Phân tích chọn lựa giá trị điện trở trang bị nối đất áp dụng cho lưới điện thành phố Hồ Chí Minh và các vấn đề an toàn điện liên quan

Chia sẻ: Nd Khuong | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

246
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bảo vệ nối đất được áp dụng với tất cả các thiết bị có điện áp 1000V lẫn thiết bị có điện áp 1000V:Bảo vệ nối đất phải được áp dụng trong mọi trường hợp, không phụ thuộc vào chế độ làm việc của trung tính và loại nhà cửa. (Điều 1.2, TCVN 4756-89 Phần 1. Yêu cầu chung).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Phân tích chọn lựa giá trị điện trở trang bị nối đất áp dụng cho lưới điện thành phố Hồ Chí Minh và các vấn đề an toàn điện liên quan

PHÂN TÍCH CHỌN LỰA GIÁ TRỊ ĐIỆN TRỞ TRANG BỊ NỐI ĐẤT ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ CÁC VẤN ĐỀ AN TOÀN ĐIỆN LIÊN QUAN Bảo vệ nối đất được áp dụng với tất cả các thiết bị có điện áp >1000V lẫn thiết bị có điện áp 1000V: Bảo vệ nối đất phải được áp dụng trong mọi trường hợp, không phụ thuộc vào chế độ làm việc của trung tính và loại nhà cửa. (Điều 1.2, TCVN 4756-89 Phần 1. Yêu cầu chung). CÁC QUY ĐỊNH VỀ ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT TIÊU CHUẨN: Điện trở nối đất an toàn của hệ thống không được lớn hơn các trị số nối đất tiêu chuẩn đã được quy định trong các quy phạm cụ thể: 1. Đối với các thiết bị điện áp > 1000V có dòng chạm đ ất l ớn (>500A) như các thiết bị điện ở mạng điện có điện áp từ 110kV trở lên thì điện trở nối đất tiêu chuẩn: Rđ ≤ 0,5 Ω Với các mạng có dòng chạm đất lớn này, khi có sự ch ạm đất (ch ạm vỏ) thì điện áp trên vỏ thiết bị so với đất (đã thoả mãn đi ều ki ện Rđ ≤ 0,5 Ω ) vẫn có thể đạt trị số lớn (hàng trăm thậm chí hàng ngàn vôn) nhưng khi có cân bằng thì điện áp tiếp xúc không vượt quá 250-300V. Rõ ràng điện áp này vẫn nguy hiểm cho người nhưng với cấp điện áp này thì khi có sự chạm đất, chạm vỏ thì rơle bảo vệ s ẽ tác động c ắt nhanh phần sự cố. Mặt khác, với cấp điện áp này không cho phép con ng ười ti ếp xúc trực tiếp (khi không có thiết bị bảo vệ) với thiết bị khi ch ưa c ắt đi ện nên xác suất người bị điện giật rất bé. Trong mạng điện có dòng chạm đất lớn, bắt buộc phải có nối đất nhân tạo trong mọi trường hợp không phụ thuộc vào điện trở nối đất tự nhiên. Ngay cả khi điện trở nối đất tự nhiên thoả mãn yêu cầu ( Rđ ≤ 0,5 Ω ) vẫn phải thực hiện nối đất nhân tạo, trị số điện trở nhân tạo không đ ược l ớn h ơn 1Ω (Rnt ≤ 1 Ω ). 2. Đối với các thiết bị điện có điện áp >1000V có dòng ch ạm đ ất bé (1000V: 250V R= (nhưng phải thoả mãn Rđ ≤ 10 Ω ) đ I đ * Khi hệ thống nối đất dùng cho cả thiết bị có điện áp
125V R= (nhưng phải thoả mãn Rđ ≤ 10 Ω ) đ I đ Trong mạng có dòng chạm đất bé ( hoặc mạng có trung tính cách đi ện) khi có 1 pha chạm đất, các thiết bị rơle bảo vệ thường không c ắt ph ần s ự c ố. Vì vậy chạm đất 1 pha có thể bị kéo dài làm tăng xác su ất người ti ếp xúc v ới điện áp nguy hiểm. Do dó người ta mới qui định điện áp lớn nhất cho phép trên hệ thống nối đất là 250V (khi điện áp > 1000V) và 125V (khi đi ện áp
