Kỹ thuật an toàn điện - Chương 3: Các biện pháp đề phòng điện rò ra các bộ phận bình thường không mang điện

Chia sẻ: Nguyenvan Do | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

488
lượt xem 207
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, sinh viên, kỹ thuật viện về điện - Kỹ thuật an toàn điện

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật an toàn điện - Chương 3: Các biện pháp đề phòng điện rò ra các bộ phận bình thường không mang điện

CHƯƠNG 3 C¸c biÖn ph¸p ®Ò phßng ®iÖn rß ra c¸c bé phËn b×nh thêng kh«ng mang ®iÖn §Ó b¶o vÖ kh«ng cho ®iÖn rß ra vá m¸y g©y nguy hiÓm cho ngêi sö dông vµ tr¸nh truyÒn ®iÖn gi÷a c¸c pha víi nhau g©y ra ng¾n m¹ch, biÖn ph¸p an toµn quan träng lµ thùc hiÖn c¸ch ®iÖn tèt. C¸ch ®iÖn ®îc ®Æc trng b»ng ®iÖn trë c¸ch ®iÖn (Rc®). Tríc khi sö dông thiÕt bÞ ®iÖn cÇn ph¶i kiÓm tra c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c pha víi nhau, gi÷a c¸c pha víi vá. TrÞ sè ®iÖn trë c¸ch ®iÖn cho phÐp phô thuéc vµo ®iÖn ¸p cña m¹ng ®iÖn. §èi víi m¹ng ®iÖn ®iÖn ¸p díi 1000V, ®Ó ®¶m b¶o trÞ sè dßng ®iÖn rß khi ngêi ch¹m vµo c¸c bé phËn b×nh thêng kh«ng mang ®iÖn kh«ng qu¸ 0,001A, ®iÖn trë c¸ch ®iÖn ph¶i lín h¬n 1000Ω/V. ThÝ dô: víi m¹ng ®iÖn ¸p lµ 220V, ®iÖn trë c¸ch ®iÖn Ýt nhÊt ph¶i lµ: Rc® = 1000 x 220 = 220.000Ω = 0,22MΩ. Nhng ®Ó ®¶m b¶o cã mét hÖ sè an toµn, quy ph¹m an toµn ®iÖn quy ®Þnh ®iÖn trë c¸ch ®iÖn cña c¸c thiÕt bÞ cã ®iÖn ¸p tíi 500V lµ 0,5MΩ. Trong c¸c phßng Èm ít hoÆc ®Æc biÖt Èm, nÕu khã tho¶ m·n ®îc ®iÒu kiÖn trªn th× ®iÖn trë c¸ch ®iÖn cho phÐp gi¶m xuèng nhng kh«ng ®îc bÐ h¬n 0,5 lÇn tiªu chuÈn ®· quy ®Þnh ë trªn. NÕu khi kiÓm tra thÊy ®iÖn trë c¸ch ®iÖn nhá h¬n trÞ sè quy ®Þnh th× tuyÖt ®èi kh«ng ®îc ®ãng ®iÖn ®Ó sö dông mµ ph¶i sÊy hoÆc söa ch÷a l¹i. Tuy nhiªn, c¸ch ®iÖn cña thiÕt bÞ kh«ng ph¶i lu«n lu«n tèt trong qu¸ tr×nh sö dông, mµ thêng cã nh÷ng h háng ngÉu nhiªn nh bÞ ch¸y do ng¾n m¹ch, bÞ r¸ch, xíc do cä s¸t, bÞ chäc thñng do qu¸ ®iÖn ¸p hoÆc do sö dông l©u ngµy,... §©y lµ nh÷ng nguyªn nh©n ®Ó ®iÖn truyÒn ra vá kim lo¹i cña thiÕt bÞ ®iÖn vµ nÕu ngêi ch¹m vµo vá m¸y th× kh«ng kh¸c g× ch¹m vµo d©y pha cña líi ®iÖn. Do vËy, ph¶i cã c¸c biÖn ph¸p ®Ò phßng ®iÖn rß ra c¸c bé phËn b×nh thêng kh«ng mang ®iÖn cña thiÕt bÞ. 3-1. NỐI ĐẤT BẢO VỆ Nèi ®Êt b¶o vÖ nh»m b¶o vÖ an toµn cho ngêi khi ch¹m ph¶i vá c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trong trêng hîp c¸ch ®iÖn cña thiÕt bÞ ®· bÞ h háng khiÕn cho vá còng xuÊt hiÖn ®iÖn ¸p. Cã thÓ thuyÕt minh t¸c dông cña nèi ®Êt b¶o vÖ b»ng s¬ ®å vµ tÝnh to¸n díi ®©y: Gi¶ sö thiÕt bÞ ®iÖn ®îc nèi vµo m¹ch ®iÖn xoay chiÒu mét pha (hay mét chiÒu) nh h×nh vÏ 3-1. Vá cña thiÕt bÞ ®îc nèi ®Êt, nghÜa lµ nèi víi c¸c èng kim lo¹i hay thanh kim lo¹i ch«n trong ®Êt, cã ®iÖn trë t¶n lµ R®. Khi c¸ch ®iÖn cña thiÕt bÞ bÞ chäc thñng th× sÏ cã dßng ®iÖn t¶n trong ®Êt lµ I®. NÕu ngêi tiÕp xóc víi vá thiÕt bÞ ®iÖn, ngêi sÏ chÞu t¸c dông cña dßng ®iÖn Ing. Gäi R1, R2 lµ ®iÖn trë c¸ch ®Ön cña c¸c d©y dÉn 1 vµ 2 ®èi víi ®Êt; Rng lµ ®iÖn trë cña ngêi. 19
§iÖn ¸p t¸c dông lªn ngêi lµ: 1 1 1 1 + + Rd R1 Rng U = U. = (3-1) U ng 1 1 1 1 R2 + 1 + R2   R + R + Rng   1 1 1 d  + + 1 Rd R1 Rng 2 2 U R2 U 1 U®=I® R® Rng R® R1 Ung R1 R2 I® ThiÕt bÞ Ing Rng 1 R® H×nh 3-1. Nghiªn cøu t¸c dông cña nèi ®Êt b¶o vÖ. Do R1, R2, vµ Rng cã trÞ sè lín h¬n nhiÒu so víi R® nªn cã thÓ x¸c ®Þnh gÇn ®óng Ung nh sau: U .Rd U ng ≈ ≈ I d Rd = U d (3-2) R2 §iÒu kiÖn ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho ngêi lµ: Ung ≈ I®R® ≤ Ucp (3-3) trong ®ã Ucp lµ trÞ sè ®iÖn ¸p tiÕp xóc cho phÐp. §Ó thùc hiÖn ®îc ®iÒu kiÖn (3-3) ph¶i tiÕn hµnh nèi ®Êt b¶o vÖ víi trÞ sè ®iÖn trë t¶n R® cµng bÐ cµng tèt. Trong c¸c tµi liÖu vµ quy tr×nh hiÖn hµnh, trÞ sè ®iÖn trë R® quy ®Þnh nh sau: + §èi víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ®iÖn ¸p tíi 1000V trong c¸c líi ®iÖn cã ®iÓm trung tÝnh c¸ch ®iÖn víi ®Êt: trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt R® kh«ng qu¸ 4 «m. Cã thÓ cho phÐp tíi 10 «m nÕu c«ng suÊt cña nguån díi 100kVA. + §èi víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ®iÖn ¸p trªn 1000V trong c¸c líi cã ®iÓm trung tÝnh ®Æt c¸ch ®iÖn ®èi víi ®Êt: - Khi nèi ®Êt b¶o vÖ chØ sö dông riªng cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trªn 1000V, trÞ sè R® 250 ®îc x¸c ®Þnh theo R® ≤ «m. Id - Khi nèi ®Êt b¶o vÖ ®îc sö dông chung cho c¶ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tíi 1000V, trÞ sè 125 «m, trong ®ã I® lµ trÞ sè tÝnh to¸n cña dßng ®iÖn ng¾n R® ®îc x¸c ®Þnh theo Rd ≤ Id m¹ch ch¹m ®Êt (A), 125 vµ 250 lµ ®iÖn ¸p lín nhÊt cho phÐp cña trang bÞ nèi ®Êt. ë c¶ 20
