tài liệu thực hành an toàn điện 2

- Mô tả được các loại nối đất trong hệ thống điện- Trình bày được quy trình kiểm định hệ thống nối đất an toàn và chống sét - Trình bày được các phương pháp đo điện trở hệ thống nối đất

KHOA ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN

TÀI LIỆU

THỰC HÀNH AN TOÀN ĐIỆN

(LƯU HÀNH NỘI BỘ)

Họ và tên sinh viên:………

Mã số sinh viên: ………

Nhóm:……….Lớp: Khoá:

Thời gian thực hành (từ ngày đến ngày )

KHOA ĐIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN TÀI LIỆU THỰC HÀNH AN TOÀN ĐIỆN Họ và tên sinh viên Mã số sinh viên Nhóm:

Thời gian thực hành (từ ngày đến ngày )

- Mô tả được các loại nối đất trong hệ thống điện

- Trình bày được quy trình kiểm định hệ thống nối đất an toàn và

chống sét

- Trình bày được các phương pháp đo điện trở hệ thống nối đất

- Mô tả tóm tắt được tiêu chuẩn hiện hành về bảo vệ nối đất

- Sử dụng được dụng cụ đo lường và đánh giá hệ thống nối đất cụ thể

1.2 Hệ thống nối đất và một số tiêu chuẩn hiện hành

1.2.1 Vẽ sơ đồ và mô tả các loại nối đất trong hệ thống điện

a) Nối đất an toàn:

Nối các phần tử bình thường không mang điện áp (vỏ máy, khung máy, chân sứ,…) với HTNĐ nhằm đảm bảo an toàn cho người tiếp xúc với các phần

tử này khi vì lý do nào đó (cách điện bị hỏng) chúng có điện

L1 L2 L3 N PE

TBĐ

L1 L2 L3 N

TBĐ

chế độ làm việc của mạng điện.

1.2.2 Một số Tiêu chuẩn nối đất hiện hành

a) QCVN 12:2014/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Hệ thống điện của nhà ở và nhà công cộng Tóm lược một số lưu

ý khi áp dụng quy định trong QCVN 12 (phạm vi áp dụng, quy định về chống điện giật, bảo vệ chống sét):

+ Phạm vi áp dụng:

- Quy chuẩn này quy định các yêu cầu về kỹ thuật bắt buộc phải tuân thủ khi thiết kế, xây dựng mới hoặc cải tạo và sửa chữa hệ thống điện của nhà ở và nhà công cộng.

- Quy chuẩn này áp dụng đối với các tổ chức, cá nhân có liên quan đến hoạt động thiết kế, xây dựng hệ thống điện của nhà ở và nhà công cộng

+ điện cực nối đất : Bộ phận dẫn điện được đặt trực tiếp trong đất

hoặc trong môi trường dẫn điện có tiếp xúc với đất

+ Bảo vệ chống điện giật : Các biện pháp bảo đảm an toàn cho

người tùy theo cường độ dòng điện và thời gian dòng điện đi qua cơ thể người

- quy định về chống điện giật do tiếp xúc trực tiếp:

Bao bọc hoàn toàn các bộ phận mang điện bằng vật liệu cách điện đạt tiêu chuẩn sao cho chỉ tháo gỡ ra được bằng cách phá hủy Dùng rào chắn hoặc vỏ bọc lắp cố định chắc chắn, đảm bảo độ bền cơ, được cách ly với các phần có điện phù hợp với điều kiện làm việc bình thường, có xét đến các ảnh hưởng từ bên ngoài và phải sử dụng đến dụng cụ hoặc chìa khóa mới có thể tháo ra được và có cấp bảo vệ thấp nhất là IPXXB hoặc IP2X để ngăn ngừa mọi tiếp xúc của con người, vật nuôi với phần có điện Trường hợp có những lỗ mở để thay thế một phần thiết bị thì phải có các biện pháp ngăn ngừa tiếp xúc vô ý với phần có điện, đồng thời phải có cảnh báo để tránh

chạm phải phần có điện;

Sử dụng vật cản có thể tháo ra được, nhưng không thể bị di chuyển ngẫu nhiên để bảo vệ những nơi có người qua lại hoặc làm việc có thể vô ý tiếp xúc với vật mang điện

Phải lắp đặt thiết bị bảo vệ quá dòng điện để tự động cắt mạch điện khi có sự cố

Đối với sơ đồ TT và TN-S phải lắp đặt RCD để bảo vệ chống sự

- RA là điện trở nối đất, tính bằng ôm (Ω););

