Trong không gian xung quanh thiết bị và dây dẫn điện có tần số công nghiệp luôn tồn tại một điện trường biến đổi với tần số ( tần số này bằng tần số của dòng điện,60Hz với Mỹ và 50Hz với các nước còn lại ).
Trên cơ sở nghiên cứu của nhiều nước,ta có thể rút ra được những kết luận
sau:
+ Cường độ điện trường có trị số nhỏ ( < 5kV/m ) sẽ không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
+ Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào cường độ điện trường và thời gian làm việc trong điện trường.
+ Nếu áp dụng các biện pháp an toàn thì có thể hạn chế ảnh hưởng của điện trường dưới mức nguy hiểm,an toàn cho con người.
Trong các đường dây và trạm biến áp cao áp, cường độ điện trường ở chỗ làm việc, sửa chữa có thể có trị số lớn hơn 5kV/m. Do đó việc đánh giá chi tiết và đưa ra các biện pháp phòng ngừa là hết sức cần thiết, đó là vấn đề cần quan tâm khi làm việc và sửa chữa gần các thiết bị mang điện áp cao.
5.2.1 Ảnh hưởng của hiện tượng cảm ứng tĩnh điện.
Khi một vật dẫn cách điện với mặt đất ( ví dụ : các đường dây thông tin,các đường dây dẫn điện trung thế,hạ thế,các loại cáp,kết cấu kim loại…) nằm gần đường dây hoặc thiết bị cao áp hay siêu cao áp thì trên vật đó do hiện tượng cảm ứng sẽ xuất hiện một điện thế. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng cảm ứng tĩnh điện, xảy ra ở chế độ làm việc bình thường, các thiết bị điện áp cao sẽ tạo nên trên các kết cấu dẫn điện được cách điện với đất thế tĩnh điện rất lớn. Khi ở đường dây 220kV thế tĩnh điện có thể lên đến hàng chục kV. Nếu điện thế lớn, điện áp cảm ứng sẽ gây nguy hiểm khi phóng điện,đặc biệt nguy hiểm khi làm việc, sửa chữa các đường dây gần đường dây
220kV. Giá trị của sức điện động cảm ứng tĩnh điện phụ thuộc vào hình dạng, kích
thước và khoảng cách của vật tới thiết bị và đường dây cao áp. Do vậy cần áp dụng các biện pháp phòng chống.
5.2.2.Ảnh hưởng do cảm ứng điện từ
Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện khi đường dây hay trạm biến áp xảy ra ngắn mạch. Trong lưới điện cao áp,do dây trung tính nối đất trực tiếp, điện trở nhỏ, công suất truyền tải lớn nên dòng điện ngắn mạch sẽ rất lớn. Dòng điện ngắn mạch lớn gây nên sức điện động cảm ứng lớn. Ngoài ra sức điện động còn phụ thuộc vào độ dài đoạn cáp hay đường dây đi gần.
Để tránh các ảnh hưởng nguy hiểm do cảm ứng điện từ nói trên,các công trình và con người cần phải ở xa đường dây tải điện cao áp một khoảng cách đủ để giảm mức cảm ứng hoặc phải áp dụng các biện pháp bảo vệ như che chắn, nối đất các kết cấu kim loại của công trình, đặt thiết bị, biển cảnh báo…
5.3.Ảnh hưởng do sự tăng điện thế trên nối đất trạm và đường dây
Khi có ngắn mạch chạm đất trong trạm hay đường dây cao áp, do dòng ngắn mạch lớn nên điện thế trên nối đất có giá trị cao đến 3 4 kV ( ở trong trạm ) đến hàng chục kV ( trên tuyến đường dây ).Sự tăng điện thế dẫn tới việc tăng điện áp tiếp xúc và điện áp bước. Điện thế tăng khi có ngắn mạch còn dẫn tới tăng điện thế trên các đoạn cáp hạ áp, đường dây thông tin, tín hiệu, điều khiển, đường ống, các kết cấu kim loại dưới đất do sự dẫn truyền hoặc cảm ứng dẫn đến làm hỏng cách điện của
thiết bị.Các thiết bị này đều có thể gây ra tác hại cho con người khi tiếp xúc trực tiếp với các kết cấu này.
