Bài giảng An toàn điện: Chương 2 Phân tích mạng điện theo quan điểm an toàn điện

Bài giảng An toàn điện: Chương 2 Phân tích mạng điện theo quan điểm an toàn điện trình bày các nội dung chính sau: Xác định dòng điện chạy qua cơ thể người, phân tích mạng điện đơn giản, phân tích mạng 3 pha, ảnh hưởng của điện dung lưới điện, ảnh hưởng của trường điện từ. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

An toàn là trên h

An toàn là trên hếếtt safety first safety first

An toàn là trên h

An toàn là trên hếếtt safety first safety first

CÁC NỘI DUNG SẼ NGHIÊN CỨU

1 Xác định dòng điện chạy qua cơ thể người

2 Phân tích mạng điện đơn giản

3 Phân tích mạng 3 pha

4 Ảnh hưởng của điện dung lưới điện

5 Ảnh hưởng của trường điện từ

1 Xác định dòng điện chạy qua cơ thể con người

1.1 Phân tích an toàn

1.2 Các loại lưới điện

1.3 Nhận dạng chế độ trung tính

1.1 Phân tích an toàn

 Khái niệm: Phân tích an toàn trong mạng điện là tính toán,

xác định giá trị dòng điện qua người trong các điều kiện khác nhau mà người có thể tiếp xúc với mạng điện trong quá trình vận hành lưới điện và thiết bị điện

1.2 Các loại lưới điện

 Mạng điện đơn giản

• Lưới điện cách điện đối với đất

• Lưới điện có nối đất

 Mạng điện 3 pha

• Lưới điện 3 pha cách điện đối với đất

• Lưới điện 3 pha nối đất

1.3 Nhận dạng chế độ trung tính

 Chữ thứ nhất: Thể hiện rõ tình trạng

trung tính của lưới điện đối với đất

• T: được nối với đất

• I: cách điện đối với đất hoặc được nối với đất qua một tổng trở lớn

1.3 Nhận dạng chế độ trung tính

 Chữ thứ hai: Thể hiện rõ tình trạng của vỏ

kim loại của thiết bị sử dụng điện đối với

đất

• T: nối giữa vỏ kim loại của thiết bị sử

dụng điện với đất

• N: nối giữa vỏ kim loại của thiết bị sử

dụng điện với dây trung tính

1.3 Nhận dạng chế độ trung tính

 Chữ thứ ba: liên quan đến mạng điệnTN

• C: dây dẫn bảo vệ PE và dây dẫn trung tính N được hỗn hợp hay hòa lẫn vào nhau,