năm, có tính đến điện trở nối đất tự nhiên (Ở vùng điện trở suất của đất lớn hơn 500Ω m xem Điều I.7.41 đến I.7.45). Yêu cầu này không áp dụng cho trang bị nối đất của cột ĐDK và trạm 35kV trở xuống. Đối với trạm 35kV trở xuống, áp dụng theo Điều I.7.46 (kể cả nối đ ất hiệu quả). I.7.46. Đối với thiết bị điện trên 1kV trung tính cách ly, trị số điện trở nối đất trong năm được xác định theo các công thức sau đây, nh ưng không được lớn hơn 10Ω : a. Nếu trang bị nối đất đồng thời sử dụng cho cả thiết b ị đi ện có đi ện áp cao hơn 1kV và dưới 1kV. 125V R= (Ω ) nđ I cđ Trong trường hợp này vẫn phải thực hiện những yêu cầu về nối đất cho thiết bị điện có điện áp đến 1kV. b. Nếu trang bị nối đất chỉ sử dụng riêng cho những thiết bị điện có điện áp cao hơn 1kV. 250V R= (Ω ) nđ I cđ Trong đó: Rnđ: Trị số điện trở nối đất lớn nhất khi có tính đến sự thay đổi điện trở suất của đất (ρđ) theo thời tiết trong năm, [Ω ] Icđ: Dòng điện chạm đất tính toán, [A] (chạm đất chứ không phải ngắn mạch pha-N chú thích người viết) II.5.72. Điện trở nối đất của cột ĐDK: a. Có dây chống sét hoặc thiết bị bảo vệ ch ống sét, và các thi ết b ị khác không được lớn hơn trị số trong bảng II.5.5. b. Điện trở nối đất của ĐDK điện áp 6 - 22kV ở vùng đông dân cư và ĐDK 35kV cũng theo bảng bảng II.5.5. c. Điện trở nối đất của ĐDK điện áp 6 - 22kV ở vùng ít dân cư: Khi điện trở suất của đất đến 100Ω m, không quá 30 [Ω ].  Khi điện trở suất của đất trên 100Ω m, không quá 0,3ρ [Ω ] (>30).  d. Điện trở nối đất của cột ĐDK có đặt các thiết bị nh ư MBA l ực, MBA đo lường, dao cách ly, cầu chảy hoặc thiết bị khác thì thực hi ện nh ư sau: ĐDK 6 - 35 kV có dòng điện chạm đất lớn và ĐDK 110kV trở  lên phải tuân theo bảng bảng II.5.5. ĐDK 6 - 35kV có dòng điện chạm đất nhỏ, thực hiện theo Điều  I.7.35 và 36 - Phần I. ________________________________________________________________________________ Trang 3/9
e. Tại cột ĐDK cao trên 40m có dây chống sét thì đi ện trở n ối đ ất ph ải nhỏ hơn 2 lần trị số nêu trong bảng II.5.5. Đối với ĐDK được bảo vệ bằng dây chống sét, điện trở nối đất trong bảng II.5.5 được đo khi tháo dây chống sét ra. Bảng II.5.5: Điện trở nối đất của ĐDK Điện trở suất của đất ρ Điện trở nối đất (Ω ) (Ω m) Đến 10 Đến 100 15 Trên 100 đến 500 20 Trên 500 đến 1000 30 Trên 1000 đến 5000 6.10-3ρ Trên 5000 Như vậy, đối với lưới điện Tp.HCM hiện nay:  Ở cột ĐDK có đặt các thiết bị như: MBA đo lường, Recloser, LBS, DS, tụ bù trung thế… áp dụng trị số điện trở đất Rnđ ≤ 10 Ω (hoặc áp dụng theo Bảng II.5.5) là đạt tiêu chuẩn.  Riêng đối với trạm MBA lực ngoài trời: thực hiện theo giá trị điện trở nối đất Rnđ ≤ 4 Ω là đạt tiêu chuẩn (chung 2 cấp điện áp). II. Đối với các thiết bị có điện áp < 1000V: việc có áp dụng bảo vệ nối đất hay không là phụ thuộc vào chế độ làm việc của trung tính:  Khi trung tính cách điện đối với đất thì phải áp dụng bảo vệ nối đất  còn nếu trung tính nối đất thì thay bảo vệ nối đất bằng biện pháp bảo vệ nối dây trung tính. Điều 1.2 TCVN 4756-89. Phần 1. Yêu cầu chung. Qui định: 1. 