Đất Kết Quả Đo 3 dây 4 dây 1 2 3 4 5 Tháp Nước Chống Sét 1,33 Ω 0,73 Ω Văn Phòng Khoa Chống Sét 1Chống Sét 2 1,78 Ω1,75 Ω 1,19 Ω1,19 Ω Nhà thực tập sửa chữa máy Hệ thống Chống sét Chống Sét 2,32 Ω 1,67 Ω Hệ thống Nối đất An Toàn 1,13 Ω 0,36 Ω PTN Sử Dụng Điện An Toàn 8,33 Ω 7,5 Ω PTN Cao Áp An Toàn 1,02 Ω 0,79 Ω 6 Xưởng Gia Công Cắt Gọt
Máy Tiện 1 Làm Việc 6,29 Ω 5,55 Ω
Máy Tiện 2 Làm Việc ∞ ∞
Máy Tiện 3 Làm Việc ∞ ∞
Máy Tiện 4 Làm Việc ∞ ∞
Máy Khoan Làm Việc 6,21 Ω 5,31 Ω Máy Phay Nằm Làm Việc 7,33 Ω 6,21 Ω
Máy Phay Đứng Làm Việc ∞ ∞
Máy Bào 1 Làm Việc ∞ ∞
Máy Bào 2 Làm Việc ∞ ∞
Máy Cưa Làm Việc ∞ ∞
Máy Mài Làm Việc ∞ ∞
7 Điện trở suất của đất 16,72 Ωm
3.3.2. Nhận xét và đánh giá tình trạng an toàn điện
Qua khảo sát tình trạng an toàn điện tại khoa cơ điện em nhận thấy các phòng học, phòng thí nghiệm trong Khoa Cơ Điện đã được nối đất chống sét, nối đất an toàn, và nối đất làm việc.
Nhận thấy ở Xưởng Gia Công Cắt Gọt, các thiết bị đã được nối đất an toàn, nhưng có thể do thời gian lâu mà các điểm tiếp xúc của vỏ thiết bị với hệ thống nối đất bị ăn mòn, gỉ sét dẫn tới tình trạng khi đo thì điện trở nối đất vô cùng lớn. Ta nên xem lại các điểm tiếp xúc này để có biện pháp đấu nối lại, hoặc thiết kế hệ thống nối đất mới cho các thiết bị để đảm bảo an toàn khi sử dụng.
Phòng thí nghiệm sử dụng điện có điện trở nối đất vượt quá giá trị cho phép, cần được cải tạo lại.
Một số phòng có các aptomat và cầu dao cũ có vỏ nhựa đã vỡ gây nguy hiểm cho người sử dụng cần được thay mới. Một số dây dẫn đấu nối không đảm bảo an toàn cần được thay thế.
Hình 3.7: Các thiết bị cũ nguy hiểm cần thay thế
Hình 3.9: Sơ đồ nối đất làm việc và nối đất an toàn Phòng thực tập sửa chữa máy
Hình 3.10: Sơ đồ nối đất làm việc và nối đất an toàn Xưởng Gia Công Cắt Gọt
Theo mục 4.8 của TCVN 9226-2012: Điện trở của hệ thống nối đất, điện áp chạm (tiếp xúc) phụ thuộc thời gian tác động phải nhỏ hơn giá trị cho phép tại mọi thời điểm trong năm. Điện trở nối đất của hệ thống chống sét phải không lớn hơn 10Ω, đối với hệ thống nối đất an toàn thiết bị điện thì điện trở nối đất không lớn hơn 4Ω nếu không có quy định riêng biệt.
Để đảm bảo an toàn cho người ta cần giảm bớt điện trở của hệ thống nối đất Phòng Thực Hành Sử Dụng Điện xuống Rđ ≤ 4Ω, xây dựng hệ thống nối đất đảm bảo cho các thiết bị của Xưởng Gia Công Cắt Gọt
CHƯƠNG 4
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NÂNG CAO AN TOÀN ĐIỆN
Để nâng cao an toàn điện cho các nhà xưởng , phòng thí nghiệm trong Khoa Cơ Điện ta có thể áp dụng các phương pháp sau đây:
- Phương pháp sử dụng hệ thống nối đất - Phương pháp nối dây trung tính
Nhận thấy không có thiết bị nào hoạt động dựa trên sơ đồ nối 3 pha 4 dây (có dây trung tính) nên việc sử dụng thiết bị chống dòng rò RCD là không khả thi.