hai trêng hîp nµy, trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt ®Òu kh«ng ®îc lín h¬n 10 «m (dï qua tÝnh to¸n cã thÓ ®¹t ®îc kÕt qu¶ lín h¬n). + §èi víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ®iÖn ¸p trªn 1000V trong c¸c líi ®iÖn cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt : Trong c¸c líi ®iÖn nµy, trÞ sè dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt lín, viÖc x¸c ®Þnh vµ thi c«ng bé phËn nèi ®Êt an toµn theo yªu cÇu vÒ ®iÖn ¸p tiÕp xóc sÏ gÆp nhiÒu khã kh¨n vµ cã khi kh«ng thÓ thùc hiÖn ®îc. V× vËy, hiÖn nay chØ quy ®Þnh R® ≤ 0,5 «m ®ång thêi cã kÌm theo c¸c biÖn ph¸p an toµn ®èi víi nh©n viªn vËn hµnh nh tiÕn hµnh b¶o vÖ c¾t nhanh (sù cè ng¾n m¹ch), c©n b»ng ®iÖn ¸p trong khu vùc l¾p ®Æt thiÕt bÞ ®iÖn vµ c¸c quy chÕ c«ng t¸c cÇn thiÕt. Trong thùc tÕ, nèi ®Êt b¶o vÖ ®îc thùc hiÖn theo c¸c h×nh thøc sau ®©y: Nèi ®Êt tËp trung. §iÖn cùc nèi ®Êt lµ c¸c èng s¾t trßn (hoÆc s¾t gãc) cã Φ = 4 ÷ 6 cm, dµi 2 ÷ 3 m ch«n th¼ng ®øng trong ®Êt (®Çu bªn trªn cña ®iÖn cùc c¸ch mÆt ®Êt kho¶ng 0,5 ÷ 0,7 m), hoÆc c¸c thanh s¾t cã chiÒu dµi kh«ng lín h¬n ch«n n»m ngang c¸ch mÆt ®Êt 0,5 ÷ 0,7 m (thanh s¾t cã thÓ dïng s¾t trßn hay s¾t dÑt). Nèi ®Êt h×nh líi. Utx Ub Khi c¸ch ®iÖn cña thiÕt bÞ ®iÖn bÞ chäc thñng vµ cã dßng ®iÖn ®i qua vËt nèi ®Êt vµo ®Êt, ®iÒu kiÖn U® = I®R® Ub an toµn ®îc x¸c ®Þnh b»ng ®iÖn ¸p tiÕp xóc vµ ®iÖn ¸p bíc. Nh÷ng TB§ ®iÖn ¸p nµy kh«ng ®îc vît qu¸ trÞ sè giíi h¹n nµo ®Êy ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho ngêi. ë h×nh thøc nèi ®Êt tËp trung, tuy ®· thùc hiÖn ®îc yªu cÇu vÒ ®iÖn ¸p tiÕp xóc nhng I I trÞ sè ®iÖn ¸p bíc cßn kh¸ lín. §Ó kh¾c phôc nhîc ®iÓm nµy ta sö dông nèi ®Êt h×nh líi: ®iÖn cùc nèi ®Êt lµ líi s¾t réng lín ch«n phÝa H×nh 3-2. Ph©n tÝch t¸c dông cña nèi ®Êt h×nh líi. díi khu vùc ®Æt thiÕt bÞ ®iÖn nh ë h×nh 3-2 (cã thÓ ch«n thªm c¸c cäc däc theo chu vi vµ ë c¸c m¾t líi). Tõ c¸c ®êng cong ph©n bè ®iÖn ¸p (h×nh 3-2) cã thÓ nhËn thÊy r»ng, trÞ sè ®iÖn ¸p bíc vµ ®iÖn ¸p tiÕp xóc gi¶m ®i nhiÒu so víi h×nh thøc nèi ®Êt tËp trung. §iÒu chó ý lµ, ngoµi vïng b¶o vÖ cña m¹ng líi nèi ®Êt ®êng ph©n bè ®iÖn ¸p vÉn cã ®é dèc lín H×nh 3-3. C©n b»ng ®iÖn ¸p nªn ®iÖn ¸p bíc vÉn nguy hiÓm. ë gÇn m¹ng líi nèi ®Êt. §Ó tr¸nh ®iÖn ¸p nguy hiÓm, däc theo ®êng ®i ngoµi m¹ng líi nèi ®Êt ngêi ta ch«n c¸c tÊm b»ng s¾t ®Ó t¹o nªn vïng ®¼ng thÕ, c¸c tÊm s¾t nµy kh«ng nèi víi m¹ng líi nèi ®Êt (h×nh 3-3). 21
3-2. BẢO VỆ NỐI DÂY TRUNG TÍNH Trong líi ®iÖn h¹ ¸p ba pha bèn d©y cã d©y trung tÝnh nèi ®Êt (líi 380/220V hoÆc 220/127V), b¶o vÖ nèi ®Êt nh trªn sÏ kh«ng ®¶m b¶o an toµn khi cã ch¹m vá mét pha. §Ó gi¶i thÝch ®iÒu nµy, ta nghiªn cøu s¬ ®å h×nh 3-4. Khi c¸ch ®iÖn cña thiÕt bÞ ®iÖn bÞ h háng (ch¹m vá) th× dßng ®iÖn ng½n m¹ch ®îc x¸c ®Þnh theo : U Id ≈ (3-4) Rd + R0 Do ®iÖn ¸p líi kh«ng lín nªn trÞ sè dßng ®iÖn I® kh«ng lín, cã thÓ kh«ng lµm ch¶y cÇu ch× hoÆc nh¶y ¸p-t«-m¸t vµ nh vËy t×nh tr¹ng ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt kÐo dµi, trªn vá thiÕt bÞ ®iÖn còng tån t¹i l©u dµi ®iÖn ¸p víi trÞ sè: U .Rd U d = Rd I d = (3-5) R d + R0 NÕu R0 = R® th× ®iÖn ¸p U® cã trÞ sè U b»ng nöa ®iÖn ¸p pha, ë ®iÒu kiÖn kh¸c 3 cßn cã thÓ lín h¬n. §Ó cÇu ch× vµ c¸c b¶o vÖ kh¸c c¾t 2 m¹ch ®iÖn ph¶i t¨ng trÞ sè dßng ®iÖn 1 ng¾n m¹ch I® b»ng c¸ch nèi vá thiÕt bÞ D©y trung tÝnh ®iÖn víi d©y trung tÝnh. §ã lµ nguyªn I®R® lý cña b¶o vÖ nèi d©y trung tÝnh. Nh TB vËy, trong líi ®iÖn ba pha bèn d©y cã d©y trung tÝnh nèi ®Êt th× viÖc b¶o vÖ an R® R0 U I0R0 toµn ®îc thùc hiÖn b»ng b¶o vÖ nèi I® d©y trung tÝnh - vá thiÕt bÞ ®iÖn hoÆc nh÷ng bé phËn b×nh thêng kh«ng mang ®iÖn nhng khi c¸ch ®iÖn bÞ h H×nh 3-4 . Nghiªn cøu sù cÇn thiÕt háng sÏ xuÊt hiÖn ®iÖn ¸p ®Òu ph¶i cña viÖc nèi trung tÝnh b¶o vÖ. ®îc nèi víi d©y trung tÝnh. Yªu cÇu nµy ®îc ch©m chíc trong trêng hîp nÒn nhµ kh« r¸o. Riªng ®èi víi líi ®iÖn 220/127V th× chØ b¶o vÖ nèi d©y trung tÝnh ë nh÷ng n¬i ®Æc biÖt nguy hiÓm hay khi thiÕt bÞ ®Æt ngoµi trêi. 3-3. NỐI ĐẤ T LẶP LẠ I Khi tiÕn hµnh b¶o vÖ nèi d©y trung tÝnh, nhÊt thiÕt kh«ng ®îc ®Ó cho d©y trung tÝnh v× nguyªn nh©n nµo ®ã c¸ch ®iÖn víi ®Êt. NÕu d©y trung tÝnh c¸ch ®iÖn víi ®Êt, khi x¶y ra ch¹m vá ®iÖn ¸p d©y trung tÝnh cã thÓ t¨ng tíi trÞ sè ®iÖn ¸p pha. D©y trung tÝnh kh«ng nh÷ng ®îc nèi ®Êt ë ®Çu nguån cung cÊp (cã trÞ sè ®iÖn trë nèi ®Êt R0 ≤ 4Ω) mµ cßn ®îc nèi ®Êt lÆp l¹i t¹i c¸c n¬i kh¸c trong líi ®iÖn. C¸c nèi ®Êt lÆp l¹i nµy nh»m môc ®Ých gi¶m thÊp trÞ sè ®iÖn ¸p trªn d©y trung tÝnh vµ ®Ò phßng trêng hîp khi d©y trung tÝnh bÞ ®øt. 22