Ngoài ra ảnh hưởng cảm ứng của dòng điện, điện áp lớn làm nhiễu, sai lệch quá trình truyền tín hiệu, điều khiển thông tin, làm hư hỏng các thiết bị điện tử…
Để phòng tránh các nguy hiểm do sự lan truyền điện thế, phải nối đất trạm và các cột của hệ thống điện cao áp và siêu cao áp cũng như các kết cấu kim loại xung quanh thật tốt, lựa chọn hệ thống nối đất hợp lý để giảm điện áp chạm. Do đó việc đánh giá mức nguy hiểm và áp dụng các biện pháp an toàn lúc thi công lắp đặt và quản lý vận hành để giảm mức nguy hiểm do sự tăng thế là một vấn đề cần được quan
tâm thường xuyên.
Thực chất yêu cầu nối đất là: đối với các trạm điện cao áp người ta yêu cầu đảm bảo cả nối đất làm việc, nối đất chống sét và nối đất an toàn. Còn nối đất cột đường dây chỉ nhằm mục đích chống sét mà không thể đảm bảo nối đất an toàn vì lý
do kinh tế,mặt khác xác suất hư hỏng (ngắn mạch) và xác suất người tiếp xúc với nối đất cột đường dây thấp hơn nhiều ở các trạm, nên ở đây chúng ta lưu ý đến an toàn của nối đất trạm.
5.4.Ảnh hưởng của điện từ trường với cơ thể người
Một trong những mối quan tâm lớn nhất trong đó chính là ảnh hưởng sinh học của cường độ điện trường với con người theo cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Nếu con người ở trong điện trường của thiết bị phân phối hở hoặc trạm biến áp cao áp hoặc siêu cao áp thì cơ thể người sẽ xuất hiện dòng điện gây ra bởi liên hệ giữa điện dung với các phần dẫn điện của mỗi pha và đất. Mức độ tác dụng sinh học của điện trường phụ thuộc vào dòng điện và thời gian nó chạy qua cơ thể người.
Ngoài ra điều kiện làm việc của công nhân vận hành rất khác nhau, các công
việc sửa chữa được tiến hành khi các thiết bị đã được cắt điện. Với công nhân sửa chữa thì dòng điện trong cơ thể sẽ nhỏ vì họ ở trong một mặt bằng phân phối hở trong một thời gian dài còn với công nhận vận hành thì dòng điện đó sẽ lớn hơn, thời gian họ ở trong điện trường là đáng kể.
Mặt khác điện dung tương đương còn thay đổi khi vị trí thay đổi,cùng với sự thay đổi này là sự thay đổi của dòng điện chạy qua người công nhân vận hành hoặc sửa chữa thiết bị phân phối hở đó. Qua đó ta thấy được rằng, sự có mặt của điện trường gây ra sự ức chế trong hệ thần kinh trung tâm ( tủy sống và vỏ não ) và nó có tác dụng tích lũy. Những nhân viên làm việc trong trạm biến áp CA và SCA thường cảm thấy đau đầu, uể oải, buồn ngủ, mệt mỏi nhanh và một vài rối loạn chức năng của hệthần kinh và rối loạn thực vật của hệ tim.
Qua thực tế ta thấy rằng, dòng điện làm ảnh hưởng trực tiếp, biến đổi chất lượng và số lượng của máu, sự giảm huyết áp và tính không ổn định của mạch. Ảnh hưởng của điện trường càng lâu thì sự biến đổi và sai lệch các thông số sinh học của cơ thể so với tiêu chuẩn càng mạnh và càng mất nhiều thời gian để nghỉ ngơi và hồi phục lại như bình thường. Mức điện trường không gây nguy hiểm hay còn gọi là liều lượng điện trường là năng lượng điện trường mà con người hấp thu vào. Để đưa ra tiêu chuẩn này cần phải nghiên cứu một cách lâu dài và cẩn thận. Viện nghiên cứu khoa học bảo hộ lao động của Nga đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của dòng điện 0,015-
0,025mA lên cơ thể con người trong khoảng thời gian 7h mỗi ngày. Thì liều lượng an toàn mỗi ngày được tính bằng: Bình phương của cường độ dòng điện qua người nhân với thời gian có mặt của con người trong điện trường và hệ số tính độ dẫn điện của vải trên thân người. Liều lượng này cùng với điện áp và đặc tính công việc sẽ quy định thời gian cho phép có mặt trong điện trường. Thể hiện qua bảng :
Điện áp
(kV) Đến 154 220 330 500 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thời gian
(h)
Không giới hạn 6 3 ( Cho công
nhận vận hành )
0,75 ( Cho công nhân
sửa chữa )
Bảng 5.1: Thời gian cho phép có mặt trong điện trường.