- Ia là dòng điện tác động của thiết bị bảo vệ, tính bằng ampe (A): Đối với RCD, là dòng điện dư tác động danh định IΔn; Đối với bảo vệ n; Đối với bảo vệ quá dòng, là giá trị dòng điện tác động của bảo vệ tại 5 s;

- 50 là giá trị điện áp an toàn, tính bằng vôn (V) được chấp nhận trong điều kiện bình thường

Phải nối vỏ kim loại của thiết bị với dây PE theo các điều kiện quy định cho từng loại sơ đồ nối đất

Phải nối liên kết đẳng thế bảo vệ của nhà với dây PE, dây dẫn nối đất hoặc cực nối đất, các phần tử dẫn điện bên ngoài

+ Bảo vệ chống sét : Các yêu cầu chung

LPS (gồm LPS bên trong và LPS bên ngoài) phải đáp ứng yêu cầu bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào nhà

Phải căn cứ vào vị trí có khả năng bị sét đánh và mức độ thiệt hại dosét đánh để quyết định sự cần thiết chống sét cho nhà

Phải tận dụng các kết cấu kim loại của công trình cho LPS để giảm chi phí, nhưng không được làm ảnh hưởng đến chất lượng và mỹ quan của công trình

Toàn bộ tòa nhà phải được bảo vệ bằng một LPS kết nối hoàn chỉnh với nhau, không có bộ phận nào của công trình được tách ra để bảo

vệ riêng

LPS bên ngoài

* Vùng bảo vệ được xác định theo phương pháp quả cầu lăn

Trường hợp chiều cao nhà thấp hơn 20m, thì xác định theo phương pháp góc bảo vệ

* LPS bên ngoài gồm các bộ phận: thu sét, dây dẫn xuống đất và mạng nối đất chống sét (gồm các điện cực ngang hoặc đứng được liên kết với nhau)

*Phải sử dụng LPS cách ly về nhiệt với nhà khi có khả năng xảy ra phát nhiệt và cháy nổ tại nơi thu và dẫn sét

* Phải bố trí bộ phận thu sét (là các kim thu sét hoặc lưới thu sét hoặc kết hợp cả hai) đáp ứng các yêu cầu sau đây:

a) Đặt tại các vị trí trên công trình không nằm trong vùng bảo

b) Trường hợp mái nhà làm bằng vật liệu dễ cháy thì phải đặt cách mái ít nhất là 0,1 m, đối với mái rạ là 0,15 m.

* Dây dẫn xuống đất phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:

Số dây dẫn xuống đất không ít hơn 02 dây và bố trí cách đều nhau theo chu vi (phù hợp với hình dạng kiến trúc) của nhà;

Khoảng cách lớn nhất giữa các dây dẫn xuống đất thực hiện theo quy định tại Bảng sau :

Bảng - Khoảng cách lớn nhất giữa các dây dẫn xuống đất theo cấp của LPS

c) Dây dẫn xuống đất phải đi theo đường ngắn nhất xuống đất;

d) Dây dẫn xuống đất phải đặt cách các bề mặt dễ cháy của công trình ít nhất là 0,1 m

* Mạng nối đất chống sét phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:

a) Điện trở nối đất không lớn hơn 10 W;

b) Trường hợp mạng nối đất được sử dụng chung cho LPS và các thiết bị khác, điện trở nối đất phải phù hợp với các thiết bị liên quan;c) Phải có khả năng cách ly được với các dây dẫn xuống đất và phải

bố trí một điện cực nối đất tham chiếu để đo và kiểm tra Điểm kết nối với mạng nối đất phải có khả năng tiếp cận được từ trên mặt đất

để thuận tiện cho việc kiểm tra và bảo dưỡng LPS

a) Cách ly về điện giữa LPS bên ngoài với các phần tử có khả năng dẫn điện không thuộc hệ thống điện nhà theo quy định tại mục 6.3 của TCVN 9888-3:2013;

b) Liên kết đẳng thế chống sét bằng cách nối liên thông LPS với:

- Các kết cấu kim loại;

Trường hợp tận dụng các kết cấu kim loại

có sẵn bên ngoài nhà để làm bộ phận thu sét thì kích thước của chúng phải đáp ứng các yêu cầu quy định tại Phụ lục M

Nhà có ăng-ten : Ăng-ten đặt trên mái nhà phải nằm trong vùng bảo

vệ của LPS và phải được liên kết với LPS

Lắp dựng kết cấu: Trong quá trình lắp dựng kết cấu, tất cả các mảngthép lớn và nhô lên phải được nối đất một cách có hiệu quả Từ khi bắt đầu tiến hành lắp đặt LPS phải duy trì việc nối đất liên tục

b) TCVN 9358:2012: Lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị cho các công trình công

nghiệp Tóm lược một số lưu ý khi áp dụng TCVN 9358:2012 (phạm vi áp dụng, quy định về lắp đặt HTNĐ thiết bị điện cao