H×nh 3-5a vÏ cho trêng hîp khi kh«ng cã nèi ®Êt lÆp l¹i. NÕu d©y trung tÝnh bÞ ®øt, mét ®o¹n d©y trung tÝnh sÏ trë nªn c¸ch ®iÖn víi ®Êt, do ®ã khi c¸ch ®iÖn cña thiÕt bÞ ®iÖn bÞ h háng th× trªn d©y trung tÝnh sÏ cã ®iÖn ¸p pha vµ nh vËy sÏ rÊt nguy hiÓm khi tiÕp xóc víi vá thiÕt bÞ (Utx2 ≈ U). 3 3 2 2 1 1 0 0 TB TB TB TB Utx1= I®R0 Utx2= I®Rl R0 Utx1= 0 Utx2= U Rl R0 I® I® a) b) H×nh 3-5. Nghiªn cøu sù cÇn thiÕt cña viÖc nèi ®Êt lÆp l¹i. Trong trêng hîp cã nèi ®Êt lÆp l¹i (h×nh 3-5b) th× ®iÖn ¸p trªn d©y trung tÝnh sau chç ®øt chØ cßn: URl U 0 = I d Rl = (3-6) R0 + Rl vµ ®ã còng lµ ®iÖn ¸p tiÕp xóc Utx2. Thêng R0 ≥ Rl (trÞ sè R0 ®îc quy ®Þnh kh«ng lín qu¸ 4 «m) nªn trÞ sè U0 cßn gi÷ trÞ sè kh¸ lín, nhng dï sao vÉn an toµn h¬n so víi khi kh«ng tiÕn hµnh nèi ®Êt lÆp l¹i. Nèi ®Êt lÆp l¹i cña d©y trung tÝnh (cña ®êng d©y trªn kh«ng) ®îc thùc hiÖn ë nh÷ng ®Þa ®iÓm sau ®©y: C¸ch kho¶ng 200m däc theo chiÒu dµi ®êng d©y; - §iÓm cuèi ®êng d©y; - §iÓm ®êng d©y cã ph©n nh¸nh khi nh¸nh rÏ dµi trªn 250m. - TrÞ sè ®iÖn trë t¶n cña nèi ®Êt lÆp l¹i (Rl) kh«ng ®îc lín qu¸ 10Ω, nhng trong trêng hîp khi ®iÖn trë nèi ®Êt R0 cho phÐp tíi 10Ω (khi c«ng suÊt nguån díi 100kVA) th× ®iÖn trë nèi ®Êt lÆp l¹i cã thÓ lín tíi 30Ω, kÌm theo ®iÒu kiÖn lµ sè ®Þa ®iÓm cã nèi ®Êt lÆp l¹i kh«ng Ýt h¬n 3. Khi líi h¹ ¸p dïng ®êng c¸p th× kh«ng cÇn cã nèi ®Êt lÆp l¹i v× c¸p thêng cã d©y trung tÝnh riªng hoÆc dïng vá kim lo¹i cña c¸p lµm d©y trung tÝnh. D©y trung tÝnh nh vËy kh«ng thÓ bÞ ®øt. 23
3-4. TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT BẢO VỆ Khi thùc hiÖn nèi ®Êt cÇn ph¶i tËn dông c¸c vËt liÖu tù nhiªn cã s½n, gäi lµ nèi ®Êt tù nhiªn. Nèi ®Êt tù nhiªn lµ sö dông c¸c èng dÉn níc hay c¸c èng b»ng kim lo¹i kh¸c ®Æt trong ®Êt (trõ c¸c èng dÉn nhiªn liÖu láng vµ khÝ dÔ ch¸y), c¸c kÕt cÊu kim lo¹i cña c«ng tr×nh nhµ cöa cã nèi ®Êt, c¸c vá bäc kim lo¹i cña c¸p ®Æt trong ®Êt, v.v... §iÖn trë cña nèi ®Êt tù nhiªn ®îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch ®o thùc tÕ t¹i chç hay dùa theo c¸c tµi liÖu ®Ó tÝnh gÇn ®óng (*). Khi nèi ®Êt tù nhiªn ®o ®îc kh«ng tho¶ m·n yªu cÇu vÒ ®iÖn trë nèi ®Êt lín nhÊt cho phÐp cña trang bÞ nèi ®Êt th× ph¶i thùc hiÖn nèi ®Êt nh©n t¹o. Nèi ®Êt nh©n t¹o ®îc thùc hiÖn b»ng c¸c cäc thÐp, thanh thÐp dÑt h×nh ch÷ nhËt hay thÐp gãc dµi 2 ÷ 3 m ®ãng s©u xuèng ®Êt sao cho ®Çu trªn cña chóng c¸ch mÆt ®Êt kho¶ng 0,5 ÷0,7m ®Ó tr¸nh sù thay ®æi cña R® theo thêi tiÕt nh ®· giíi thiÖu ë trªn. §Ó chèng ¨n mßn kim lo¹i, c¸c èng thÐp vµ c¸c thanh thÐp dÑt hay thÐp gãc cã chiÒu dµy kh«ng nªn bÐ h¬n 4mm. D©y nèi ®Êt cÇn cã tiÕt diÖn tho¶ m·n ®é bÒn c¬ khÝ vµ æn ®Þnh nhiÖt, chÞu ®îc dßng ®iÖn cho phÐp l©u dµi. D©y nèi ®Êt kh«ng ®îc bÐ h¬n 1/3 tiÕt diÖn d©y dÉn pha, thêng dïng thÐp cã tiÕt diÖn 120 mm2, nh«m 35 mm2 hoÆc ®ång 25 mm2. §iÖn trë nèi ®Êt chñ yÕu x¸c ®Þnh b»ng ®iÖn trë suÊt cña ®Êt, h×nh d¹ng, kÝch thíc ®iÖn cùc vµ ®é ch«n s©u trong ®Êt. §iÖn trë suÊt cña ®Êt phô thuéc vµo thµnh phÇn, mËt ®é, ®é Èm vµ nhiÖt ®é cña ®Êt vµ chØ cã thÓ x¸c ®Þnh chÝnh x¸c b»ng ®o lêng. C¸c trÞ sè gÇn ®óng cña ®iÖn trë suÊt cña ®Êt ρ®Êt tÝnh b»ng Ωcm nh sau: 1.104 §Êt sÐt, ®Êt sÐt lÉn sái (®é dµy cña líp ®Êt sÐt tõ 1 - 3m) 0,4.104 §Êt vên, ®Êt ruéng 0,2.104 §Êt bïn (7÷10).104 C¸t (3÷5).104 §Êt lÉn c¸t §iÖn trë suÊt cña ®Êt kh«ng cè ®Þnh mµ thay ®æi do ¶nh hëng cña nhiÖt ®é, ®é Èm cña ®Êt. Do vËy ®iÖn trë cña trang bÞ nèi ®Êt còng thay ®æi. V× thÕ trong tÝnh to¸n nèi ®Êt ph¶i dïng ®iÖn trë suÊt tÝnh to¸n lµ trÞ sè lín nhÊt trong n¨m. ρtt = Kmax . ρ®Êt (3-7) ë ®©y Kmax lµ hÖ sè t¨ng cao, phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn khÝ hËu n¬i sÏ x©y dùng trang bÞ nèi ®Êt (b¶ng 3-1). B¶ng 3-1 B¶ng tra hÖ sè t¨ng cao Kma x Lo¹i ®Êt Lo¹i cäc nèi ®Êt §Êt ít §Êt rÊt ít §Êt kh« trung b×nh C¸c thanh dÑt n»m ngang (®iÖn cùc ngang) ®Æt ë ®é s©u c¸ch mÆt ®Êt 0,3÷0,5 m 6,5 5,0 4,5 Thanh dÑt ch«n n»m ngang ®Æt ë ®é s©u 3,0 2,0 1,6 0,5 ÷ 0,8 m Cäc ®ãng th¼ng ®øng ®ãng ë ®é s©u c¸ch 2,0 1,5 1,4 mÆt ®Êt 0,5 ÷ 0,8 m (*) Xem gi¸o tr×nh cung cÊp ®iÖn tËp 2- nhµ xuÊt b¶n §¹i häc vµ Trung häc chuyªn nghiÖp 1984- NguyÔn C«ng HiÒn. 24
3.4.1. TÝnh to¸n nèi ®Êt nh©n t¹o Nh ®· nãi ë trªn, ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o ®îc thùc hiÖn khi nèi ®Êt tù nhiªn kh«ng tho¶ m·n ®îc ®iÖn trë R® theo yªu cÇu cña trang bÞ nèi ®Êt. Khi ®ã ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau: [Rd ]max .Rtn Rnt = (3-8) Rtn − [Rd ]max ë ®©y [R d ]max lµ ®iÖn trë nèi ®Êt lín nhÊt cho phÐp cña trang bÞ nèi ®Êt. §iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o gåm hÖ thèng cäc th¼ng ®øng (®iÖn cùc th¼ng ®øng) vµ thanh ®Æt n»m ngang (®iÖn cùc n»m ngang) ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Rc .Rt Rnt = (3-9) Rc + Rt trong ®ã: Rc - ®iÖn trë khuÕch t¸n cña hÖ thèng cäc ch«n th¼ng ®øng. Rt - ®iÖn trë khuÕch t¸n cña hÖ thèng thanh ch«n n»m ngang. B¶ng 3-2 cho ta c¸c c«ng thøc ®Ó x¸c ®Þnh ®iÖn trë khuÕch t¸n cña c¸c ®iÖn cùc kh¸c nhau. §èi víi thÐp gãc, ®êng kÝnh ®¼ng trÞ ®îc tÝnh theo: d®t = 0,95b víi b- bÒ réng cña c¸c c¹nh thÐp gãc. Khi x¸c ®Þnh ®iÖn trë nèi ®Êt tæng cña tæng toµn bé m¹ch vßng cÇn ph¶i xÐt tíi ¶nh hëng cña mµn che gi÷a c¸c cäc. Trong trêng hîp nµy, ta cã hÖ sè sö dông cña ®iÖn cùc ®øng ηc vµ cña ®iÖn cùc ngang hay thanh ηt. HÖ sè sö dông cña c¸c cäc th¼ng ®øng vµ cña c¸c thanh n»m ngang cho ë b¶ng 3-3. §iÖn trë khuÕch t¸n cña n cäc cã xÐt ®Õn ¶nh hëng cña mµn che ®îc tÝnh theo: R1c Rc = (3-10) n.