- ĐDK điệnáp đến1kV khôngđược che chắn bởi các cây cao, nhà cao
ĐO ĐIỆN THẾ ĐẤT ĐIỆNÁP BƯỚC VÀ ĐIỆNÁP TIẾP XÚC D1 Phân loại điện áp bước và điện áp tiếp xúc
Hình 1.D Các dạng điện giật cơ bản
Các dạng điện thế bề mặt có thể phân biệt như sau: 1) Điện áp bước:
Hiệu số điện thếbề mặtxuất hiện khimột ngườibước quakhoảng cách1mvớibàn chânmà khôngtiếp xúc vớibất kỳ đối tượngđược nối đất nào.
2) Điện áp tiếp xúc:
Hiệu số điện thế giữa giá trị GPR của một lưới hoặc hệ thống nối đất và điện thế bề mặt nơi mà một người đang đứng đồng thời có một bàn tay tiếp xúc với kết cấu hoặc đối tượng được nối đất.
Các dạng khác nhau của điện áp tiếp xúc: a) Điện áp tiếp xúc kết cấu
Điện áp tiếp xúc kết cấu được đo giữa kết cấu được nối đất (hoặc vật thể kim loại bên trong trạm biến áp) và bề mặt đất với khoảng cách 1 m (khoảng cách tiếp xúc cánh tay). Giá trị lớn nhất thông thường xảy ra tại kết cấu gần cạnh biên của lưới.
b) Điện áp tiếp xúc mắt lưới (mesh voltage)
Điện áp tiếp xúc mắt lưới được đo trong phạm vi lưới nối đất vớikhoảng cách bề mặt đất tương ứng với một mắt của mạng lưới. Giá trị lớn nhất thông thường xảy ra gần trung tâm một mắt lưới ở phía biên của mạng lưới.
c) Điện áp tiếp xúc hàng rào
Điện áp tiếp xúc hàng rào được đo giữa một hàng rào kim loại và bề mặt đất trong vòng 1 m(khoảng cách tiếp xúc cánh tay). Đối với hàng rào được nối đất, giá trị lớn nhất thông thường xảy ra trên bề mặt ngoài hàng rào tại một góc xa nhất tính từ trung tâm của mạng lưới. Đối với hàng rào được cách ly, giá trị lớn nhất có thể cũng xảy ra trên bề mặt trong của hàng rào tại một điểm gần với mạng lưới.
d) Điện áp tiếp xúc cổng
Điện áp tiếp xúc cổng là hiệu điện thế lớn nhất giữa một cánh cổng kim loại và bề mặt đất trong vòng 1 m (khoảng cách tiếp xúc cách tay) cho bất kỳ vị trí quétcủa cổng (khi cổng mở). Nhiều cổng khi mở, sẽ quétmột vòng cung bán kính 3 m, vì vậy các điểm trong vòng 4 m ở vị trí cổng đóng, cần phải được kiểm tra.
Điện áp tiếp xúc lan truyền trạm là hiệu điện thế lớn nhất giữa lưới nối đất và bề mặt đất trong vòng 1 m (khoảng cách tiếp xúc cánh tay) của một đối tượng kim loại bên ngoài nhưng được liên kết với lưới nối đất. Ví dụ như dụng cụ sử dụng nguồn điện có vỏ nối đất, sử dụng ngoài trạm, vỏ giáp của cáp ngấm, van khóa củađường ống cung cấp nước… có liên kết với lưới nối đất.
f) Điện áp tiếp xúc lan truyền từ xa (Remote transferred touch voltage)
Điện áp tiếp xúc lan truyền từ xa là hiệu điện thế lớn nhất giữa một kết cấu kim loại ở xa và đất trong vòng 1m (khoảng cách tiếp xúc cánh tay) ở lân cận một trạm. Ví dụ như một van khóacủa đường ống cung cấp nước tại khu dân cư gần trạm được kết nối vớilưới trung tính nối đất lặp lại hoặc lớp vỏ giáp của cáp điện thoại …
D2. Quy trình đo lường chung
Các bước cho quy trình đo lường như sau:
1) Dòng điện thử nghiệm được tạo ra giữa điểm nối đất xa và lưới nối đất đang được thử nghiệm để mô phỏng một sự cốchạm đất. Các giá trị điện áp tiếp xúc, điện áp bước, phân bố điện thế bề mặt thường được thử nghiệm cùng với việc đo tổng trở nối đất của trạm. Xem Chương III để có các thông tin chi tiết liên quan đến việc tạo dòng điện thử nghiệm.