Khi ở dưới điện áp cảm ứng,nếu ta tiến dần tới khoảng cách nhỏ nhất thì ở thời điểm trước khi xảy ra va chạm trục tiếp sẽ xảy ra phóng điện, nghĩa là sẽ xuất hiện tia lửa điện mạnh và có dòng điện qua cơ thể người. Dòng đó được xác định :
Trong đó : + Ip : Dòng điện qua điện dung của người đối với mặt đất ( trong trường họp khi người được cách ly khỏi mặt đất ).
+Ic : Dòng điện gây ra bởi điện dung tương đương của cơ thể người.
Khi I > 1A, phóng điện tia lửa gây ra đau đớn, tác dụng kích thích của dòng điện đặc biệt mạnh khi xảy ra tiếp xúc trực tiếp. Nó gây ra kích thích các đầu dây thần kinh ở da và tác dụng phản xạ gây ra co giật. Đối với cơ thể khi tiếp xúc qua vật dẫn điện, dòng phóng điện chỉ gây ra kích thích trên hệ thần kinh và các phần khác nhau của cơ thể có nhạy cảm khác nhau với tác dụng của dòng phóng điện.
Khi điện áp khoảng 15kV, dòng phóng điện phụ thuộc vào điện trở của đường tiếp xúc, thời gian cơ thể ở trong điện trường (0,054-0,5s), dòng đó có trị số khoảng 10 đến vài chục ampe. Tùy vào trị số của dòng điện, con người có thể bị choáng nhẹ, tê liệt tạm thời tuy nhiên không gây nguy hiểm.
Tóm lại, khi con người chịu tác động của điện trường có cường độ lớn và trong một khoảng thời gian dài sẽ bị nguy hiểm đến hệ thần kinh,tim mạch và gây ra những rối loạn khác. Khi điện trường thấp điện áp của thiết bị thấp hoặc có các biện pháp (
CHƯƠNG 6
TÍNH TOÁN ĐIỆN TRƯỜNG ĐƯỜNG DÂY 220KV
6.1.Phương pháp tính toán điện trường đường dây 220kV 6.1.1 Đặc điểm phân bố của điện trường dưới đường dây cao áp
Điện trường dưới đường dây được hợp thành từ ba thành phần vuông góc với nhau :
+ Ex : song song với mặt đất và dây dẫn.
+ Ey : song song với mặt đất và vuông góc với dây dẫn.
+ Ez : vuông góc với mặt đất và vuông góc với dây dẫn.
Như vậy,phía dưới đường dây điện trường có hai thành phần nằm ngang ( Ey và Ex )
và một thành phần thẳng đứng ( Ez ),trong đó :
+ Ezcó giá trị lớn hơn hẳn Ex và Ey. + Ex hầu như bằng 0 tại mọi điểm.
+ Ey = 20% Ez trong vùng gần đường dây và bằng 10% Ez ở khoảng cách 15m tính từ dây dẫn ngoài cùng.
Do đó, thực tế người ta chỉ quan tâm xác định thành phần điện trường thẳng đứng Ez. Cần lưu ý thêm là điện trường dưới tuyến đường dây thường do 3 pha gây
ra, tuy nhiên ở khoảng cách 15m trở ra kể từ dây biên, điện trường của hệ thống có thể coi như được sinh ra bởi 1 pha đơn.
Giá trị điện trường dưới đường dây phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : điện áp truyền tải, độ cao đường dây, khoảng cách và độ cao điểm đo, địa hình, địa chất, phương pháp đo…Trong trường hợp địa hình lý tưởng (bằng phẳng) thì đường phân bố điện trường dưới đường dây tải điện có hình yên ngựa, đối xứng.
Khi có con người, động thực vật hoặc các vật dẫn điện, do có hiện tượng cảm ứng tĩnh điện nên điện trường ở khu vực xung quanh người hoặc vật đó bị biến dạng. Do có sự tập trung cao hơn của các đường sức điện trường, nên ở điểm cao nhất của cơ thểhoặc vật dẫn cường độ điện trường tăng lên một cách cục bộ. Mức độ tăng này phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của vật thể. Như vậy, khi có vật thể hoặc
người xuất hiện trong điện trường thì cường độ điện trường đo được có thể tăng lên nhiều lần.
Để xác định được điện trường ta thường dùng tính toán hoặc đo đạc.Dựa vào các điều kiện khác nhau, ta phân làm hai cách đo đạc để tính toán cường độ điện trường: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Tại điểm đo không có vật che chắn ( Trường hợp này cho ta số liệu về trường tự do ).
+ Khi máy được tiếp đất hoặc có vật thể ở gần thiết bị đo ( Trường hợp này cho
ta số liệu về trường bị nhiễu ).