η c ë ®©y R1c - ®iÖn trë cña mét cäc hay mét ®iÖn cùc th¼ng ®øng. ηc- hÖ sè sö dông cña c¸c ®iÖn cùc th¼ng ®øng. §iÖn trë khuÕch t¸n cña thanh n»m ngang nèi gi÷a c¸c ®iÖn cùc ®ãng th¼ng ®øng cã xÐt ®Õn ¶nh hëng mµn che : Rt/ Rt = (3-11) ηt ë ®©y R t/ - ®iÖn trë khuÕch t¸n cña thanh nèi cha xÐt ®Õn ¶nh hëng cña mµn che. ηt – hÖ sè sö dông cña thanh nèi n»m ngang. 25
B¶ng 3-2 KiÓu nèi ®Êt C¸ch ®Æt ®iÖn cùc C«ng thøc tÝnh, tÝnh b»ng Ω Chó thÝch Ch«n th¼ng ®øng, 1 lµm b»ng thÐp trßn, 0,366 4l Rc = ρ tt lg l ®Çu trªn tiÕp xóc víi l>d l d d mÆt ®Êt. 2 Ch«n th¼ng ®øng, t lµm b»ng thÐp trßn, 0,366  2l 1 4t + l  l Rc = ρ tt  lg + lg  l ®Çu trªn n»m s©u l>d  d 2 4t − l  l d c¸ch mÆt ®Êt mét kho¶ng. l ≥ 2 ,5 Ch«n n»m ngang, 2t b - chiÒu réng lµm b»ng thÐp dÑt, 3 2l 2 0,366 Rt = ρ tt lg cña thanh dÑt, dµi, n»m s©u c¸ch t l b.t nÕu ®iÖn cùc l b mÆt ®Êt mét kho¶ng trßn cã ®êng l kÝnh d th× b = 2d. TÊm ch«n th¼ng 4 a vµ b lµ kÝch ®øng, s©u c¸ch mÆt thíc dµi x ρ tt a ®Êt mét kho¶ng Rc = 0,25 réng cña tÊm. ab b l b- chiÒu réng Vµnh xuyÕn, lµm tõ cña cùc. 5 thÐp dÑt, ®Æt n»m t ≤ D/2 ρ tt 2 8D Rt = t ln ngang, s©u c¸ch NÕu ®iÖn cùc 2π D l 2 b bt mÆt ®Êt mét trßn ®êng D kho¶ng. kÝnh d th× b=2d 3.4.2. Tr×nh tù tÝnh to¸n nèi ®Êt Tr×nh tù tÝnh to¸n nèi ®Êt nh sau: 1. X¸c ®Þnh ®iÖn trë nèi ®Êt [Rd ]max cÇn thiÕt theo tiªu chuÈn. 2. X¸c ®Þnh ®iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn Rtn. 3. NÕu Rtn < [Rd ]max nh ®· nªu ë phÇn trªn, trong c¸c thiÕt bÞ cao ¸p trªn 1000V cã dßng ch¹m ®Êt bÐ vµ trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ¸p díi 1000V th× kh«ng cÇn ®Æt thªm nèi ®Êt nh©n t¹o. Cßn trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ¸p trªn 1000V cã dßng ®iÖn ch¹m ®Êt lín, nhÊt thiÕt ph¶i nèi ®Êt nh©n t¹o víi ®iÖn trë kh«ng lín h¬n 1 Ω. NÕu Rtn > [Rd ]max th× ph¶i x¸c ®Þnh nèi ®Êt nh©n t¹o. §iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o ®îc tÝnh theo c«ng thøc (6-32). 4. Qui ®Þnh diÖn tÝch bè trÝ c¸c ®iÖn cùc, chän sè lîng vµ kÝch thíc c¸c ®iÖn cùc ®ãng th¼ng ®øng vµ c¸c ®iÖn cùc n»m ngang. Chó ý ®Õn viÖc gi¶m ®iÖn ¸p ®iÖn ¸p 26
bíc vµ ®iÖn ¸p tiÕp xóc. TÝnh ®iÖn trë khuÕch t¸n cña cäc, cña thanh n»m ngang vµ toµn bé hÖ thèng nèi ®Êt theo c¸c c«ng thøc trªn. 5. §èi víi thiÕt bÞ ®iÖn ¸p cao h¬n 1000V cã dßng ®iÖn ch¹m ®Êt lín ph¶i kiÓm tra ®é bÒn nhiÖt cña d©y dÉn theo c«ng thøc: t qd S = I∞ (3-12) c ë ®©y S – tiÕt diÖn cho phÐp bÐ nhÊt cña thanh dÉn hay d©y dÉn, cm2. I∞ - dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x¸c lËp, trong tÝnh to¸n lÊy dßng ®iÖn lín nhÊt ®i qua d©y dÉn khi ng¾n m¹ch ë thiÕt bÞ ®ang xÐt hoÆc lµ ng¾n m¹ch mét pha ch¹m ®Êt. tq® - thêi gian quy ®æi hay thêi gian gi¶ thiÕt cña dßng ®iÖn ®i vµo ®Êt, (gy). c – h»ng sè, ®èi víi thÐp lµ 74; d©y ®ång trÇn lµ 195; d©y c¸p ruét ®ång, ®iÖn ¸p díi 10kV lµ 182; d©y nh«n trÇn vµ c¸p ruét nh«m ®iÖn ¸p díi 10kV lµ 112. VÝ dô: Bµi to¸n: TÝnh nèi ®Êt m¹ch vßng cho tr¹m 110/10kV cã c¸c sè liÖu sau: Dßng ®iÖn lín nhÊt ®i qua vËt nèi ®Êt khi ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt ë phÝa 110kV lµ 3,2kA; dßng ®iÖn lín nhÊt ®i qua vËt nèi ®Êt khi ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt ë phÝa 10kV lµ 43A; lo¹i ®Êt ë n¬i ®Æt ch¹m ®Êt lµ ®Êt sÐt; ®Ó nèi ®Êt phô ta sö dông hÖ thèng c¸p – cäc cã ®iÖn trë nèi ®Êt lµ 1,2Ω. Bµi gi¶i: ë phÝa 110kV, yªu cÇu ®iÖn trë nèi ®Êt b»ng 0,5Ω. ë phÝa 10kV ta x¸c 125 125 ®Þnh ®iÖn trë nèi ®Êt theo c«ng thøc Rd ≤ = ≈ 3Ω . Id 42 ë ®©y ®iÖn ¸p tÝnh to¸n trªn thiÕt bÞ nèi ®Êt Utt = 125V, v× dïng trang bÞ nèi ®Êt chung cho c¶ ®iÖn ¸p trªn vµ díi 1000V. §iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o khi xÐt ®Õn sö dông hÖ thèng c¸p cäc cã ®iÖn trë nèi ®Êt phô 1,2Ω lµ: Rnt = [Rd ]max Rtn Rtn − [Rd ]max 0,5.1,2 Thay vµo ta ®îc: Rnt = = 0,857Ω 1,2 − 0,5 §Ó tÝnh to¸n s¬ bé, ta lÊy ®iÖn trë suÊt cña ®Êt t¹i chç ®Æt tiÕp ®Êt (®Êt sÐt - tra b¶ng) lµ 104Ωcm. HÖ sè hiÖu chØnh t¨ng cao K = 4,5 ®èi víi ®iÖn cùc ngang khi ch«n s©u 0,3 – 0,5 m, ®Êt kh«, vµ K = 1,4 ®èi víi ®iÖn cùc ®ãng th¼ng ®øng dµi 2 – 3 m ®ãng ë ®é s©u c¸ch mÆt ®Êt ≥ 0,8 m, ®Êt kh«. §iÖn trë suÊt tÝnh to¸n ®èi víi ®iÖn cùc ngang lµ ρ ttngang = 4,5.10 4 vµ ®èi víi ®iÖn cùc th¼ng ®øng lµ ρtt®øng = 1,4.104 Ωcm. §iÖn cùc th¼ng ®øng dïng thÐp gãc L50, dµi 2,5m ch«n s©u c¸ch mÆt ®Êt 0,8m, ®iÖn trë t¶n cña mét cäc ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc cho ë b¶ng 6-4: 27
