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

Trong các tài liệu và quy trình hiện hành, trị số điện trở Rđ quy định như sau: + Đối với các thiết bị điện điện áp tới 1000V trong các lưới điện có điểm trung tính cách điện với đất: tr

CHƯƠNG 3 Các biện pháp đề phòng điện rò ra các

bộ phận bình thường không mang điện

Để bảo vệ không cho điện rò ra vỏ máy gây nguy hiểm cho người sử dụng và tránh truyền điện giữa các pha với nhau gây ra ngắn mạch, biện pháp an toàn quan trọng là thực hiện cách điện tốt Cách điện được đặc trưng bằng điện trở cách điện (Rcđ) Trước khi sử dụng thiết bị điện cần phải kiểm tra cách điện giữa các pha với nhau, giữa các pha với vỏ Trị số điện trở cách điện cho phép phụ thuộc vào điện áp của mạng điện

Đối với mạng điện điện áp dưới 1000V, để đảm bảo trị số dòng điện rò khi người chạm vào các bộ phận bình thường không mang điện không quá 0,001A, điện trở cách điện

phải lớn hơn 1000Ω/V Thí dụ: với mạng điện áp là 220V, điện trở cách điện ít nhất

Nếu khi kiểm tra thấy điện trở cách điện nhỏ hơn trị số quy định thì tuyệt đối không được đóng điện để sử dụng mà phải sấy hoặc sửa chữa lại

Tuy nhiên, cách điện của thiết bị không phải luôn luôn tốt trong quá trình sử dụng,

mà thường có những hư hỏng ngẫu nhiên như bị cháy do ngắn mạch, bị rách, xước do

cọ sát, bị chọc thủng do quá điện áp hoặc do sử dụng lâu ngày, Đây là những nguyên nhân để điện truyền ra vỏ kim loại của thiết bị điện và nếu người chạm vào vỏ máy thì không khác gì chạm vào dây pha của lưới điện Do vậy, phải có các biện pháp đề phòng điện rò ra các bộ phận bình thường không mang điện của thiết bị

Vỏ của thiết bị được nối đất, nghĩa là nối với các ống kim loại hay thanh kim loại chôn trong đất, có điện trở tản là Rđ Khi cách điện của thiết bị bị chọc thủng thì sẽ có

dòng điện tản trong đất là Iđ Nếu người tiếp xúc với vỏ thiết bị điện, người sẽ chịu tác

dụng của dòng điện Ing

Gọi R , R là điện trở cách đện của các dây dẫn 1 và 2 đối với đất; R là điện trở

Hình 3-1 Nghiên cứu tác dụng của nối đất bảo vệ

= + + +

+ +

=

Rng R

R R U

R R R R

R R R U U

d ng

d

ng d

ng

1 1 1 1

1 1 1 1

1 1 1 1

.

1 2

1 2

1

(3-1)

Do R1 , R 2, và Rng có trị số lớn hơn nhiều so với Rđ nên có thể xác định gần đúng Ungnhư sau:

d d d d

R

R U

trong đó Ucp là trị số điện áp tiếp xúc cho phép

Để thực hiện được điều kiện (3-3) phải tiến hành nối đất bảo vệ với trị số điện trở tản Rđ càng bé càng tốt

Trong các tài liệu và quy trình hiện hành, trị số điện trở Rđ quy định như sau: + Đối với các thiết bị điện điện áp tới 1000V trong các lưới điện có điểm trung tính cách điện với đất: trị số điện trở nối đất Rđ không quá 4 ôm Có thể cho phép tới 10 ôm nếu công suất của nguồn dưới 100kVA

+ Đối với các thiết bị điện điện áp trên 1000V trong các lưới có điểm trung tính đặt cách điện đối với đất:

- Khi nối đất bảo vệ chỉ sử dụng riêng cho các thiết bị điện trên 1000V, trị số Rđ

được xác định theo Rđ ≤

d

I

250 ôm

- Khi nối đất bảo vệ được sử dụng chung cho cả các thiết bị điện tới 1000V, trị số

Rđ được xác định theo

d d

I

R ≤125 ôm, trong đó Iđ là trị số tính toán của dòng điện ngắn

mạch chạm đất (A), 125 và 250 là điện áp lớn nhất cho phép của trang bị nối đất ở cả