2. Các thiết bị điện được cung cấp từ mạng có điện áp đến 1000V có điểm trung tính nối đất trực tiếp hoặc từ các nguồn điện một pha có đầu ra nối đất trực tiếp cũng như từ các mạng một chiều 3 dây có điểm giữa nối đất trực tiếp cần phải được nối “không”. Thực tế, áp dụng trên lưới điện 220/380V ở Tp.HCM, các thi ết b ị đi ện lắp đặt trên trụ chỉ cần áp dụng bảo vệ nối dây “không” hay còn gọi là bảo vệ nối dây trung tính và không cần áp dụng thêm bảo vệ nối đất:  vừa giảm nguy cơ dẫn dòng điện xuống đất (do đấu nhầm, ch ạm chập…) tạo ra điện áp tiếp xúc, điện áp bước, đảm bảo an toàn điện cho người. (Điển hình là các vụ rò điện xuống dây nối đất làm chết người vừa qua ở Tp) ________________________________________________________________________________ Trang 4/9
 vừa giảm chi phí đầu tư.  giảm chi phí kiểm tra, bảo trì, sửa chữa… Mặt khác, ở cấp điện áp đến 1kV, còn các quy định về nối đất khác: - Theo quy định QPĐ (I.7.53, I.7.54) và TCVN 4756-89 (2.3.2; 3.5; 3.6) dây trung tính phải có nối đất lặp lại. Giá trị đi ện trở n ối đ ất của tất cả các nối đất lặp lại không lớn hơn 10Ω . Trong đó, giá trị điện trở của mỗi nối đất lặp lại (hoặc mỗi cụm) không lớn hơn 30Ω . - Để bảo vệ quá áp, nếu áp dụng theo QPĐ (II.4.24; II.4.25):  II.4.24 Điện trở nối đất (lập lại) không được lớn hơn 50Ω .  II.4.25. Để tránh quá điện áp do sét ở khu dân cư: điện trở nối đất không được lớn hơn 30Ω .  Từ đó, ta có thể chọn điện trở mỗi nối đất lặp lại của dây trung tính ở cấp điện áp < 1000V là không lớn hơn 30 Ω và đảm bảo giá trị điện trở nối đất của tất cả các nối đất lặp lại không lớn hơn 10Ω . Lưu ý: - Mặc dù việc nối đất vỏ thiết bị làm giảm điện áp tiếp xúc khi thi ết b ị rò điện, nhưng áp dụng việc tăng cường biện pháp bảo vệ nối đất này ch ỉ cần khi người công nhân phải thường xuyên tiếp xúc với thiết bị điện trong quá trình làm việc (công nhân vận hành máy dệt, máy tiện, động cơ…) - Mục đích của các biện pháp bảo vệ ở I.7.20 là để bảo vệ người khi có khả năng tiếp xúc được với thiết bị điện nên nếu áp dụng không đúng sẽ không đảm bảo an toàn cho người vận hành thiết bị. III. PHÂN TÍCH VỀ ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC, ĐIỆN ÁP B ƯỚC, ĐI ỆN ÁP CHO PHÉP 1. Điện áp tiếp xúc Trong quá trình tiếp xúc với thiết bị điện, nếu có mạch điện khép kín qua người thì điện áp giáng lên người lớn hay nh ỏ là tuỳ thu ộc vào điện trở khác mắc nối tiếp với người. Điện áp đặt vào người (tay-chân) khi người ch ạm phải v ật có mang điện áp gọi là điện áp tiếp xúc. Hay nói cách khác đi ện áp gi ữa tay ng ười khi chạm vào vật có mang điện áp và đất nơi người đứng gọi là điện áp tiếp xúc. Vì chúng ta nghiên cứu an toàn trong điều kiện chạm vào m ột pha là chủ yếu cho nên có thể xem điện áp tiếp xúc là thế giữa hai đi ểm trên đường dòng điện đi mà người có thể chạm phải. ________________________________________________________________________________ Trang 5/9