0,366  2l 1 4t + l  R1c = ρ tt  lg + lg   d 2 4t − l  l ë ®©y d®t = 0,95b =0,95.0,05 = 0,0475 m. 2,5 t = 0,8 + = 2,05m 2  2.2,5 1 4.2,05 + 2,5  0,366 R1c = + lg  = 44,52Ω .140. lg  0,0475 2 4.2,05 − 2,5  2,5 X¸c ®Þnh s¬ bé sè cäc nèi ®Êt th¼ng ®øng khi hÖ sè sö dông cäc ηc lµ 0,6: 44,52 n= ≈ 87 cäc. 0,6.0,857 X¸c ®Þnh ®iÖn trë khuÕch t¸n cña ®iÖn cùc ngang (dïng thÐp thanh 40 x 4 mm2) ®îc hµn ë ®Çu trªn cña thÐp gãc. HÖ sè sö dông thanh nèi thµnh vßng khi sè ®iÖn cùc th¼ng ®øng b»ng 85 cäc (thay v× ®· tÝnh s¬ bé 87 cäc) vµ tØ sè a/l = 2 tra b¶ng 6-5 vµ dïng phÐp néi suy ta ®îc hÖ sè sö dông thanh ηt = 0,25: §iÖn trë t¶n cña thanh cã chu vi vßng L = 85a = 85.2.2,5 = 425m. Theo c«ng thøc (6-35) vµ ë b¶ng 6-5 ta ®îc: Rt/ 2l 2 1 0,366.450 2.425 2 1 0,366 Rt = =. ρ tt lg = = 9,688Ω . lg ηt ηt l bt 0,25 425 0,04.0,8 TÝnh chÝnh x¸c ®iÖn trë cña hÖ thèng ®iÖn cùc th¼ng ®øng, theo c«ng thøc (6-33) ta Rnt .Rt 0,857.9,688 Rc = = = 0,940Ω cã : Rnt − Rt 9,688 − 0,857 TÝnh chÝnh x¸c sè ®iÖn cùc th¼ng ®øng khi hÖ sè sö dông cäc ηc lÊy tõ b¶ng 6-5 víi a/l =2 vµ n = 85, khi ®ã ηc = 0,53. 44,52 n= ≈ 89 cäc. 0,53.0,94 Cuèi cïng ta lÊy 89 thanh thÐp gãc 50 x 50 x 4 lµ 89 ®iÖn cùc th¼ng ®øng. KiÓm tra ®é bÒn nhiÖt cña thanh 40 x 4 mm2. TiÕt diÖn bÐ nhÊt cña thanh theo ®iÒu kiÖn bÒn nhiÖt khi x¶y ra ng¾n m¹ch ch¹m ®Êt theo c«ng thøc (6-36) víi thêi gian quy ®æi dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ch¹y qua tq® = 1,1 gi©y: t qd 1,1 S = I∞ = 3200 = 45,5mm 2 c 74 Nh vËy tiÕt diÖn 40 x 4 =160 mm2 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bÒn nhiÖt. 28
B¶ng 3-3 HÖ sè sö dông cäc ηc vµ thanh ngang ηt TØ sè a/l (a- kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cäc, l- chiÒu dµi cäc). Sè cäc ch«n th¼ng ®øng 1 2 3 ηc ηt ηc ηt ηc ηt A. Khi ®Æt c¸c cäc theo chu vi m¹ch vßng 4 0,69 0,45 0,78 0,55 0,85 0,70 6 0,62 0,40 0,73 0,48 0,80 0,64 8 0,58 0,36 0,71 0,43 0,78 0,60 10 0,55 0,34 0,69 0,40 0,76 0,56 20 0,47 0,27 0,64 0,32 0,71 0,47 30 0,43 0,24 0,60 0,30 0,68 0,41 50 0,40 0,21 0,56 0,28 0,66 0,37 70 0,38 0,20 0,54 0,26 0,64 0,35 100 0,35 0,19 0,52 0,24 0,62 0,33 B. Khi ®Æt c¸c cäc thµnh d·y 3 0,78 0,80 0,86 0,92 0,91 0,95 4 0,74 0,77 0,83 0,87 0,88 0,92 5 0,70 0,74 0,81 0,86 0,87 0,90 6 0,63 0,72 0,77 0,83 0,83 0,88 10 0,59 0,62 0,75 0,75 0,81 0,82 15 0,54 0,50 0,70 0,64 0,78 0,74 20 0,49 0,42 0,68 0,56 0,77 0,68 30 0,43 0,31 0,65 0,46 0,75 0,58 3-5. TÍNH TOÁN TIẾP TRUNG TÍNH BẢO VỆ 3.5.1. D©y trung tÝnh kh«ng cã nèi ®Êt lÆp l¹i Môc ®Ých cña tiÕp trung tÝnh b¶o vÖ lµ biÕn ch¹m vá thiÕt bÞ thµnh ng¾n m¹ch ®Ó b¶o vÖ c¾t nhanh chç bÞ h háng. BiÓu thøc chÝnh dïng ®Ó tÝnh to¸n b¶o vÖ nèi d©y trung tÝnh lµ: 3 (0,9 ÷ 0,95)U tb .10 3 I N1) = ( ≥ 2,5 I dmcc (3-13) (2r1Σ + r0 Σ )2 + (2 x1Σ + x0Σ )2 Trong ®ã : Utb - ®iÖn ¸p trung b×nh cña cÊp ®iÖn ¸p mµ ta ®ang xÐt, V. r1Σ - tæng ®iÖn trë thµnh phÇn thø tù thuËn cña ®êng d©y vµ m¸y biÕn ¸p, mΩ , víi r1Σ = r1BA + r1dd . r0 Σ - tæng ®iÖn trë thµnh phÇn thø tù kh«ng cña ®êng d©y vµ m¸y biÕn ¸p, mΩ, víi r0Σ = 3rdtt + r0 BA + r0dd . x1Σ - tæng ®iÖn kh¸ng thµnh phÇn thø tù thuËn cña ®êng d©y vµ m¸y biÕn ¸p, mΩ, víi x1Σ = x1BA + x1dd . x 0 Σ - tæng ®iÖn kh¸ng thµnh phÇn thø tù kh«ng cña ®êng d©y vµ m¸y biÕn ¸p, mΩ, víi x0 Σ = x0 BA + x 0dd . 29
I®mcc – dßng ®iÖn ®Þnh møc cña d©y ch¶y cÇu ch×. Khi dïng ¸p-t«-m¸t cã b¶o vÖ dßng cùc ®¹i th× b¶o vÖ nèi d©y trung tÝnh ®îc tÝnh theo ®iÒu kiÖn : I N1) ≥ 1,2 I tdAT , trong ®ã It®AT lµ dßng ®iÖn t¸c ®éng cña ¸p-t«-m¸t. ( * §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p: ∆PN U dm .10 3 2 (mΩ ) rBA = (3-14) 2 S dm 2 10.U x %U dm x BA = .10 3 , (mΩ) (3-15) S dm Trong ®ã: rBA, xBA lµ ®iÖn trë ®iÖn kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p x¸c ®Þnh khi ®iÖn ¸p ë cuén d©y thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p lµ ®Þnh møc (0,23kV; 0,4kV; 0,525kV), tÝnh b»ng mΩ. ∆PN - Tæn thÊt ng¾n m¹ch cña m¸y biÕn ¸p, W. U®m - §iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¸y biÕn ¸p, kV. S®m - c«ng suÊt ®Þnh møc cña m¸y biÕn ¸p, kVA. Ux% - thµnh phÇn ph¶n kh¸ng cña ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch, ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: U x % = U N % − U r2 % (3-16) 2 trong ®ã UN% - ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch, tÝnh theo %, Ur% - thµnh phÇn t¸c dông cña ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch, ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: ∆PN ∆P Ur % = = 3 K .100 (3-17) 10.S dm 10 S dm * §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña ®êng d©y h¹ ¸p. §èi víi ®êng d©y h¹ ¸p, mét c¸ch gÇn ®óng ta cã thÓ lÊy nh sau: - §êng d©y trªn kh«ng x0 = 0,3 (Ω/km) hay (mΩ/m). - §êng d©y