mà người ta thường gọi là PEN

• S: dây dẫn bảo vệ PE và dây dẫn trung tính N được tách biệt

1.3 Nhận dạng chế độ trung tính

 Các chế độ trung tính

• Chế độ trung tính TT

• Chế độ trung tính IT

• Chế độ trung tính TN-C

• Chế độ trung tính TN-S

• Chế độ hỗn hợp TN-C-S

2 Phân tích mạng điện đơn giản

2.1 Khi người chạm vào 2 cực 2.2 Khi chạm vào 1 cực

2.1 Khi chạm vào 2 cực

Mạng điện cách điện đối

với đất Mạng điện nối với đất

ng ng

R

U

Mạch điện tương đương

2.2 Khi chạm vào 1 cực 2.2.1 Mạng điện cách điện đối với đất

2.2.2 Mạng điện có 1 cực hay 1 pha nối đất

2.2.1.Mạng điện cách điện với đất

 Khi chạm vào 1 pha Mạch điện tương đương

2.2.1.Mạng điện cách điện với đất

 Dòng điện đi qua người

 Trong đó

• R chlà điện trở của dày, dép + nền

• R nglà điện trở người

• R 1là điện trở cách điện của dây 1 với đất

• R 2là điện trở cách điện của dây 2 với đất

2 1 2 1

1

) )(

UR I

ch ng

2.2.1.Mạng điện cách điện với đất

 Dòng điện đi qua người

 Nếu R cđ càng tốt thì mức độ nguy

hiểm càng giảm

cđ ch ng ng

R R R

U I







) (

2

2.2.1.Mạng điện cách điện với đất

 Dòng điện đi qua người

 Dòng điện qua người tăng lên ng cđ

ng

R R

U I



 2

2.2.1.Mạng điện cách điện với đất

 Điều kiện R cđcách điện an toàn

• Nếu lấy dòng điện an toàn 10 mA

ng ngcp cd

ngcp cd ng ng

R I

U R

I R R

U I

2

2













ng

2.2.2 Mạng điện có 1 cực hay 1 pha nối đất

 Mạng điện 1 dây dẫn

 Mạng điện 2 dây dẫn

 Mạng điện 1 dây dẫn: là mạng điện chỉ dùng một dây dẫn

để dẫn điện đến nơi tiêu thụ, còn dây còn lại sử dụng các

đường ray, đất, kết cấu sắt thép

2.2.2 Mạng điện có 1 cực hay 1 pha nối đất

Mạch điện tương đương

 Mạng điện 1 dây dẫn

• Dòng điện qua người

• Nếu nối đất tốt thì R00 thì

0

0) )(

UR I

cđ cd

ch ng

cđ

ch ng ng

R R

U I





2.2.2 Mạng điện có 1 cực hay 1 pha nối đất

 Mạng điện 2 dây dẫn

2.2.2 Mạng điện có 1 cực hay 1 pha nối đất

 Chạm vào dây dẫn 1 (dây về )

• Điện áp đặt lên người

 Trong đó

• U ng là điện áp tại điểm tiếp xúc

• Ilvlà dòng điện làm việc

• R ab là điện trở của đoạn dây dẫn ab

ab lv

ng I R

U 

2.2.2 Mạng điện có 1 cực hay 1 pha nối đất

 Chạm vào dây dẫn 1 (dây về )

• Khi chạm vào điểm b

• Khi xảy ra ngắn mạch điện áp tại C

 Rất nguy hiểm

U R

I

Ub lv ab 5 %

2.2.2 Mạng điện có 1 cực hay 1 pha nối đất

2

U

U c

 Chạm vào dây dẫn 2 ( dây đi )

0

R R R

U I

ch ng

2.2.2 Mạng điện có 1 cực hay 1 pha nối đất

Mạch điện tương đương

• Dòng điện chay qua cơ thể người

3 Phân tích mạng điện 3 pha

3.1 Một số khái niệm

3.2 Mạng có trung tính cách điện đối với đất

3.3 Mạng có trung tính nối đất trực tiếp

3.1 Một số khái niệm

 Phân loại thiết bị theo cấp điện áp

• Thiết bị điện có điện áp < 1000 V

• Thiết bị điện có điện áp > 1000 V

3.1 Một số khái niệm

 Trung tính máy biến áp

• Trung tính không nối với thiết bị nối đất

hoặc nối qua thiết bị để bù dòng điện

điện dung trong mạng gọi là trung tính

cách điện đối với đất

• Trung tính nối trực tiếp với thiết bị nối

đất hoặc qua một điện trở nhỏ gọi là

trung tính trực tiếp nối đất

3.1 Một số khái niệm

 Dây trung tính: là dây nối với điểm trung tính trực tiếp

nối đất, sử dụng làm dây ngược khi phụ tải các pha không đều nhau

3.1 Một số khái niệm

 Các trường hợp tai nạn thường gặp

• Chạm vào 2 hoặc 3 pha

• Chạm vào 1 pha

• Chạm vào vật không dẫn điện nhưng

khi có sự cố dẫn điện

• Bị tác dụng của điện áp bước

• Tổn thương do hồ quang điện

3.2 Mạng điện trung tính cách điện với đất 3.2.1 Trường hợp chạm vào 1 pha

3.2.2 Trường hợp chạm vào 2 pha

3.2.1 Trường hợp chạm vào 1 pha

 Trường hợp chung

 Trong đó

• U là điện áp pha

• C 1 , C 2 , C 3là điện dung các pha đối với đất

• R 1 , R 2 , R 3là điện trở các pha đối với đất

• R nglà điện trở của người

3.2.1 Trường hợp chạm vào 1 pha

 Trường hợp chung

• Dòng điện qua người

 Trong đó

• g = 1/R là điện dẫn

2 3 2 1 2 2 3 2 1

2 3 2 3

2 2 2 3 2

1

) (

) (

) (

3 ) ( 3 ) (

3 ) ( 3 2

.