Hình 3-2 Phân tích tác dụng của nối đất hình lưới

U b

Hình 3-3 Cân bằng điện áp

ở gần mạng lưới nối đất

hai trường hợp này, trị số điện trở nối đất đều không được lớn hơn 10 ôm (dù qua tính toán có thể đạt được kết quả lớn hơn)

+ Đối với các thiết bị điện điện áp trên 1000V trong các lưới điện có điểm trung tính trực tiếp nối đất :

Trong các lưới điện này, trị số dòng điện ngắn mạch chạm đất lớn, việc xác định và thi công bộ phận nối đất an toàn theo yêu cầu về điện áp tiếp xúc sẽ gặp nhiều khó khăn và có khi không thể thực hiện được Vì vậy, hiện nay chỉ quy định Rđ ≤ 0,5 ôm

đồng thời có kèm theo các biện pháp an toàn đối với nhân viên vận hành như tiến hành bảo vệ cắt nhanh (sự cố ngắn mạch), cân bằng điện áp trong khu vực lắp đặt thiết bị

điện và các quy chế công tác cần thiết

Trong thực tế, nối đất bảo vệ được thực hiện theo các hình thức sau đây:

Nối đất tập trung

Điện cực nối đất là các ống sắt tròn (hoặc sắt góc) có Φ = 4 ữ 6 cm, dài 2 ữ 3 m chôn thẳng đứng trong đất (đầu bên trên của điện cực cách mặt đất khoảng 0,5 ữ 0,7

m), hoặc các thanh sắt có chiều dài không lớn hơn chôn nằm ngang cách mặt đất 0,5 ữ

0,7 m (thanh sắt có thể dùng sắt tròn hay sắt dẹt)

Nối đất hình lưới

Khi cách điện của thiết bị điện

bị chọc thủng và có dòng điện đi

qua vật nối đất vào đất, điều kiện

an toàn được xác định bằng điện áp

tiếp xúc và điện áp bước Những

điện áp này không được vượt quá

trị số giới hạn nào đấy để đảm bảo

an toàn cho người ở hình thức nối

đất tập trung, tuy đã thực hiện được

yêu cầu về điện áp tiếp xúc nhưng

trị số điện áp bước còn khá lớn Để

khắc phục nhược điểm này ta sử

dụng nối đất hình lưới: điện cực nối

đất là lưới sắt rộng lớn chôn phía

dưới khu vực đặt thiết bị điện như ở

hình 3-2 (có thể chôn thêm các cọc

dọc theo chu vi và ở các mắt lưới)

Từ các đường cong phân bố điện áp

(hình 3-2) có thể nhận thấy rằng, trị

số điện áp bước và điện áp tiếp xúc

giảm đi nhiều so với hình thức nối

đất tập trung

Điều chú ý là, ngoài vùng bảo

vệ của mạng lưới nối đất đường

phân bố điện áp vẫn có độ dốc lớn

nên điện áp bước vẫn nguy hiểm

Để tránh điện áp nguy hiểm, dọc

Dây trung tính

I đ

Hình 3-4 Nghiên cứu sự cần thiết

của việc nối trung tính bảo vệ

3-2 BẢO VỆ NỐI DÂY TRUNG TÍNH

Trong lưới điện hạ áp ba pha bốn dây có dây trung tính nối đất (lưới 380/220V hoặc 220/127V), bảo vệ nối đất như trên sẽ không đảm bảo an toàn khi có chạm vỏ một pha Để giải thích điều này, ta nghiên cứu sơ đồ hình 3-4

Khi cách điện của thiết bị điện bị hư hỏng (chạm vỏ) thì dòng điện ngẵn mạch

được xác định theo :

0

R R

U I

d d

+

≈ (3-4)

Do điện áp lưới không lớn nên trị số dòng điện I đ không lớn, có thể không làm chảy cầu chì hoặc nhảy áp-tô-mát và như vậy tình trạng ngắn mạch chạm đất kéo dài, trên vỏ thiết bị điện cũng tồn tại lâu dài điện áp với trị số:

0

.