Như vậy, trường tự do là trường được đo trong điều kiện máy đo được cách điện hoàn toàn với mặt đất và không có vật thể ở gần thiết bị đo, trường bị nhiễu là trường được đo khi máy được đặt gần cơ thể người hoặc một vật dẫn điện bất kỳ. Theo quy
định của các tiêu chuẩn vệ sinh, việc đánh giá mức độ ô nhiễm trường điện từ với tần số công nghiệp ở khu vực đường dây và trạm phải dựa vào giá trị trường tự do.
Mức độ ảnh hưởng của cường độ điện trường lên cơ thể người phụ thuộc vào cường độ điện trường và thời gian làm việc trong điện trường, vì vậy người ta đã đưa ra các quy định sau :
+ Mức độ cho phép của cường độ điện trường giới hạn tác dụng trực tiếp lên cơ thể người không được vượt quá 25 kV/m.
+ Thời gian làm việc cho phép phụ thuộc vào cường độ điện trường E như sau :
0 25 20 2 1 5 [ / 50 2 5 2 6 0 ] cp khi E khi E kV m khi E T E Không hạn chế khi E < 5 [kV/m]
Trong đó : E – Cường độ điện trường ( kV/m ).
Tcp - Thời gian làm việc cho phép trong một ngày đêm có điện trường
E (h).
tác động lên cơ thể người không được vượt quá 5kV/m.Nghĩa là nếu một người làm việc trong điện trường có cường độ 20kV/m trong 15’ thì 7h45’ còn lại người đó cần phải ở trong điện trường có cường độ nhỏ hơn 5kV/m.
Bảng 6.1.Thời gian làm việc cho phép 1 ngày dưới điện trường.
E (kV/m) 5 8 10 15 18 20 >20
Tcp ( h ) 8 4,25 3 1,33 0,8 0,5 0,167
Dựa vào bảng 5.3 ta thấy được quan hệ giữa cường độ điệntrường và thời gian cho phép xuất hiện trong điện trường có đặc tính phi tuyến. Từ đó cũng thấy được tác động phi tuyến của dòng điện lên cơ thể người.
Những nghiên cứu về y sinh học về tác động của điện trường lên cơ thể người cũng chỉ ra rằng, trong vùng ảnh hưởng của điện trường con người sẽ chịu một quá trình bị ức chế hệ thần kinh trung tâm. Tuy nhiên quá trình là chỉ là quá trình không bền vững, nó sẽ kết thúc khi con người ra khỏi vùng ảnh hưởng đó. Quá trình này tỷ lệ với cường độ điện trường và thời gian con người xuất hiện trong vùng ảnh hưởng của điện trường đó.Do đó :
+ Nếu trong một ngày người làm việc ở nhiều nơi có điện trường khác nhau thì thời gian làm việc tương đương trong điện trường không được vượt quá 8h. Thời gian tương đương này được tính như sau :
Ttđ = 8 1 2 3 1 2 3 ... E E E En n t t t t T T T T Trong đó :
Ttđ – thời gian làm việc,chịu hậu quả sinh học tương đương với thời gian làm việc trong điện trường có các cường độ điện trường khác nhau (h).
1
E
t ,tE2,tE3…tEn- thời gian làm việc thực tế ở những nơi có cường độ điện trường
E1,E2,E3,..En (h).
1
T ,T2,T3,…Tn- thời gian làm việc cho phép ở những nơi có cường độ điện trường
+ Ngược lại,cường độ điện trường cho phép được tính theo thời gian cho phép làm việc trong điện trường xác định bởi công thức :
50 2
E (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
T [kV/m]
Trong đó : T = 0,5 8 (h).
Ngoài ra con người khi làm việc trong trạm và trên đường dây cần phải áp dụng các biện pháp an toàn sau đây :
+ Đảm bảo khoảng cách an toàn đến các bộ phận mang điện. + Phòng ngừa ảnh hưởng do cảm ứng tĩnh điện.
+ Phòng ngừa ảnh hưởng do cảm ứng điện từ. + Nối đất các kết cấu kim loại.
Hiện nay trên thế giới đã có các quy định về vệ sinh an toàn của một số nước và tổ chức quốc tế. Đặc điểm chung là hầu như chỉ quy định cho điện trường và có sự khác nhau về giới hạn cho phép.
Tại Việt Nam chưa có tiêu chuẩn cũng như những quy phạm,chỉ tiêu cụ thể về vệ sinh an toàn điện trường mà chỉ mới có một số quy định có liên quan đến ảnh