3. Thanh dẫn d = b/2 Rt = ρtt/2πL .ln(kL2/dt) d t b k – hệ số hình dáng = f(a/b) (tra bảng) L 4. Mạch vòng bằng thanh và cọc d L = 2,5 ÷ 3m d/L ≥ 1 a => số cọc cần dùng. L Ta tính R của cọc và thanh → phối hợp.
RHT = RC.RT/(RC.ηT + RT.ηC.n)
Khi tính toán hệ thống nối đất cho một trạm hay nhà xưởng người ta thường dùng mạch vòng. Nếu không đạt yêu cầu thì dùng mạch vòng phối hợp với cọc. Có thể có nối đất bổ sung là tia dài 5 ÷ 10m có 2 ÷ 4 cọc
ρtt = ρđ. Kmùa
h t = h + L/2
Rc = ρtt/2πL (ln(2L/d) + 1/2.ln[(4t + L)/(4t – L)]
Nối đất bổ sung dải
- Điện trở suất của đất phụ thuộc nhiều yếu tố :
+ Chất đất, loại đất, độ ẩm của đất, độ nén chặt …
- Để giảm điện trở của đất cần :
+ Cải tạo chất đất
+ Tạo độ ẩm, giữ độ ẩm cho đất bằng cách cho muối
+ Khoan lỗ, chôn cọc sâu, nện chặt để ổn định sau vài tháng mới đo đạc.
- Đối với kim loại làm hệ thống nối đất, dùng đồng sẽ tốn kém, nếu dùng sắt thép phải chống ăn mòn bằng cách mạ kẽm ( tuyệt đối không sơn chống gỉ ), trong quá trình vận hành cần luôn luôn đo đạc định kỳ điện trở hệ thống nối đất.
- Để tản dòng điện lớn xuống đất ta phải tính toán tiết diện dây nối đất đảm bảo tính ổn định. Đối với những thanh dẫn ta phải hàn với nhau ( không nên bắt bulông, không dùng dây nhiều sợi )
6.5 Tính toán bảo vệ nối đất
- Để xác định thông số chính của hệ thống nối đất gồm bao nhiêu thanh, cọc, cách bố trí để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật xuất phát từ điện áp tiếp xúc, điện áp bước.
- Bề mặt, tiết diện thanh nối đất phải đủ lớn để đảm bảo yêu cầu ổn định nhiệt và tản tốt dòng đi vào đất.
Xác định điên trở nối đất Iđ, rđ, Uđ → Uđ = Iđ.rđ
Utxcp đối với từng trường hợp thì có yêu cầu khác nhau :
+ Nhà xưởng có mức độ nguy hiểm cao : Utxcp = 36V
+ Nhà xưởng có mức độ đặc biệt nguy hiểm : Utxcp = 12V
- Điện trở nối đất : rđ = f(Ulv,p,In,…)
+ Đối với thiết bị có điện áp làm việc Ulv ≥ 1000V thì nối đất cho mọi trường hợp
và rđ ≤ 4Ω
+ Với mạng điện nông thôn ( công suất bé : P ≤ 100kVA ; Icầuchì ≤ 25A ) thì rđ ≤ 10Ω
+ Đối với thiết bị có điện áp làm việc > 1000V thì rcộtđiện < 10Ω Rđ = 250/Iđ ≤ 10Ω ( Icđ bé )
+ Đối với mạng điện vừa cao áp vừa hạ áp dòng chạm đất lớn thì rđ ≤ 125/Iđ
( kiểm tra điều kiện an toàn )
+ Đối với hệ thống dòng điện rất lớn
RHT = ( Rtn // Rnt ) ≤ 0,5Ω với điều kiện Rnt ≤ 1Ω
Kiểm tra an toàn của thiết bị khi bị sét đánh. Các tiêu chuẩn chỉ đưa vào kinh
nghiệm sản xuất vận hành thiết bị, đồng thời trong nghiên cứu, tính toán đảm bảo an toàn.
Người vận hành trạm phải được đào tạo bài bản. Phải có dụng cụ, thiết bị an
toàn.Đối với hệ thống điện thường điện áp cao, dòng phóng điện lớn nên yêu cầu hệ thống nối đất r < 0,5Ω vì dòng ngắn mạch lớn, dòng đi vào đất chỉ có tính chất tức thời.