c¸p x0 = 0,7 (Ω/km) hay (mΩ/m). §iÖn trë r0 tÝnh nh sau: 1 r0 = ρ (Ω/km) hay (mΩ/m) F ë ®©y ρ - ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu lµm d©y dÉn (®èi víi ®ång ρ cu = 18,8Ωmm 2 / Km , nh«m ρ Al = 31,5Ωmm 2 / Km ). Khi tÝnh ng¾n m¹ch mét pha trong m¹ng h¹ ¸p cÇn chó ý: - XÐt ®Õn ®iÖn trë cña tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn. - §iÖn ¸p tÝnh to¸n Utb nhËn hÖ sè bÐ h¬n 1 ®Ó xÐt ®Õn sù gi¶m ®iÖn ¸p bªn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p lóc ng¾n m¹ch. HÖ sè nµy cã thÓ lÊy b»ng 0,9 – 0,95. - §iÖn trë cña d©y trung tÝnh trong m¹ng thø tù kh«ng ph¶i lÊy b»ng 3 lÇn trÞ sè thùc tÕ cña nã. - §iÖn kh¸ng thø tù kh«ng cña m¸y biÕn ¸p nèi Y/Y0 lµ x*0BA = 0,3 ÷1 (trÞ sè t¬ng ®èi ®inh møc), song ®Ó cho dßng ng¾n m¹ch mét pha lµ cùc tiÓu, ta lÊy x*0BA = 1. Trong hÖ ®¬n vÞ cã tªn ta cã: 30
2 U tb x0 BA = x*0 BA . .10 6 (mΩ) S dm NÕu m¸y biÕn ¸p ®Êu Y0/Δ th× x0BA = x1BA. - §iÖn kh¸ng thø tù kh«ng cña ®êng d©y h¹ ¸p cã thÓ lÊy b»ng hai lÇn ®iÖn kh¸ng thø tù thuËn: x0 = 2 x1 ®êng d©y. VÝ dô: Mét m¸y biÕn ¸p 750 KVA; 10/0,4kV cã c¸c sè liÖu: ΔPN =12000W; UN% = 5,5 cung cÊp cho mét ®êng d©y cã 4 d©y ®ång dµi 100 m, tiÕt diÖn d©y dÉn 3 x 35 mm2 + 1 x 16 mm2. Mçi pha c¸ch nhau 250 mm. TÝnh dßng ®iÖn ng¾n m¹ch mét pha ch¹m d©y trung tÝnh ë cuèi ®êng d©y. Bµi gi¶i : * §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p : ∆PN 12000 Tríc tiªn ta tÝnh : U r % = = = 1,6% 10.S dm 10.750 U x % = U N % − U r2 % = 5,5 2 − 1,6 2 = 5,25% 2 §iÖn trë thµnh phÇn thø tù thuËn cña m¸y biÕn ¸p lµ: ∆PN U dm .10 3 12000.0,4 2 2 = = .10 3 = 3,4 mΩ r1BA 2 2 S dm 750 §iÖn kh¸ng thø tù thuËn cña m¸y biÕn ¸p lµ: 2 10.5,25.0,4 2 10.U x %.U dm x1BA = .10 3 = .10 3 = 11,2mΩ S dm 750 §iÖn trë thµnh phÇn thø tù kh«ng cña m¸y biÕn ¸p lµ: r0BA = r1BA = 3,4 mΩ. §iÖn kh¸ng thµnh phÇn thø tù kh«ng cña m¸y biÖn ¸p: 2 0,4 2 U tb x0 BA = x*0 BA .10 6 = 1. .10 6 = 213mΩ S dm 750 * §iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña ®êng d©y t¶i ®iÖn: Thµnh phÇn thø tù thuËn: r1dd = 0,54.100 = 54 mΩ x1dd = 0,30.100 = 30 mΩ Thµnh phÇn thø tù kh«ng: r0dd = r1dd = 54 m Ω x0dd = 2x1dd = 2.30 = 60 mΩ. * Cña d©y trung tÝnh: rtt = 1,2.100 = 120 mΩ. r1Σ = r1BA + r1dd = 3,4 + 54 = 57,4mΩ x1Σ = x1BA + x1dd = 30 + 11,2 = 41,2mΩ r0Σ = 3rtt + r0 BA + r0 dd = 3.120 + 3,4 + 54 = 417,4mΩ x 0 Σ = x 0 BA + x0 dd = 213 + 60 = 273mΩ * Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch mét pha: 3 (0,9 ÷ 0,95)U tb .10 3 3.0,95.400.10 3 I N1) = ( = = 1030 A (2.57,4 + 417,4) 2 + (2.41,2 + 273) 2 (2 r1Σ + r0 Σ ) 2 + (2 x1Ξ + x0 Σ ) 2 31
Môc ®Ých thø hai cña tiÕp trung tÝnh b¶o vÖ lµ gi¶m ®iÖn ¸p cña vá thiÕt bÞ ®èi víi ®Êt ®Õn trÞ sè an toµn cho ngêi (khi b¶o vÖ kh«ng c¾t). Khi d©y trung tÝnh kh«ng cã nèi ®Êt lÆp l¹i, ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p trªn vá thiÕt bÞ cã trÞ sè an toµn ®èi víi ngêi cÇn tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau: I N .Z tt ≤ U txcp (3-18) ë ®©y : Utxcp - ®iÖn ¸p tiÕp xóc cho phÐp, Ztt - tæng trë cña d©y trung tÝnh tÝnh tõ tr¹m biÕn ¸p ®Õn thiÕt bÞ cÇn b¶o vÖ. §Ó tho¶ m·n ®iÒu kiÖn (3-18), mét c¸ch gÇn ®óng, tû lÖ gi÷a c¸c th«ng sè cña d©y dÉn pha vµ d©y trung tÝnh (h×nh 3-6) nh sau: S ph U txcp Z tt = = 3 S tt U − U txcp Z ph 2 trong ®ã Sph vµ Stt lµ tiÕt diÖn cña d©y dÉn 1 pha vµ d©y trung tÝnh. IN 0 NÕu lÊy Utxcp = 65V th× tiÕt diÖn cña Utx TB d©y trung tÝnh lµ: Víi m¹ng 220/127 V, S tt ≈ S ph . - R0 Víi m¹ng 380/220V, S tt ≈ 2,4S ph . - H×nh 3-6 . Ch¹m vá thiÕt bÞ nèi d©y §iÒu nµy râ rµng lµ kh«ng hîp lý. V× trung tÝnh khi kh«ng cã nèi ®Êt lÆp l¹i. vËy, quy tr×nh cho phÐp lÊy trung tÝnh b»ng 50% tiÕt diÖn d©y pha nµo lín nhÊt. Cßn tiÕt diÖn cña d©y dïng ®Ó nèi tõ thiÕt bÞ ®Õn d©y trung tÝnh lÊy b»ng 1/3 tiÕt diÖn cña d©y pha cung cÊp cho thiÕt bÞ. 3.5.2. D©y trung tÝnh cã tiÕp ®Êt lÆp l¹i Khi thùc hiÖn tiÕp trung tÝnh b¶o vÖ, ®Ó gi¶m ®iÖn ¸p trªn vá thiÕt bÞ khi x¶y ra ch¹m vá ta thùc hiÖn nèi ®Êt lÆp l¹i d©y trung tÝnh (h×nh 3-7). Khi x¶y ra ch¹m vá thiÕt bÞ, ®iÖn ¸p cña vá thiÕt bÞ ®èi víi ®Êt lµ 3 I®.Rll. 2 1 ë ®©y I® - dßng ch¹m ®Êt. IN 0 Rll - ®iÖn trë nèi ®Êt lÆp l¹i. Utx TB Cã thÓ xem : I N Z tt IR U = d ll = tx I® R 0 IN Z tt R0 Rll R0 + Rll Rll Rll I® §iÒu kiÖn ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho ngêi lµ: H×nh 3-7. Ch¹m vá thiÕt bÞ nèi d©y trung tÝnh khi cã nèi ®Êt lÆp l¹i. Rll U tx = I N Z tt ≤ U txcp (3-19) R0 + Rll Tõ biÓu thøc (3-19) ta thÊy, ®iÖn trë nèi ®Êt lÆp l¹i cµng bÐ th× hiÖu qu¶ cña nèi ®Êt lÆp l¹i cµng cao. 32