R R

R U I R U

d

d d

d d

điện với dây trung tính Đó là nguyên

lý của bảo vệ nối dây trung tính Như

vậy, trong lưới điện ba pha bốn dây có

dây trung tính nối đất thì việc bảo vệ an

toàn được thực hiện bằng bảo vệ nối

dây trung tính - vỏ thiết bị điện hoặc

những bộ phận bình thường không

mang điện nhưng khi cách điện bị hư

hỏng sẽ xuất hiện điện áp đều phải

được nối với dây trung tính Yêu cầu

này được châm chước trong trường hợp nền nhà khô ráo Riêng đối với lưới điện 220/127V thì chỉ bảo vệ nối dây trung tính ở những nơi đặc biệt nguy hiểm hay khi thiết bị đặt ngoài trời

3-3 NỐI ĐẤT LẶP LẠI

Khi tiến hành bảo vệ nối dây trung tính, nhất thiết không được để cho dây trung tính vì nguyên nhân nào đó cách điện với đất Nếu dây trung tính cách điện với đất, khi xảy ra chạm vỏ điện áp dây trung tính có thể tăng tới trị số điện áp pha

Dây trung tính không những được nối đất ở đầu nguồn cung cấp (có trị số điện trở nối đất R 0 ≤ 4Ω) mà còn được nối đất lặp lại tại các nơi khác trong lưới điện Các nối

đất lặp lại này nhằm mục đích giảm thấp trị số điện áp trên dây trung tính và đề phòng trường hợp khi dây trung tính bị đứt

Hình 3-5a vẽ cho trường hợp khi không có nối đất lặp lại Nếu dây trung tính bị

đứt, một đoạn dây trung tính sẽ trở nên cách điện với đất, do đó khi cách điện của thiết

bị điện bị hư hỏng thì trên dây trung tính sẽ có điện áp pha và như vậy sẽ rất nguy hiểm khi tiếp xúc với vỏ thiết bị (Utx2 ≈ U)

Trong trường hợp có nối đất lặp lại (hình 3-5b) thì điện áp trên dây trung tính sau chỗ đứt chỉ còn:

l

l l

d

R R

UR R

I U

- Cách khoảng 200m dọc theo chiều dài đường dây;

- Điểm cuối đường dây;

- Điểm đường dây có phân nhánh khi nhánh rẽ dài trên 250m

Trị số điện trở tản của nối đất lặp lại (Rl) không được lớn quá 10Ω, nhưng trong trường hợp khi điện trở nối đất R 0 cho phép tới 10Ω (khi công suất nguồn dưới 100kVA) thì điện trở nối đất lặp lại có thể lớn tới 30Ω, kèm theo điều kiện là số địa

điểm có nối đất lặp lại không ít hơn 3

Khi lưới hạ áp dùng đường cáp thì không cần có nối đất lặp lại vì cáp thường có dây trung tính riêng hoặc dùng vỏ kim loại của cáp làm dây trung tính Dây trung tính như vậy không thể bị đứt

3-4 TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT BẢO VỆ

Khi thực hiện nối đất cần phải tận dụng các vật liệu tự nhiên có sẵn, gọi là nối đất

tự nhiên Nối đất tự nhiên là sử dụng các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại khác

đặt trong đất (trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy), các kết cấu kim loại của công trình nhà cửa có nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất, v.v Điện trở của nối đất tự nhiên được xác định bằng cách đo thực tế tại chỗ hay dựa theo các tài liệu để tính gần đúng (*)

Khi nối đất tự nhiên đo được không thoả mãn yêu cầu về điện trở nối đất lớn nhất cho phép của trang bị nối đất thì phải thực hiện nối đất nhân tạo Nối đất nhân tạo được thực hiện bằng các cọc thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật hay thép góc dài 2 ữ 3 m

đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt đất khoảng 0,5 ữ0,7m để tránh sự thay đổi của Rđ theo thời tiết như đã giới thiệu ở trên Để chống ăn mòn kim loại, các ống thép và các thanh thép dẹt hay thép góc có chiều dày không nên bé hơn 4mm Dây nối đất cần có tiết diện thoả mãn độ bền cơ khí và ổn định nhiệt, chịu được dòng điện cho phép lâu dài Dây nối đất không được bé hơn 1/3 tiết diện dây dẫn pha, thường dùng thép có tiết diện 120 mm2, nhôm 35 mm2 hoặc đồng 25 mm2