Ngoài các phương pháp đã nêu trên em xin đề xuất phương án sử dụng các Rơle để cắt thiết bị có sự cố ra khỏi hệ thống.
4.1. Cải tạo hệ thống nối đất an toàn hiện tại cho Phòng thí nghiệm sử dụngđiện điện 4.1.1. Tính toán và thiết kế Điện trở hệ thống cũ: R = 7.5 Ω Điện trở cho phép : = 4 Ω Ta có : = - = - = 8.57
Vậy điện trở hệ thống nhân tạo cần thiết là = 8.57 Ω
Ta thiết kế hệ thống nối đất sử dụng cọc có thông số như sau: + Chiều dài cọc là: = 3m
+ Sắt dùng để đóng là sắt góc: 50x50x5mm + Khoảng cách từ mặt đất tới đỉnh cọc: = 0.7m
Sử dụng đồng hồ đo Kyoritsu KEW 4106 ta đo được điện trở của đất: = 16.72 Ω.m và hệ số thời tiết: = 1.4m (Phụ thuộc vào thời tiết với độ sâu từ 0,5÷ 0,8m)
Ta có: h = + = 0.7 + 1.5 = 2.2 (m) Điện trở suất tính toán của đất là: = 16.72×1.4 = 23.408 (Ω.m) Điện trở của 1 cọc là: = (ln + ln ) = (ln +ln) = 7.125 Ω Số cọc cần thiết là: = = = 0.831
Vậy ta cần thêm 1 cọc vào hệ thống nối đất của Phòng thí nghiệm Sử dụng điện để đảm bảo an toàn.
Hình 4.1: Sơ đồ bố trí mạch
4.1.2. Dự toán kinh phí
Qua hệ thống mới thiết kế ta có thể dự toán kinh phí như sau:
Bảng 4.1: Dự toán kinh phí hệ thống nối đất Phòng thí nghiệm sử dụng điện
STT Công việc Đơn vị tính (vnđ)Giá Số lượng Thành tiền(vnđ)
1 Cọc Sắt Cái 150.000 1 150.000
2 Nhân Công Người/ngày 300.000 2 600.000 3 Dây nối đất
( Sắt 8 )
Mét 14.000 20 280.000
Tổng 1.030.000
4.2. Thiết kế hệ thống nối đất an toàn cho Xưởng Gia Công Cắt Gọt
4.2.1. Tính toán và thiết kế
Ta sử dụng hệ thống nối đất gồm các cọc sắt góc có thông số như sau: - Chiều dài cọc là:= 2m
-
- Khoảng cách giữa các cọc là: a = 2m - Thanh ngang: 40x4mm
- Khoảng cách từ mặt đất tới đỉnh cọc: = 0.7m
Sử dụng đồng hồ đo Kyoritsu KEW 4106 ta đo được điện trở của đất: = 16.72 Ω.m và hệ số thời tiết: = 1.4m
Ta có: h = + = 0.7+1= 1.7 (m) Điện trở suất tính toán của đất là: = 16.72×1.4 = 23.408 (Ω.m) Điện trở của 1 cọc là: (ln) (ln)= 9.243 Ω Số cọc lý thuyết là: Chọn n = 2 cọc,khoảng cách giữa các cọc a = 2m Hệ số = = 1
Với số cọc n= 2, a/l =1 tra bảng ta có: Hệ số sử dụng của cọc là =0.855 Số cọc sơ bộ là: n == = 2.702
Vậy chọn số cọc là n = 3, tra bảng ta có hệ số sử dụng của cọc là= 0.78 Bố trí cọc thành dãy ta có hệ số thanh đặc biệt là K = 1
Thanh nối dài 4m và hệ số sử dụng của thanh nối là = 0.8 Điện trở của thanh nối:
ln=ln= 6.56 Ω Điện trở của hệ thống là:
= = = 2.666Ω
Điện trở của hệ thống mới thiết kế thỏa mãn điều kiện . Vậy hệ thống đạt yêu cầu
Qua khảo sát địa hình thì ta nên đặt hệ thống nối đất ở khoảng đất trống ngay phía sau Xưởng Gia Công Cắt Gọt.
Hình 4.3: Sơ đồ nối đất Xưởng Gia Công Cắt Gọt với hệ thống nối đất mới
4.2.2. Dự toán kinh phí
Qua hệ thống mới thiết kế ta có thể dự toán kinh phí như sau:
Bảng 4.2: Dự toán kinh phí hệ thống nối đất Xưởng Gia Công Cắt Gọt
Stt Công việc Đơn vị tính Giá