áp và hệ thống hạ áp của trạm biến áp)

1 Phạm vi áp dụng

1.1 Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu chung về lựa chọn và lắp

đặt hệ thống nối đất của các thiết bị điện làm việc với điện áp xoay chiều lớn hơn 42 V và điện áp một chiều lớn hơn 110 V trong hàng rào một công trình sản xuất công nghiệp Hệ thống nối đất thiết bị quy định theo tiêu chuẩn này thuộc cả hai hình thái nối đất, nối đất bảo vệ và nối đất chức năng, trong đó nối đất bảo vệ là chủ yếu

1.2 Tiêu chuẩn này không áp dụng cho việc lắp đặt hệ thống nối

đất của nhà máy điện, đường dây tải điện trên không, trạm biến áp trung gian thuộc các dự án phát, dẫn và phân phối điện năng và một

số công trình có công nghệ đặc biệt như các công trình ngầm, bến cảng, sân bay, chế biến dầu mỏ, hầm lò hoặc tương tự

1.3 Khi lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị, ngoài việc áp dụng tiêu

chuẩn này còn phải thỏa mãn các yêu cầu quy định trong các hồ sơ

kỹ thuật có liên quan

2 về lắp đặt HTNĐ thiết bị điện cao áp và hệ thống hạ áp của trạm biến áp

2.1 Độ lớn và thời gian duy trì lớn nhất của điện áp sự cố chạm đất

của hệ thống điện hạ áp khi có ngắn mạch chạm đất phía cao áp củatrạm biến áp cấp điện cho hệ thống điện hạ áp đó không được vượt quá các giá trị cho trong Bảng sau :

Trị số hiệu dụng của điện áp lỗi

trên trang bị nối đất (V)

Thời gian duy trì lớn nhất chophép của điện áp lỗi trên trang bị

nối đất (s)

≤ 7590120150220350420500600670

5,001,000,600,500,400,340,270,150,080,04

2.2 Độ lớn và thời gian duy trì của điện áp tần số công nghiệp có

hại cho cách điện của thiết bị trong hệ thống điện hạ áp khi có ngắn mạch chạm đất phía cao áp của trạm biến áp cấp điện cho hệ thống điện hạ áp đó không được vượt quá các giá trị cho trong Bảng sau :Giá trị lớn nhất cho phép của điện áp

có hại cho cách điện thiết bị trong hệ

thống điện hạ áp (V)

Thời gian duy trì lớn nhất

(s)

1,5 Un1,5Un + 750

> 5

≤ 5CHÚ THÍCH: Un là điện áp danh định giữa dây pha và đất

2.3 Hệ thống nối đất của một trạm biến áp cấp điện cho thiết bị điện hạ áp nên là một hệ thống nối đất chung cho các thiết bị điện cao áp và hạ áp và phải nối vào đó các đối tượng sau đây:

- Tất cả các bộ phận kim loại tiếp cận được dùng để đựng hoặc đỡ dây dẫn cao áp;

-Tất cả các bộ phận kim loại nối với các bộ phận kim loại kể trong 9.4 a);

- Vỏ kim loại bao che của trạm biến áp và của các thiết bị điện cao áp;

- Các chống sét van cao áp;

- Vỏ và các lớp bọc kim loại của cáp cao và hạ áp;

- Trung tính hạ áp của máy biến áp;

-Vỏ thùng máy biến áp;

- Các chống sét van hạ áp;

- Thanh cái nối đất của tủ đóng cắt điện tổng của mạng hạ áp;

-Dây nối đẳng thế chính của hệ thống ống nước chôn ngầm;

- Kim loại để hở của thanh giằng và gân tăng cứng của sàn và

tường.Các đối tượng cần nối đất kể trên phải nối với thanh cái hoặc

đầu cực nối đất chính của trạm biến áp như minh họa ở Hình 2.