Trong thùc tÕ, víi m¹ng ®iÖn b×nh thêng, nÕu sè lîng nèi ®Êt nhiÒu sÏ lµm cho ®iÖn ¸p tiÕp xóc lín lªn v× ®iÖn trë nèi ®Êt lµm viÖc R0 b©y giê Ýt ¶nh hëng ®Õn sù ph©n bè ®iÖn ¸p (h×nh 3-8). Trong trêng hîp nµy, ®iÒu kiÖn ®Ó ®¶m b¶o an toµn khi x¶y ra ch¹m vá lµ: Rll1 Utx = I N Z tt (3-20) Rdt + Rll1 ë ®©y: Rll1- ®iÖn trë nèi ®Êt lÆp l¹i t¹i chç h háng, R®t - ®iÖn trë ®¼ng trÞ cña c¸c ®iÖn trë nèi ®Êt lÆp l¹i Rll2, Rll3 m¾c song song víi R0. Rll2 Rll1 INZtt IN R ll3 R0 R ll2 Rll1 R0 Rll3 H×nh 3-8. M¹ng ®iÖn dïng b¶o vÖ nèi d©y trung tÝnh cã nèi ®Êt lÆp l¹i ë nhiÒu chç . 3-6. CÁC PHƯƠNG TIỆN VÀ DỤNG CỤ CẦN THIẾT CHO AN TOÀN ĐIỆN 3.6.1. Treo cao, rào chắn và biển báo Treo cao, rµo ch¾n, biÓn b¸o lµ c¸c biÖn ph¸p an toµn nh»m kh«ng cho ngêi ch¹m vµo nh÷ng phÇn dÉn ®iÖn, hoÆc vi ph¹m hµnh lang an toµn. Hµnh lang an toµn líi ®iÖn lµ kho¶ng kh«ng gian lu kh«ng ®îc quy ®Þnh vÒ chiÒu réng, chiÒu dµi vµ chiÒu cao ch¹y däc theo c«ng tr×nh ®êng d©y t¶i ®iÖn hoÆc bao quanh tr¹m ®iÖn. Mçi c«ng tr×nh líi ®iÖn ®Òu cã hµnh lang b¶o vÖ an toµn qui ®Þnh t¹i c¸c ®iÒu 6, 12 vµ 14 cña NghÞ ®Þnh 54/1999/N§-CP cña ChÝnh phñ vÒ b¶o vÖ líi ®iÖn cao ¸p. Trong ph¹m vi b¶o vÖ an toµn cña líi ®iÖn cao ¸p, lóa vµ hoa mµu ph¶i trång c¸ch mãng cét ®iÖn, mãng nÐo Ýt nhÊt 0,5 m. C¸c lo¹i c©y trång kh¸c ph¶i ®¶m b¶o kho¶ng c¸ch th¼ng ®øng tõ d©y dÉn khi d©y ë tr¹ng th¸i tÜnh ®Õn ®iÓm cao nhÊt cña c©y kh«ng nhá h¬n qui ®Þnh trong b¶ng 3-4. §èi víi nh÷ng c©y cã kh¶ n¨ng ph¸t triÓn nhanh trong thêi gian ng¾n cã nguy c¬ g©y mÊt an toµn (nh b¹ch ®µn, tre, nøa,...) ph¶i chÆt s¸t gèc vµ cÊm trång míi. 33
Bảng 3-4 Điện áp Đến 35 kV 66 đến 110 kV 220 kV 500 kV Khoảng cách an toàn (m) 2 3 4 5 Khoảng cách từ dây dẫn khi dây ở trạng thái tĩnh đến điểm gần nhất của cây không nhỏ hơn khoảng cách tối thiểu qui địnhỉtong bảng 3-5. Bảng 3-5 Điện áp Đến 22 kV Đến 35 kV 66 đến 110 kV 220 kV Khoảng cách Dây bọc Dây trần tối thiểu (m) 0,7 1,5 2,0 2,5 Đối với nhà và công trình trong hành lang bảo vệ đã có trước khi xây dựng đường dây trên không điện áp tới 220 kV thì không phải di chuyển ra khỏi hành lang bảo vệ nếu đảm bảo các điều kiện sau: - Làm bằng vật liệu không cháy. - Kết cấu kim loại phải nối đất theo tiêu chuẩn hiện hành. - Khoảng cách thẳng đứng từ dây dẫn khi dây ở trạng thái tĩnh đến bất kì bộ phận nào của nhà và công trình phải bằng hoặc lớn hơn khoảng cách an toàn thẳng đứng qui định trong bảng 3-6. Bảng 3-6 Điện áp Đến 35 kV 66 đến 110 kV 220 kV Khoảng cách an toàn thẳng đứng (m) 3,0 4,0 5,0 Cấm tiến hành bất kì công việc gì trong hành lang bảo vệ đường dây trên không nếu dùng đến thiết bị, dụng cụ, phương tiện có khả năng vi phạm khoảng cách an toàn qui định trong bảng 3-4. Trường hợp đặc biệt do yêu cầu của công tác an ninh, quốc phòng thì phải thoả thuận với đơn vị quản lý lưới điện để thực hiện các biện pháp an toàn cần thiết. Ở những đoạn giao chéo giữa đường dây dẫn điện cao áp trên không với đường bộ và đường sắt, cho phép các phương tiện vận tải có chiều cao đến 4,5 m (kể cả hàng hoá trên xe) so với mặt đường vượt qua. Trong trường hợp cần vận chuyển hàng hoá có kích thước cao hơn 4,5 m, chủ phương tiện phải liên hệ với đơn vị quản lý công trình lưới điện để thực hiện biện pháp an toàn cần thiết. Phương tiện vận tải thuỷ khi đi qua điểm giao chéo phải đảm bảo khoảng cách an toàn qui định trong bảng 3-7. Bảng 3-7 Điện áp Đến 35 kV 66 đến 110 kV 220 kV 500 kV Khoảng cách thẳng đứng (m) 1,5 2 3 4 Đối với đường dây trên không điện áp đến 1000 V, khoảng cách từ dây dẫn đến mặt đất không được nhỏ hơn 6 m ở khu dân cư, không nhỏ hơn 5 m ở trong khu vực không dân cư và không được nhỏ hơn 4 m ở những nơi người khó đến được. Khi đường dây đi qua khu vực vườn cây thì khoảng cách thẳng đứng từ dây dẫn thấp nhất đến ngọn cây không được nhỏ hơn 1 m. 34
Trong công tác quản lý, vận hành, sửa chữa thiết bị điện, khoảng cách an toàn từ nơi làm việc đến những phần có điện phải đảm bảo: Điện hạ áp 0,30 m Điện áp đến 15 kV 0,70 m Điện áp đến 35 kV 1,00 m Điện áp đến 110 kV 1,50 m Điện áp đến 220 kV 2,50 m Điện áp đến 500 kV 4,50 m Khi người làm việc có khả năng vi phạm khoảng cách qui định trên mà không thể cắt điện thì phải làm rào chắn. Khoảng cách từ rào chắn tới phần có điện là: Điện áp đến 15 kV 0,35 m Điện áp đến 35 kV 0,60 m Điện áp đến 110 kV 1,50 m Điện áp đến 220 kV 2,50 m Điện áp đến 500 kV 4,50 m Yêu cầu đặt rào chắn, cách thức đặt rào chắn được xác định tuỳ theo điều kiện cụ thể và tính chất công việc. Những vật dẫn điện đặt ở chỗ qua lại trong nhà cần phải che chắn nếu thấp hơn các độ cao sau: Điện áp 10 kV trở xuống 2,5 m Điện áp 35 kV trở xuống 2,75 m Điện áp 110 kV trở xuống 3,5 m Những vật dẫn điện ngoài trời cần được chắn bảo vệ nếu thấp hơn độ cao sau: Điện áp 35 kV 3,00 m Điện áp 110 kV 3,75 m Điện áp 220 kV 4,50 m Đối với trạm biến áp, trạm phân phối có tường rào (hoặc hàng rào) cố định bao quanh, độ cao hàng rào không thấp hơn 2,0 m (ngoài trời) và 1,7 m (trong nhà). Để ngăn ngừa sự nguy hiểm khi đến gần các phần có điện áp, cấm thực hiện những thao tác ở những thiết bị từ đó có thể đưa điện áp đến nơi làm việc gây ra tai nạn, nhắc nhở các biện pháp thông thường, ... cần có bảng báo hiệu. Biển báo chia ra làm 4 nhóm: biển ngăn ngừa (hình 3-9), biển cấm (hình 3-10), biển cho phép (hình 3-11) và biển nhắc nhở (hình 3-12). Qui định về đặt biển báo và rào chắn được trình bày chi tiết trong "Qui trình kỹ thuật an toàn điện trong công tác quản lý, vận hành, sửa chữa, xây dựng đường dây và trạm điện" của Tổng công ty điện lực Việt nam - 2002. Hình 3-9. Các loại biển báo ngăn ngừa 35