Utx 1 Uđ = Iđ. Rđ Utx 2 1 2 Rđ Ở hình trên, hai thiết bị điện (1 và 2) có vỏ máy được nối với vật nối đất có điện trở đất là Rđ. Giả sử cách điện của một pha của thiết bị 1 bị ch ọc thủng và có dòng điên chạm đất đi từ vỏ thiết bị vào đất qua v ật n ối đ ất. Lúc này, vật nối đất cũng như vỏ các thiết bị có nối đất đều mang điện áp đối với đất là : Uđ = Iđ.Rđ Trong đó , Iđ là dòng điện chạm đất. Tay người chạm vào thiết bị nào cũng đều có điện áp là U đ trong lúc đó điện áp của chân người U ch lại phụ thuộc chỗ người đứng tức là phụ thuộc vào khoảng cách từ chỗ đứng đến vật nối đất. Kết quả là người bị tác động của hiệu số điện áp đặt vào tay và chân, đó là điện áp tiếp xúc : Utx = Uđ –Uch Như vậy, điện áp tiếp xúc phụ thuộc vào khoảng cách từ vỏ thi ết b ị được nối đất. Trường hợp chung có thể biểu diễn điện áp tiếp xúc theo biểu thức : Utx = α. Uđ, trong đó α là hệ số tiếp xúc (α ≤1). Trong thực tế điện áp tiếp xúc thường bé hơn điện áp giáng trên vật nối đất. 2. Điện áp bước Trên hình, vẽ sự phân bố thế của các điểm trên mặt Uđ = Iđ.Rđ Ub đất lúc có pha chạm đất (do dây dẫn 1 pha rớt chạm đất hay cách điện một pha Uđ = 0 của thiết bị điện bị chọc thủng...) Ta biết điện áp đối với đất ở chỗ trực tiếp chạm đất là : Uđ = Iđ. Rđ + Điện áp của các điểm trên mặt đất đối với đất ở cách xa chỗ chạm đất từ 20m trở lên có th ể xem bằng 0. ________________________________________________________________________________ Trang 6/9
Cho nên muốn dùng V kế để đo điện áp chạm đất, phải dùng dây dẫn để nối một đầu V kế với một cọc thép đóng vị trí có điện áp bằng 0 (tức là cách xa điểm chạm cỡ 15, 20m), đầu còn lại của V kế nối vào điểm dẫn dòng điện vào đất. + Những vòng tròn đồng tâm (hay chính xác hơn là các mặt ph ẳng mà tâm điểm là chỗ chạm đất chính là tâm các vòng tròn) đẳng thế. + Khi 1 người đứng trên mặt đất gần chỗ chạm đất thì hai chân người thường ở hai vị trí khác nhau, nên người sẽ bị một điện áp tác dụng lên, đó là điện áp bước. Điện áp bước là điện áp giữa hai chân ng ười đ ứng trong vùng có dòng chạm đất. Gọi Ub là điện áp bước ta có : Ub = Uch 1 - Uch 2 Trong đó : Uch1, Uch2 là điện áp đặt vào hai chân người. Hay nếu chân thứ nhất đứng ở vị trí cách điểm ch ạm đất là x còn chân thứ hai ở vị trí (x + a) thì : I ρ. a đ Ub = Uch 1 - Uch 2 = Ux – Ux +a = 2π x ( x + a) Trong đó: a là độ dài khoảng bước chân người, thường lấy a = 0,8m. Ví Dụ : Nếu có sự chạm đất với dòng chạm đất I đ =100A ở nơi có điện trở suất của đất là ρ=104Ohm.cm thì điện áp bước đặt vào người khi người đứng cách chỗ chạm đất 2,2m (220cm) là : I ρ. a 100.80.10 4 đ = = 193V Ub = 2π x ( x + a) 2.π .220.300 + Điện áp bước có thể bằng 0 mặc dầu người đứng gần chỗ chạm đất, đó là trường hợp khi hai chân người đều đặt trên cùng một vòng tròn đ ẳng thế. + Điện áp bước có thể đạt đến trị số lớn vì vậy mặc dù không tiêu chuẩn hoá điện áp bước nhưng để bảo đảm an toàn tuy ệt đối cho ng ười, quy định là khi có xảy ra chạm đất phải cấm người đến gần chổ b ị ch ạm khoảng cách sau : - Từ 4 ÷ 5 m đối với thiết bị trong nhà. - Từ 8 ÷ 10 m đối với thiết bị ngoài trời. Không nên cho rằng điện áp bước không nguy hiểm đến tính m ạng con người. Dòng điện qua hai chân người thường ít nguy hiểm nh ưng với trị số lớn (trên 100V) thì các bắp cơ của chân người có th ể b ị co rút làm ng ười ngã xuống và lúc đó sơ đồ nối điện sẽ thay đổi nguy hiểm hơn. 3. ĐIỆN ÁP CHO PHÉP Trị số dòng điện qua người là yếu tố quan trọng nhất gây ra tai n ạn chết người nhưng dự đoán trị số dòng điện qua người trong nhiều trường hợp ________________________________________________________________________________ Trang 7/9