2) Việc đo các dạng điện thế bề mặt được thực hiện bằng cách sử dụng một dây xoắn đôi gắn liền với hai đầu dò (điện áp bước) hoặc gắn liền với một đầu dò và một đầu kẹp lên kết cấu kim loại gần đó (điện áp tiếp xúc). Điện áp bước cũng có thể thu được bằng cách thực hiện hai phép đo điện áp tiếp xúc tại các vị trí cách nhau 1 m. Xem Chương IV để có các thông tin chi tiết liên quan.
3) Các cọc nhỏ (đường kính 6 mm) thường được dùng vì dễ đóng hơn so với các cọc nối đất truyền thống (đường kính 18 -> 25 mm). Chúng cũng cung cấp kết quả thử nghiệm tương tự ứng với một độ sâu nhất định. Sử dụng các cọc cứng, trơn và chống ăn mòn. Độ sâu của cọc đóng vào đất thịt (không kể các lớp đá và đất bồi) khoảng 150 mm là đủ.
4) Việc đo điện áp bước, điện áp tiếp xúc thường được thực hiện bằng cách mô phỏng sự cố chạm đất. Trong thực tế, việc tạo ra dòng điện sự cố là khó
thực hiện. Do đó, việc ghi nhận các dòng điện thử nghiệm là rất cần thiết để thực hiện việc quy đổi các giá trị trên tương ứng với dòng điện sự cố thật. 5) Để đánh giá về mặt an toàn, các điện áp tiếp xúc và điện áp bước đã đo
lường được so sánh với các giới hạn cho phép theo bảng 4 bên trên. Theo quy định, các điện áp tiếp xúc và điện áp bước phụ thuộc vào các giới hạn về dòng điện cho phép, thời gian chịu đựng, điện áp một chiều hay xoay chiều.
D3. Các vấn đề đo lường
Đo lường các dạng điện thế bề mặt có thể nảy sinh các vấn đề sau:
1) Một số tài liệu đã đề nghị sử dụng giày dẫn điện tiếp xúc với mặt đất để đo điện áp bước và điện áp tiếp xúc. Phương pháp này có thể không khả thi, nếu các điện trở tiếp xúc mong muốn với bề mặt đất không đạt được.
2) Các dạng điện thế bề mặt thường nhỏ (một phần của GPR).Để có được kết quả chính xác, Thiết bị thử nghiệm cần phải có độ phân giải thích hợp (tốt hơn 1 mΩ) và có khả năng khử nhiễu tốt ở tần số công nghiệp.
3) Sự thay đổi độ ẩm đất theo mùa có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm. Các điện thế cao nhất thường xảy ra khi điện trở suất đất bề mặt lớn nhất. Khu vực đồi núi không có thảm thực vật, với cát, sỏi là nơi có những thay đổi lớn nhất.
4) Các bề mặt đã hoàn thiện với nhựa hoặc bê tông thì khó hoặc không thể đóng các cọc phụ cho thử nghiệm. Trường hợp này, có thể tìm các khu vực lân cận có kết cấu nối đất chôn ngầm, chúng có thể cung cấp các giá trị điện áp bước hoặc điện áp tiếp xúc tương tự.
5) Việc bố trícọc dòng điện ở khoảng cách đủ xa so với lưới nối đất đang được thử nghiệmnhằm mục đíchđảm bảo kết quả đo chính xác. Để chính xác hơn, khoảng cách này tối thiểu là 5 lần kích thước lớn nhất của lưới nối đất. D4. Giới hạn cho phép dòng điện qua người
Dòng điện với tần số 50,60 hz qua người có cường độ va thời gian duy trì phải nhỏ hơn giá trị gây rối loạn nhịp tim của cơ thể
Công trình nghiên cứu do Dalziel bằng thực nghiệm có kết quả 99,5% người an toàn.
SB = (IB2) x ts(1)
- IB : Cường độ dòng điện hiệu dụng qua người (A) - Ts : Thời gian dòng điện duy trì qua người (s) - SB : Hằng số thực nghiệm
IB = (2) ; K = (3)
Theo thực nghiệm người nặng
- 50kg thì SB = 0,0135 nên K50 = 0,116. - 70kg thì SB = 0,0246 nên K70 = 0,157.
IB = cho người nặng 50kg (4)
IB = cho người nặng 70kg (5) Giả sử :
- ts = 1s thì người 50kg có thể chịu được dòng điện 116 mA. - ts = 0,1s thì người 50kg có thể chịu được dòng điện 367 mA.