Xác định dòng điện tính toán => rđ ≤ Utxcp/(Iđ.α)
Khi tính toán hệ thống nối đất chúng ta cần phải tính dư ra hệ số an toàn đồng thời
hệ thống dây, thanh, cọc đảm bảo ổn định nhiệt khi dòng đi qua để khỏi bị đứt dây, chống ăn mòn …
BẢO VỆ NỐI ĐẤT DÂY TRUNG TÍNH7.1 Ý nghĩa 7.1 Ý nghĩa
Chỉ dùng cho mạng điện áp thấp < 1000V
Dùng trung tính nối với vỏ thiết bị, khi cách điện bị hư hỏng thì biến ngắn mạch chạm
vỏ thành ngắn mạch một pha với dây trung tính sinh ra In lớn, khi đó cầu chì và aptômat
sẽ tác động cắt nguồn điện. A B C “0” r0 rđ
Khi chưa có bảo vệ nối đất trung tính Iđ = U/(r0 + rđ) Đôi khi trị số dòng điện bé cầu chì và aptômat sẽ nhảy.
Mục đích : nối đất dây trung tính là biến chạm vỏ thành ngắn mạch một pha để thiết bị bảo vệ cắt nhanh chỗ bị hư hỏng ra khỏi mạng điện.
7.2 Phạm vi ứng dụng
- Bảo vệ nối dây trung tính chỉ dùng cho trường hợp U < 1000V, có nối đất dây trung tính.
- Đối với phân xưởng sản xuất thì bảo vệ nối dây trung tính dùng cho mọi cơ sở
sản xuất phụ thuộc môi trường xung quanh.
- Với mạng điện 220/127 bảo vệ nối dây trung tính chỉ dùng cho các trường hợp : xưởng đặc biệt nguy hiểm
- Đối với thiết bị đặt ngoài trời phải bảo vệ nối dây trung tính TB
- Đối với thiết bị trong nhà : tủ lạnh, điều hòa, … ở điều kiện khô ráo không sử dụng bảo vệ nối dây trung tính.
7.3 Nối đất làm việc, nối đất lặp lại
C B A
“0”
r0 rll r12
- Đứt dây trung tính, ngắn mạch một pha ( như hình vẽ ).
Mặc dù các thiết bị đều được nối đất bảo vệ nối đất dây trung tính nhưng khi xảy ra sự cố ngắn mạch TB2 dẫn đến người chạm TB2 bị điện giật, người thứ 3 và các TB về sau đều bị giật, còn người chạm TB1 cũng bị điện giật nhưng nhẹ hơn. Vì vậy để hạn chế sự cố xảy ra người ta cần nối đất lặp lại. Khi có điện trở nối đất lặp lại thì điện áp đặt lên vỏ thiết bị sẽ giảm dẫn đến bớt nguy hiểm hơn.
rll = r0 ≤ 4Ω thì an toàn.
Bình thường không có sự cố xảy ra, nếu có rll thì rht(hệ thống dây trung tính) = r0 // rll → giảm điện trở → hệ thống an toàn hơn.
Utx1 ≈ 0
Utx2 = Utx3 ≈ U
Để giảm Utx trên vỏ thiết bị → nối đất lặp lại. U’tx1 = Ur0 /(r0 + rl)
U’tx2 = U’tx3 = Url /(r0 + rl)
Nếu rl ≈ r0 => U’tx2 = U’tx3 = U’tx1 = U/2
Nếu có điều kiện thì có nhiều vị trí nối đất lặp lại // với nhau (rl1 // rl2 // …) = rlđt
TB
=> Bảo vệ cho dây trung tính không đứt dây.
Trong thực tế hệ thống điện có 3 trạng thái làm việc như sau : + Lưới điện không có nối đất lặp lại
+ Lưới điện có nối đất lặp lại nhưng bố trí tập trung
+ Lưới điện có nối đất lặp lại có hình ô lưới hoặc mạch vòng
Ưu điểm của nối đất lặp lại tập trung là chi phí đầu tư ít hơn nhưng tạo vùng rò điện có Ubước lớn.
Nối đất ô lưới hoặc mạch vòng : tản dòng điện nhanh biên độ nhỏ hơn, điện áp san đều hơn tránh được điện áp bước nhưng chi phí tốn kém hơn.
Với đường dây tải điện trên không, chỗ rẽ nhánh hay bị đứt dây => trước hoặc sau rẽ nhánh có nối đất lặp lại.
Những thiết bị cầm tay thường dùng 1 pha 2 dây cung cấp điện cho thiết bị → phải có dây thứ 3 là dây không nối với vỏ thiết bị.
7.4 Tính toán bảo vệ nối dây trung tính1. Biến chạm vỏ thành ngắn mạch một pha 1. Biến chạm vỏ thành ngắn mạch một pha
Khi dòng ngắn mạch tương đối lớn → chảy cầu chì, nhảy aptômat. Ingắn = Uf/(rk + rf) ≥ 2,5Iđm cầu chì.
Trong trường hợp không thuần trở
Ingắn = Uf / [(rk + rf)2 + X2] ≥ 2,5Iđm cầu chì.