Điện trở nối đất chủ yếu xác định bằng điện trở suất của đất, hình dạng, kích thước

điện cực và độ chôn sâu trong đất

Điện trở suất của đất phụ thuộc vào thành phần, mật độ, độ ẩm và nhiệt độ của đất

và chỉ có thể xác định chính xác bằng đo lường Các trị số gần đúng của điện trở suất của đất ρđất tính bằng Ωcm như sau:

Đất sét, đất sét lẫn sỏi (độ dày của lớp đất sét từ 1 - 3m) 1.104

Đất rất ướt trung bình Đất ướt Đất khô Các thanh dẹt nằm ngang (điện cực

ngang) đặt ở độ sâu cách mặt đất 0,3ữ0,5 m

Thanh dẹt chôn nằm ngang đặt ở độ sâu

0,5 ữ 0,8 m

Cọc đóng thẳng đứng đóng ở độ sâu cách

mặt đất 0,5 ữ 0,8 m

6,5 3,0 2,0

5,0 2,0 1,5

4,5 1,6 1,4

(*) Xem giáo trình cung cấp điện tập 2- nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp 1984-

3.4.1 Tính toán nối đất nhân tạo

Như đã nói ở trên, điện trở nối đất nhân tạo được thực hiện khi nối đất tự nhiên không thoả mãn được điện trở Rđ theo yêu cầu của trang bị nối đất Khi đó điện trở nối

đất nhân tạo được tính theo công thức sau:

[ ]

[ ]maxmax

d tn

tn d nt

R R

R R R

−

= (3-8)

ở đây [ ]R d maxlà điện trở nối đất lớn nhất cho phép của trang bị nối đất

Điện trở nối đất nhân tạo gồm hệ thống cọc thẳng đứng (điện cực thẳng đứng) và thanh đặt nằm ngang (điện cực nằm ngang) được xác định theo công thức:

t c

t c nt

R R

R R R

+

= . (3-9) trong đó: Rc - điện trở khuếch tán của hệ thống cọc chôn thẳng đứng

Rt - điện trở khuếch tán của hệ thống thanh chôn nằm ngang

Bảng 3-2 cho ta các công thức để xác định điện trở khuếch tán của các điện cực khác nhau

Đối với thép góc, đường kính đẳng trị được tính theo:

d đt = 0,95b

với b- bề rộng của các cạnh thép góc

Khi xác định điện trở nối đất tổng của tổng toàn bộ mạch vòng cần phải xét tới ảnh hưởng của màn che giữa các cọc Trong trường hợp này, ta có hệ số sử dụng của điện cực đứng ηc và của điện cực ngang hay thanh ηt

Hệ số sử dụng của các cọc thẳng đứng và của các thanh nằm ngang cho ở bảng 3-3

Điện trở khuếch tán của n cọc có xét đến ảnh hưởng của màn che được tính theo:

c

c c

n

R R η

.

1

= (3-10)

ở đây R1c - điện trở của một cọc hay một điện cực thẳng đứng

ηc- hệ số sử dụng của các điện cực thẳng đứng

Điện trở khuếch tán của thanh nằm ngang nối giữa các điện cực đóng thẳng đứng

có xét đến ảnh hưởng màn che :

t

t t

R R η

/

= (3-11)

ở đây /

R - điện trở khuếch tán của thanh nối chưa xét đến ảnh hưởng của màn che

ηt – hệ số sử dụng của thanh nối nằm ngang

l t

l t d

l l

4

4 lg 2

1 2 lg 366 , 0

l l

.

2 lg 366 ,

ρ

=

5 , 2

2 ≥

t l

b - chiều rộng của thanh dẹt, nếu điện cực tròn có đường kính d thì b = 2d

=

a và b là kích thước dài x rộng của tấm

2π

ρ

=

b- chiều rộng của cực

t ≤ D/2 Nếu điện cực tròn đường kính d thì b=2d

3.4.2 Trình tự tính toán nối đất

Trình tự tính toán nối đất như sau:

1 Xác định điện trở nối đất [ ]maxR d cần thiết theo tiêu chuẩn

2 Xác định điện trở nối đất tự nhiên Rtn

3 Nếu Rtn < [ ]maxR d như đã nêu ở phần trên, trong các thiết bị cao áp trên 1000V

có dòng chạm đất bé và trong các thiết bị điện áp dưới 1000V thì không cần đặt thêm nối đất nhân tạo Còn trong các thiết bị điện áp trên 1000V có dòng điện chạm đất lớn, nhất thiết phải nối đất nhân tạo với điện trở không lớn hơn 1 Ω

Nếu Rtn > [ ]R d max thì phải xác định nối đất nhân tạo Điện trở nối đất nhân tạo được tính theo công thức (6-32)

4 Qui định diện tích bố trí các điện cực, chọn số lượng và kích thước các điện cực

đóng thẳng đứng và các điện cực nằm ngang Chú ý đến việc giảm điện áp điện áp

l d

1

l d

2

t l

l b

3

t l

4

b l a

D b

5

t l

bước và điện áp tiếp xúc Tính điện trở khuếch tán của cọc, của thanh nằm ngang và toàn bộ hệ thống nối đất theo các công thức trên

5 Đối với thiết bị điện áp cao hơn 1000V có dòng điện chạm đất lớn phải kiểm tra

độ bền nhiệt của dây dẫn theo công thức:

c

t I

S = ∞ qd (3-12)

ở đây S – tiết diện cho phép bé nhất của thanh dẫn hay dây dẫn, cm2

I ∞ - dòng điện ngắn mạch xác lập, trong tính toán lấy dòng điện lớn nhất đi qua dây dẫn khi ngắn mạch ở thiết bị đang xét hoặc là ngắn mạch một pha chạm đất

t qđ - thời gian quy đổi hay thời gian giả thiết của dòng điện đi vào đất, (gy)

c – hằng số, đối với thép là 74; dây đồng trần là 195; dây cáp ruột đồng,

điện áp dưới 10kV là 182; dây nhôn trần và cáp ruột nhôm điện áp dưới 10kV là 112

Ví dụ:

Bài toán: Tính nối đất mạch vòng cho trạm 110/10kV có các số liệu sau:

Dòng điện lớn nhất đi qua vật nối đất khi ngắn mạch chạm đất ở phía 110kV là 3,2kA; dòng điện lớn nhất đi qua vật nối đất khi ngắn mạch chạm đất ở phía 10kV là 43A; loại đất ở nơi đặt chạm đất là đất sét; để nối đất phụ ta sử dụng hệ thống cáp – cọc có điện trở nối đất là 1,2Ω

Bài giải: ở phía 110kV, yêu cầu điện trở nối đất bằng 0,5Ω ở phía 10kV ta xác

định điện trở nối đất theo công thức ≤ = ≈ 3 Ω

42

125 125

d d

tn d

nt

R R

R R

2 , 1 5 , 0

nt

R

Để tính toán sơ bộ, ta lấy điện trở suất của đất tại chỗ đặt tiếp đất (đất sét - tra bảng) là 104Ωcm Hệ số hiệu chỉnh tăng cao K = 4,5 đối với điện cực ngang khi chôn

sâu 0,3 – 0,5 m, đất khô, và K = 1,4 đối với điện cực đóng thẳng đứng dài 2 – 3 m đóng

ở độ sâu cách mặt đất ≥ 0,8 m, đất khô

Điện trở suất tính toán đối với điện cực ngang là 4

10 5 , 4

=

ttngang

cực thẳng đứng là ρ ttđứng = 1,4.104 Ωcm

Điện cực thẳng đứng dùng thép góc L50, dài 2,5m chôn sâu cách mặt đất 0,8m,

điện trở tản của một cọc được xác định theo công thức cho ở bảng 6-4:

l t

l t d

l l

4

4 lg 2

1 2 lg 366

5 , 2 05 , 2 4

5 , 2 05 , 2 4 lg 2

1 0475 , 0

5 , 2 2 lg 140 5 , 2

366 , 0

52 , 44

≈

=

Xác định điện trở khuếch tán của điện cực ngang (dùng thép thanh 40 x 4 mm 2)

được hàn ở đầu trên của thép góc Hệ số sử dụng thanh nối thành vòng khi số điện cực thẳng đứng bằng 85 cọc (thay vì đã tính sơ bộ 87 cọc) và tỉ số a/l = 2 tra bảng 6-5 và

dùng phép nội suy ta được hệ số sử dụng thanh ηt = 0,25:

Điện trở tản của thanh có chu vi vòng L = 85a = 85.2.2,5 = 425m Theo công thức (6-35) và ở bảng 6-5 ta được:

425 2 lg 425

450 366 , 0 25 , 0

1 2

lg 366 , 0

/

bt

l l

R

t t

t

η η

Tính chính xác điện trở của hệ thống điện cực thẳng đứng, theo công thức (6-33) ta

688 , 9 857 , 0

t nt

t nt c

R R

R R R

Tính chính xác số điện cực thẳng đứng khi hệ số sử dụng cọc ηc lấy từ bảng 6-5 với

a/l =2 và n = 85, khi đó ηc = 0,53

89

94 , 0 53 , 0

52 ,

=

Cuối cùng ta lấy 89 thanh thép góc 50 x 50 x 4 là 89 điện cực thẳng đứng

Kiểm tra độ bền nhiệt của thanh 40 x 4 mm 2 Tiết diện bé nhất của thanh theo điều

kiện bền nhiệt khi xảy ra ngắn mạch chạm đất theo công thức (6-36) với thời gian quy

đổi dòng điện ngắn mạch chạy qua tqđ = 1,1 giây:

5 , 45 74

1 , 1

c

t I

Như vậy tiết diện 40 x 4 =160 mm2 thoả mãn điều kiện bền nhiệt

Hệ số sử dụng cọc η c và thanh ngang η t Bảng 3-3

Tỉ số a/l (a- khoảng cách giữa các cọc, l- chiều dài cọc)

3-5 TÍNH TOÁN TIẾP TRUNG TÍNH BẢO VỆ

3.5.1 Dây trung tính không có nối đất lặp lại

Mục đích của tiếp trung tính bảo vệ là biến chạm vỏ thiết bị thành ngắn mạch để bảo vệ cắt nhanh chỗ bị hư hỏng

Biểu thức chính dùng để tính toán bảo vệ nối dây trung tính là:

r

U

2 2

10 95 , 0 9 , 0 3

2 0 1 2 0 1

3

+ +

+

ữ

=

Σ Σ Σ

Σ

(3-13)

Trong đó :

U tb - điện áp trung bình của cấp điện áp mà ta đang xét, V

r1Σ- tổng điện trở thành phần thứ tự thuận của đường dây và máy biến áp, mΩ ,

Iđmcc – dòng điện định mức của dây chảy cầu chì

Khi dùng áp-tô-mát có bảo vệ dòng cực đại thì bảo vệ nối dây trung tính được tính theo điều kiện : I N( )1 ≥ 1 , 2I tdAT, trong đó ItđAT là dòng điện tác động của áp-tô-mát

* Điện trở và điện kháng của máy biến áp:

= ∆ ( )mΩ

S

U P r

dm

dm N

dm

dm x

Trong đó:

r BA , x BA là điện trở điện kháng của máy biến áp xác định khi điện áp ở cuộn dây thứ cấp của máy biến áp là định mức (0,23kV; 0,4kV; 0,525kV), tính bằng mΩ

∆P N- Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, W

Uđm - Điện áp định mức của máy biến áp, kV

S đm - công suất định mức của máy biến áp, kVA

U x % - thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch, được xác định theo công

thức:

U x% = U N2% −U r2% (3-16)

trong đó UN % - điện áp ngắn mạch, tính theo %,

U r % - thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch, được xác định theo công

thức:

100

10

10

dm K dm

N r

S

P S

P

U = ∆ = ∆ (3-17)

* Điện trở và điện kháng của đường dây hạ áp

Đối với đường dây hạ áp, một cách gần đúng ta có thể lấy như sau:

- Đường dây trên không x0 = 0,3 (Ω/km) hay (mΩ/m)

- Đường dây cáp x0 = 0,7 (Ω/km) hay (mΩ/m)

Khi tính ngắn mạch một pha trong mạng hạ áp cần chú ý:

- Xét đến điện trở của tất cả các thành phần

- Điện áp tính toán Utb nhận hệ số bé hơn 1 để xét đến sự giảm điện áp bên sơ cấp máy biến áp lúc ngắn mạch Hệ số này có thể lấy bằng 0,9 – 0,95