Dalziel thử nghiệm công thức (2) dựa vào thời gian cắt ngắn (short time) 0,03s và thời gian cắt dài (long time) 0,3s của máy cắt.
Qua trên thấy rằng dòng điện giới hạn cho phép qua người lớn khi thời gian duy trì nhỏ.
Hình 2.D Đặc tuyến dòng điện với thời gian qua cơ thể người
Biegelmeier cũng nghiên cứu đưa ra đường cong Z như hình trên, so sánh giữa biểu thức (4),(5) mục D4 của Dalzeid là hai đường song song như hình vẽ 2.D Theo đường cong Z người 50kg chịu được 500mA thời gian 200ms, 50mA thì chịu được 2s.
Theo Biểu thức (4) người 50kg được 500mA thời gian 60ms, 50mA thì chịu được 700 ms.
Giới hạn điện áp tiếp xúc cho phép như sau :
Hình 3.D Giới hạn điện áp tiếp xúc giữa kim loại với kim loại
D5. So sánh IEEE và EN 50522 đo nối đất 1.Tóm tắt
Thử nghiệm hệ thống nối đất phải được thực hiện sau khi công trình điện xây dựng xong và kiểm tra định kỳ 4-5 năm lần. Điều này nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho người khi bị sự cố 1 pha và kiểm tra hệ thống nối đất công trình xây dựng này có phù hợp với thiết kế. Do đó nó phải đảm bảo không có điện áp bước và điện áp tiếp xúc gây nguy hiểm trong và xung quanh trạm điện hoặc tại trụ của đường dây truyền tải tạo nên. Để kiểm tra việc đo tổng trở nối đất (Zđ) các công trình, có thể dùng phương pháp so sánh giá trị Zđ đo được và giá trị tính toán thiết kế bằng cách mô phỏng.
Bài viết này đưa ra 1 cái nhìn tổng quan về ích lợi của việc thử nghiệm hệ thống nối đất và các cơ sở lý thuyết có liên quan. Hơn nữa, nó giải thích việc đo điện thế rơi, điện áp bước, điện áp tiếp xúc và hệ số giảm nhỏ bằng cách tham khảo các tiêu chuẩn liên quan và có các khuyến cáo cho khách hàng phương pháp kiểm tra và đánh giá.
2.Tại sao đo/Kiểm tra hệ thống nối đất?
Từ yêu cầu tiêu chuẩn của mỗi quốc gia và những qui định an toàn cho người.Các việc đo nối đất cần thực hiện để xác định tính hiệu quả của nó đối với an toàn cho người và vật nuôi khi có sự cố pha chạm đất có phù hợp với tiêu chuẩn Châu Âu EN 50522:2010[1] hoặc thường từ yêu cầu của Tổ chức Phòng chống Tai nạn của mỗi quốc gia cho hoặc động an toàn của nhà máy.
Khi nào thực hiện đo/Kiểm tra
Việc đo/kiểm tra nối đất rất cần thiết khi phát hiện một hoặc nhiều điều sau đây: - Tăng dòng sự cố,
- Nghiệm thu trạm mới/nhà máy mới, - Mở rộng nhà máy, trạm điện,
- Quan sát thấy bất thường qua sự ăn mòn,
- Thay đổi dạng dây trung tính dẫn đến dòng sự cố lớn trong dây dẫn hoặc thời gian cắt thay đổi.
Bảo vệ thiết bị, ví dụ sét đánh/quá điện áp
Việc đo này để chứng minh bảo vệ thiết bị thì chủ yếu thực hiện cho trụ của đường trên không. Giá trị cho phép điện trở nối đất của trụ trong trường hợp này được xem như hoạt động của đường dây trên không.Trong hầu hết các trường hợp cho phép giá trị 10Ω hoặc cao hơn. Nếu giá trị cho phép vượt quá khả năng xả thì điện áp sẽ tăng có thể dẫn đến hư hỏng thiết bị cũng như máy biến áp.
Xác định sự mòn của điện cực nối đất/vật liệu nối đất
Xác định sự ăn mòn điện cực nối đất của trạm điện/nhà máy điện bằng cách khai quật ngẫu nhiên. Từ sự khai quật đó người ta thấy được trạng thái ăn mòn của hệ thống nối đất để từ đó có một thiết kế đặc thù để thiết lập việc đo đúng với thiết kế đặc thù đó để chống lại hư hỏng hệ thống nối đất hoặc gia tăng ăn mòn. Hơn
nữa người thiết kế có thể học hỏi từ hệ thống nối đất hiện hữu và thực hiện hoặc có những thay đổi qui tắc thiết kế củ và ghi chú lại.