CẤM ĐÓNG ĐIỆN ! CẤM MỞ ! CÓ NGƯỜI CÓ NGƯỜI ĐANG LÀM VIỆC ĐANG LÀM VIỆC TRÊN DÂY DẪN Hình 3-10. Các lo ại biến cấm CHÚ Ý ! ĐÃ NỐI ĐẤT ĐIỆN ÁP NGƯỢC Hình 3-11. Biến nhắc nhở LÀM VIỆC TRÈO TẠI ĐÂY TẠI ĐÂY Hình 3-12. Các loại biến cho phép 3.6.2. Ph¬ng tiÖn b¶o vÖ vµ dông cô kiÓm tra dïng cho ngêi khi lµm viÖc §Ó b¶o vÖ cho ngêi khi lµm viÖc khái bÞ t¸c dông cña dßng ®iÖn, hå quang ®iÖn cÇn ph¶i cã c¸c ph¬ng tiÖn b¶o vÖ cÇn thiÕt. Ph¬ng tiÖn b¶o vÖ ®îc chia ra thµnh c¸c nhãm sau: - Ph¬ng tiÖn c¸ch ®iÖn tr¸nh ®iÖn ¸p (®iÖn ¸p lµm viÖc, ®iÖn ¸p bíc, ®iÖn ¸p tiÕp xóc). Lo¹i nµy gåm sµo c¸ch ®iÖn, k×m c¸ch ®iÖn, dông cô tay cÇm cã c¸n c¸ch ®iÖn, g¨ng tay cau su, ñng c¸ch ®iÖn, th¶m c¸ch ®iÖn,... (h×nh 3- 13). - C¸i chØ thÞ ®iÖn ¸p kiÓu lu ®éng, k×m ®o dßng. - Nèi ®Êt t¹m thêi di ®éng, hµng rµo, b¶ng b¸o hiÖu. - Ph¬ng tiÖn b¶o vÖ tr¸nh t¸c dông cña hå quang, m¶nh kim lo¹i bÞ nung nãng, c¸c h háng c¬ häc. Lo¹i nµy gåm kÝnh b¶o vÖ, g¨ng tay b»ng v¶i b¹t, dông cô chèng khÝ ®éc,... 36
Ph¬ng tiÖn b¶o vÖ c¸ch ®iÖn chia lµm hai lo¹i: lo¹i chÝnh vµ lo¹i phô. Lo¹i chÝnh ®îc dïng ®Ó cã thÓ khi lµm viÖc ch¹m nã vµo phÇn dÉn ®iÖn ®ang cã ®iÖn ¸p. Lo¹i phô b¶n th©n nã kh«ng thÓ ®¶m b¶o an toµn khi ch¹m vµo phÇn dÉn ®iÖn ®ang cã ®iÖn ¸p, nã chØ dïng ®Ó phô thªm cho ph¬ng tiÖn chÝnh. a) b) c) e) d) H×nh 3-13. C¸c dông cô b¶o vÖ khi tiÕp xóc víi ®iÖn ¸p cao. a- g¨ng tay c¸ch ®iÖn; b- ñng c¸ch ®iÖn; c- th¶m c¸ch ®iÖn; d- k×m c¸ch ®iÖn; e- sµo c¸ch ®iÖn. Sµo c¸ch ®iÖn ®Ó thao t¸c c¾t vµ ®ãng c¸c dao c¸ch ly, ®Æt nèi ®Êt t¹m thêi di ®éng, thÝ nghiÖm cao ¸p. CÊu t¹o cña sµo c¸ch ®iÖn gåm 3 phÇn: phÇn c¸ch ®iÖn, phÇn lµm viÖc vµ phÇn cÇm tay. §é dµi cña sµo phô thuéc vµo ®iÖn ¸p (xem b¶ng 3-8). Khi dïng sµo c¸ch ®iÖn ®Ó thùc hiÖn thao t¸c, c«ng nh©n tay ph¶i ®i g¨ng c¸ch ®iÖn, ch©n ®i ñng c¸ch ®iÖn. Ngoµi ra, ë thiÕt bÞ ngoµi trêi, hä cßn ph¶i ®øng trªn bÖ c¸ch ®iÖn. B¶ng 3-8 ChiÒu dµi tèi thiÓu ThiÕt bÞ ngoµi trêi vµ ®êng §iÖn ¸p danh ®Þnh ThiÕt bÞ trong nhµ d©y trªn kh«ng (kV) §é dµi bé phËn §é dµi bé phËn §é dµi bé phËn §é dµi bé phËn c¸ch ®iÖn (m) tay n¾m (m) c¸ch ®iÖn (m) tay n¾m (m) 10 trë xuèng 0,7 0,3 1,1 0,4 35 trë xuèng 1,1 0,4 1 ,4 0,6 110 trë xuèng 1,8 0,9 2,0 1,0 220 trë xuèng - - 3,0 1,0 K×m c¸ch ®iÖn dïng ®Ó ®Æt vµ lÊy cÇu ch× cao ¸p, ®Ëy c¸c n¾p c¸ch ®iÖn b»ng cao su. K×m lµ ph¬ng tiÖn b¶o vÖ chÝnh dïng víi ®iÖn ¸p díi 35 kV. Khi dïng k×m, ngêi lµm viÖc ph¶i ®i g¨ng c¸ch ®iÖn. K×m c¸ch ®iÖn còng gåm 3 phÇn: phÇn lµm 37
viÖc, phÇn c¸ch ®iÖn vµ phÇn tay cÇm (h×nh 3-13d). §é dµi phÇn c¸ch ®iÖn vµ phÇn tay cÇm cña k×m c¸ch ®iÖn quy ®Þnh nh ë b¶ng 3-9. B¶ng 3-9 ChiÒu dµi tèi thiÓu ThiÕt bÞ ngoµi trêi vµ ®êng §iÖn ¸p ®Þnh møc ThiÕt bÞ trong nhµ d©y trªn kh«ng cña thiÕt bÞ ®iÖn (kV) §é dµi bé §é dµi bé §é dµi bé §é dµi bé phËn c¸ch phËn tay n¾m phËn c¸ch ®iÖn phËn tay n¾m ®iÖn (m) (m) (m) (m) 10 0,45 0,15 0,75 0,20 35 0,75 0,20 1,20 0,20 CÊm dïng sµo c¸ch ®iÖn vµ k×m ®o lêng ë thiÕt bÞ ngoµi trêi khi thêi tiÕt Èm ít, ma tuyÕt. G¨ng cao su c¸ch ®iÖn cã hai lo¹i: lo¹i dïng ë thiÕt bÞ ®iÖn ¸p ®Õn 1000V vµ lo¹i dïng ë thiÕt bÞ ®iÖn ¸p trªn 1000V. Theo h×nh d¸ng bªn ngoµi, c¸c lo¹i g¨ng nµy kh«ng kh¸c nhau, nhng tÝnh chÊt b¶o vÖ cña nã kh¸c nhau. G¨ng ph¶i ghi râ ®iÖn ¸p nã ®îc dïng. Tríc khi sö dông cÇn ph¶i xem xÐt cÈn thËn, kh«ng cã vÕt nøt, lç rç vµ lç thñng. GiÇy vµ ñng c¸ch ®iÖn ®îc chÕ t¹o b»ng c¸c lo¹i cao su ®Æc biÖt mÇu s¸ng s¸m hoÆc mÇu n©u nh¹t vµ kh«ng s¬n. GiÇy, ñng vµ g¨ng tay cao su ph¶i b¶o qu¶n trong tñ hoÆc thïng tr¸nh nhiÖt ®é cao, dÇu mì, Èm, axÝt,... Th¶m cao su c¸ch ®iÖn ®îc chÕ t¹o dïng ë thiÕt bÞ ®iÖn ¸p trªn 1000V. Chóng ph¶i cã dÊu phï hîp. Khi dïng ph¶i kiÓm tra xem xÐt bªn ngoµi, nÕu ph¸t hiÖn cã vÕt nøt, bäng, vÕt xíc th× kh«ng ®îc phÐp dïng. BÖ c¸ch ®iÖn gåm mét mÆt b»ng gç cã kÝch thíc kho¶ng 75 x 75 cm ®Æt ë trªn c¸c sø ®ì (hình 3-14a). ChiÒu cao gi¸ ®ì tõ sµn ®Õn mÆt díi cña mÆt l¸t ph¶i Ýt nhÊt 100 mm. MÆt l¸t lµm b»ng c¸c tÊm gç nhá kh«, tèt vµ s¬n b»ng s¬n dÇu hoÆc hai líp s¬n. Khe hë gi÷a hai tÊm gç nhá kh«ng ®îc lín qu¸ 25 mm. b) a) Hình 3-14. Sàn thao tác a); bút thử đ iện cao thế b) 38