- Điện trở của dây trung tính trong mạng thứ tự không phải lấy bằng 3 lần trị số thực tế của nó

- Điện kháng thứ tự không của máy biến áp nối Y/Y0 là x *0BA = 0,3 ữ1 (trị số tương đối đinh mức), song để cho dòng ngắn mạch một pha là cực tiểu, ta lấy x*0BA = 1 Trong hệ đơn vị có tên ta có:

U x

Nếu máy biến áp đấu Y0/Δ thì x 0BA = x 1BA

- Điện kháng thứ tự không của đường dây hạ áp có thể lấy bằng hai lần điện kháng thứ tự thuận: x0 = 2 x 1 đường dây

Ví dụ: Một máy biến áp 750 KVA; 10/0,4kV có các số liệu: ΔP N =12000W; UN% = 5,5 cung cấp cho một đường dây có 4 dây đồng dài 100 m, tiết diện dây dẫn 3 x 35

mm 2 + 1 x 16 mm2 Mỗi pha cách nhau 250 mm Tính dòng điện ngắn mạch một pha

chạm dây trung tính ở cuối đường dây

Bài giải :

* Điện trở và điện kháng của máy biến áp :

750 10

12000

10

dm

N r

S

P U

dm

dm N

750

4 , 0 12000 10

2 2 2

3 2 1

Điện kháng thứ tự thuận của máy biến áp là:

S

U U x

dm

dm x

750

4 , 0 25 , 5 10 10

%.

.

3 2 1

Điện trở thành phần thứ tự không của máy biến áp là: r0BA = r 1BA = 3,4 mΩ

Điện kháng thành phần thứ tự không của máy biện áp:

= = = mΩ

S

U x x

dm

tb BA

750

4 , 0 1 10

2 6

2 0 0

* Điện trở và điện kháng của đường dây tải điện:

10 400 95 , 0 3 )

2 ( ) 2

(

10 95 , 0 9 , 0 3

2 2

3 2

2

3

+ +

+

= +

+ +

ữ

=

Hình 3-6 Chạm vỏ thiết bị nối dây

trung tính khi không có nối đất lặp lại.

Hình 3-7 Chạm vỏ thiết bị nối dây

trung tính khi có nối đất lặp lại.

0

R ll

I đ

Mục đích thứ hai của tiếp trung tính bảo vệ là giảm điện áp của vỏ thiết bị đối với

đất đến trị số an toàn cho người (khi bảo vệ không cắt) Khi dây trung tính không có nối đất lặp lại, để đảm bảo điện áp trên vỏ thiết bị có trị số an toàn đối với người cần thoả mãn điều kiện sau:

I N.Z tt ≤U txcp (3-18)

ở đây : Utxcp - điện áp tiếp xúc cho phép,

Ztt - tổng trở của dây trung tính tính từ trạm biến áp đến thiết bị cần bảo vệ

Để thoả mãn điều kiện (3-18), một cách gần đúng, tỷ lệ giữa các thông số của dây dẫn pha và dây trung tính (hình 3-6) như sau:

txcp txcp tt

ph ph

tt

U U

U S

S Z

Z

−

=

=

trong đó S ph và S tt là tiết diện của dây dẫn

pha và dây trung tính

Nếu lấy Utxcp = 65V thì tiết diện của

dây trung tính là:

- Với mạng 220/127 V, S tt ≈S ph

- Với mạng 380/220V, S tt ≈ 2 , 4S ph

Điều này rõ ràng là không hợp lý Vì

vậy, quy trình cho phép lấy trung tính

bằng 50% tiết diện dây pha nào lớn nhất

Còn tiết diện của dây dùng để nối từ thiết bị đến dây trung tính lấy bằng 1/3 tiết diện của dây pha cung cấp cho thiết bị

3.5.2 Dây trung tính có tiếp đất lặp lại

Khi thực hiện tiếp trung tính bảo vệ, để giảm điện áp trên vỏ thiết bị khi xảy ra chạm vỏ ta thực hiện nối đất lặp lại dây trung tính (hình 3-7)

Khi xảy ra chạm vỏ thiết bị,

điện áp của vỏ thiết bị đối với đất là

ll d ll

tt

N

R

U R

R I R

N

R R

R Z