C C C g

g g g

C C g

g C

C g

g g U I

ng

ng























3.2.1 Trường hợp chạm vào 1 pha

 Mạng có điện áp < 1000V

• Mạng có điện dung bé

- Giả sử C 1 = C 2 = C 3 = 0 và R 1 = R 2 = R 3 =R cd

- Dòng điện qua người

cd ng ng

R R

U I



 3 3

3.2.1 Trường hợp chạm vào 1 pha

 Với mạng có điện áp < 1000V

• Mạng có điện dung lớn

- Giả sử C 1 = C 2 = C 3 = C và R 1 = R 2 = R 3 = R cd

- Dòng điện qua người

2 2 2 2

) 1

( 9

) 6 ( 1

1

ng cd

ng cd cd ng

ng

R C R

R R R R

U I











3.2.1 Trường hợp chạm vào 1 pha

 Với mạng có điện áp > 1000V

• Dòng điện qua người

2 2

) 1 ( 9

3

C R

U I

ng ng







3.2.1 Trường hợp chạm vào 1 pha

 Khi chạm vào 1 pha còn pha còn lại chạm đất

• Dòng điện qua người

ng

d ng

R U

3.2.2 Trường hợp chạm vào 2 pha

ng

d ng

R

U

I  Rất nguy hiểm

 Khi chạm vào 2 pha

 Dòng điện qua người

3.3 Mạng điện trung tính nối với đất trực tiếp

3.3.1 Ý nghĩa của nối đất trung tính 3.3.2 Khi chạm vào 1 pha

3.3.3 Khi chạm vào 2 pha

3.3.1 Ý nghĩa của việc nối đất trung tính

 Triệt tiêu hay hạn chế điện áp dư đến mức

an toàn khi có hiện tượng lệch pha

 Có ưu điểm kinh tế trong tính toán đường

dây tải điện

3.3.1 Ý nghĩa của việc nối đất trung tính

 Giảm bớt nguy hiểm do chạm đất gây nên, giữ cho điện áp của các dây pha đối với đất không tăng cao lúc xảy ra chạm đất

 Khi xảy ra chạm đất sẽ đưa đến ngắn mạch 1 pha → thiết bị bảo vệ cắt mạch điện

3.3.2 Khi chạm vào 1 pha

 Chạm vào 1 đây pha

• Dòng điện qua người

ng

f ng R

U

3.3.3 Khi chạm vào 2 pha

 Chạm vào 2 đây pha

• Dòng điện qua người

ng

d ng

R

U

I   Rất nguy hiểm

4 Ảnh hưởng của điện dung lưới điện

 Khi cắt đường dây ra khỏi lưới điện →

Điện áp do điện dung trên đường dây

• Thông số của mạch điện U, f

• Thời điểm cắt mạch

4 Ảnh hưởng của điện dung lưới điện

 Dòng điện qua người khi chạm vào hai cực

 Trong đó

• U0điện áp dư trên đường dây ngay thời điểm chạm vào mạch điện

• Rngđiện trở người

• C12điện dung giữa các đường dây dẫn của đường dây đã cắt

12

0 R C

t

ng ng

ng e R

U I





4 Ảnh hưởng của điện dung lưới điện

 Mối quan hệ giữa dòng điện chạy qua người và thời gian

4 Ảnh hưởng của trường điện từ

 Khi một dây dẫn có điện áp U sẽ tích lũy điện

tích → Hiện tượng cảm ứng điện từ → sinh ra điện áp trên dây cô lập đặt gần nó

 Khi một dây dẫn có dòng điện I chạy qua thì

sẽ sinh ra một trường điện từ xung quanh → sinh ra một suất điện động trên vật dẫn đặt trong từ trường của nó