không thể làm được bởi vì ta biết rằng trị số đó ph ụ thuộc vào rất nhi ều y ếu tố khó xác định được. Cần lưu ý là dòng điện chỉ nguy hiểm khi truyền qua người, nên việc đo được các dòng rò trên thiết bị (dây nối đất, dây d ẫn…)không th ể k ết lu ận đó là giá trị nguy hiểm mà phải xác định được điện áp xu ất hi ện trên thi ết b ị đó. Vì vậy, để xác định giới hạn an toàn, người ta không đưa ra khái ni ệm “dòng điện an toàn”, mà theo khái niệm “điện áp cho phép”. Dùng “đi ện áp cho phép” rất thuận lợi vì với mỗi mạng điện thường có một đi ện áp t ương đối ổn định đã biết. Cũng cần nhấn mạnh rằng “điện áp cho phép” ở đây cũng có tính chất tương đối, đừng nghĩ rằng “điện áp cho phép” là an toàn tuyệt đối với người vì thực tế đã xảy ra nhiều tai nạn điện nghiêm trọng ở các cấp điện áp rất thấp. Tuỳ theo mỗi nước mà điện áp cho phép qui định khác nhau : - Ba Lan, Thụy Sĩ, Tiệp Khắc điện áp cho phép là 50V - Hà Lan, Thụy Điển điện áp cho phép là 24V - Ở Pháp qui định là 24 V - Ở Liên Xô tuỳ theo môi trường làm việc mà trị s ố điện áp cho phép có thể là 12V, 36V, 65 V. - Ở VN : theo Quy trình Kỹ thuật an toàn điện : trong điều kiện bình thường (thời tiết, môi trường làm việc khô ráo...) điện áp cho phép là 50V. IV. Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật kết hợp áp dụng cho các trụ đèn chiếu sáng, máy ATM, máy trò chơi …, để bảo vệ an toàn cho người: 1. Điều kiện có thể dùng nối đất thay cho nối “không”, áp dụng theo phụ lục 7 của TCVN 4756-89- phải đảm bảo điều kiện cắt. Cụ thể : U pha Inm = ≥ K. Idđbv R +R 0 d Trong đó: - Inm là dòng điện ngắn mạch khi có chạm vỏ. - R0 và Rđ là điện trở nối đất của nguồn điện và của thiết bị điện. - Idđbv là dòng điện danh định của thiết bị bảo vệ (cầu chảy hoặc ap- to-mat) - K là bội số của dòng điện ngắn mạch . Trị số của K phải theo quy định ở điều 3.2 của Tiêu chuẩn. Biện pháp này có thể áp dụng khi công suất thiết bị nh ỏ, nối đất d ễ thực hiện hay đã có sẵn nối đất tự nhiên (khung sắt của đê, đập, trạm bơm, đường ống, của móng cột…). 2. Dùng dây dẫn loại tăng cường cách điện (cách điện 2 lớp). ________________________________________________________________________________ Trang 8/9
3. Dùng thiết bị cắt điện hạ thế loại chống rò điện. 4. Nâng cao chỗ đấu nối điện, chỗ lắp đặt thiết bị đóng cắt, ổ cắm… trên 2m. Tài liệu viện dẫn: 1. Căn cứ Quy phạm trang bị điện (QPĐ) năm 2006 do Bộ Công nghiệp ban hành theo quyết định số 16/2006/QĐ-BCN ngày 11/7/2006; 2. Căn cứ Quy phạm nối đất và nối không các thiết bị điện – TCVN 4756-89 (có hiệu lực từ 01/01/1991). 3. Giáo trình an toàn điện – Bộ môn Hệ thống điện – Khoa điện – Trường Đại học Đà Nẵng. Mọi góp ý, xin vui lòng liên lạc với: Lê Ngọc Huynh – email: ngatphutho.pc@gmail.com; tel : 0962392764 ________________________________________________________________________________ Trang 9/9