4 Ảnh hưởng của trường điện từ

 Khi một dây dẫn có điện áp U sẽ tích lũy điện

tích → Hiện tượng cảm ứng điện từ → sinh ra

điện áp trên dây cô lập đặt gần nó

 Khi một dây dẫn có dòng điện I chạy qua thì

sẽ sinh ra một trường điện từ xung quanh →

sinh ra một suất điện động trên vật dẫn đặt

trong từ trường của nó

5 Bài tập

 Bài 1: Một lưới điện 3 pha, có điện áp pha là 220V, trung tính nối đất Một

người đứng dưới đất chạm vào 1 pha Cho Rđế = 0, R0= 0, Rng= 1000.

Hãy:

1 Vẽ đường đi của dòng điện qua cơ thể con người?

2 Tính dòng điện chạy qua con người?

3 Tính R đế cần thiết để dòng qua người nằm trong giới hạn an toàn?

5 Bài tập

 Bài 2: Ở mạng điện 3 pha có điện áp 230/400V, một người chạm vào dây

pha số 3 (line) thông qua một bút thử điện có điện trở bằng 59kΩ, chân đi

đất (cho Rng=1000Ω và R0=0Ω)

1 Xác định đường đi của dòng điện chạy qua cơ thể con người?

2 Tính giá trị dòng điện qua người?

3 Dòng điện này có gây nguy hiểm cho người không? Tại sao?

5 Bài tập

 Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ Một người chạm vào pha 2 và 3 Cho

Upha=220V; Rđế=0, R0=0; Rng=1000

1 Vẽ đường đi của dòng điện qua cơ thể con người?

2 Tính giá trị dòng điện chạy qua người ?

3 Tính giá trị R đế cần thiết để dòng qua người nằm trong giới hạn an toàn?

5 Bài tập

Bài 4: Một mạng điện 3 pha bốn dây 230/400V, nguồn lấy từ lưới điện công

cộng (chế độ trung tính nối đất) như hình dưới Cho biết Rđ= 20, R0=0.

Tất cả các hộ tiêu thụ điện hay thiết bị sử dụng điện trong gia đình đều ở

trạng thái không làm việc Sau đó người ta thực hiện các thử nghiệm sau

đây:

1 Người ta mắc 1 bóng đèn 230V công suất 150W giữa một dây pha và dây

trung tính Đèn có sáng không? Tại sao?

2 Người ta mắc bóng đèn tròn giữa dây trung tính và đất Đèn có sáng

không? Tại sao?

3 Người ta mắc bóng đèn giữa dây pha và đất Đèn có sáng không? Tại sao?

5 Bài tập

Hình vẽ

5 Bài tập

Bài 5: Một xí nghiệp mà chế độ trung tính

tương ứng với sơ đồ trung tính nối đất Các

máy móc bố trí ở trong phân xưởng được cung

cấp điện với điện áp 230/400V Hãy xem xét

như ở hình vẽ dưới Nếu 1 pha của máy 1

chạm mát với một điện trở tiếp xúc là 4 Cho

Rđ=30 Ω và R0=10 Ω

1 Dòng điện rò sẽ là bao nhiêu?

2 Khi người chạm vào máy 1 này thì người phải chịu điện áp là bao

nhiêu?

5 Bài tập

Bài 6: Khi thợ hàn thay que hàn mà tiếp xúc với một dây (dây còn lại

nối đất) có điện áp bằng điện áp không tải của MBA hàn là 70V.

1 Vẽ đường đi của dòng điện qua cơ thể con người?

2 Tính giá trị dòng điện qua cơ thể con người?

3 Người này có thể bị điện giật chết không? Tại sao? Nếu anh ta mang trang bị bảo hộ an toàn như giầy, găng tay khi hàn thì sao?

LOGO