Hình 2 - Hướng dẫn áp dụng hệ thống nối đất chung

c) TCVN 9385:2012: Chống sét cho công trình xây dựng Tóm lược một số lưu ý khi áp dụng TCVN 9385:2012 (phạm vi áp dụng, quy định về mạng nối đất, cực nối đất):

1 Phạm vi áp dụng

1.1 Tiêu chuẩn này đưa ra những chỉ dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo

trì hệ thống chống sét cho các công trình xây dựng Tiêu chuẩn này cũng đưa ra những chỉ dẫn cho việc chống sét đối với các trường hợpđặc biệt như kho chứa chất nổ, những công trình tạm như cần cẩu, khán đài bằng kết cấu khung thép, và các chỉ dẫn chống sét cho các

hệ thống lưu trữ dữ liệu điện tử

1.2 Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các công trình khai thác

dầu, khí trên biển, các công trình đặc biệt hay áp dụng các công nghệ chống sét khác

2 Mạng nối đất (Earth termination network) : Một bộ phận của hệ

thống chống sét nhằm mục đích tiêu tán dòng điện sét xuống đất

Việc chôn các cực nối đất mạch vòng như trên được xem như một phần không tách rời của mạng nối đất và phải được xét đến khi đánhgiá giá trị điện trở nối đất tổng thể của hệ thống được lắp đặt.

Việc làm giảm giá trị điện trở nối đất xuống dưới 10  tạo thuận lợi cho việc giảm chênh lệch điện thế xung quanh các cực nối đất khi tiêu tán dòng điện sét Nó có thể làm giảm nguy cơ lan truyền sét vào kim loại trong hoặc trên công trình

2.2 Mạng nối đất chung cho mọi thiết bị

Nên sử dụng mạng nối đất chung cho hệ thống chống sét và mọi thiết bị khác Mạng nối đất cần phù hợp với những đề xuất trong tiêuchuẩn này và cũng cần tuân theo các quy định áp dụng cho các thiết

bị có liên quan Điện trở nối đất trong trường hợp này cần có giá trị thấp nhất đáp ứng bất cứ thiết bị nào

hố không nên nhỏ hơn 75 mm Bụi than cốc hay tro bay không nên

sử dụng làm vật liệu lấp bởi tính phá hủy dần của chúng

3 Cực nối đất (Earth electrode) : Bộ phận hoặc nhóm các bộ phận

dẫn điện có tiếp xúc với đất và có thể truyền dòng điện sét xuống đất

Trước khi bắt đầu quá trình thiết kế, cần quyết định về kiểu của cực nối đất thích hợp nhất với tính chất tự nhiên của đất thu được theo thí nghiệm lỗ khoan Các cực nối đất gồm có các thanh kim loại tròn,dẹt, các ống hoặc kết hợp các loại trên hoặc là các bộ phận nối đất

tự nhiên như cọc hay móng của công trình

3.1 Điều kiện đất : Khi sử dụng các thanh để nối đất, trừ nền đá,

chúng nên được đóng vào lớp đất không phải đất đắp, đất lấp hoặc

là loại đất dễ bị khô (theo mùa hay do nhiệt tỏa ra từ các thiết bị, nhà máy)

3.2 Cực nối đất có lớp bọc để sử dụng bên trong các kết cấu dạng bể chứa

Kết nối với mạng nối đất: Điểm kết nối với mạng nối đất phải có khả năng di dời và dễ dàng tiếp cận được từ trên mặt đất để thuận tiện cho việc kiểm tra, đo đạc và bảo dưỡng hệ thống chống sét Nếu nằm dưới mặt đất, điểm kết nối nên được đặt trong một cái hố hoặc cống được xây dựng cho mục đích kiểm tra Tuy nhiên, có thể chấp nhận các bố trí đơn giản trong một số trường hợp ví dụ như lắp hệ thống nhỏ, mạng nối đất sâu hơn bình thường hoặc các trường hợp khác phụ thuộc vào điều kiện hiện trường

3.4 Cách thanh dẹt

Vị trí và hình dáng

Khi sử dụng các thanh dẹt, lưới hay bản, có thể chôn chúng bên dướicông trình hoặc trong các rãnh sâu không chịu ảnh hưởng của mùa khô hạn hoặc các hoạt động công nghiệp Các thanh dẹt nên được

bố trí hướng tâm từ điểm kết nối với dây xuống, số lượng và chiều dài của chúng được xác định sao cho có được điện trở nối đất cần thiết

Ăn mòn: Không cho phép bụi than cốc tiếp xúc với các điện cực bọc đồng do tính chất ăn mòn nguy hiểm của chúng Không nên nhồi muối vào đất xung quanh các cực nối đất

BÀI 2 THỰC HIỆN AN TOÀN ĐIỆN TRONG CÁC

MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP

2.1 Mục tiêu

Sau khi thực hành bài học này, sinh viên có kiến thức và kỹ năng cụ thể như sau:

 Nhận dạng được các loại mạng điện hạ áp theo Tiêu chuẩn quốc tế

 Phân tích, đánh giá được an toàn trong các mạng điện hạ áp

 Thực hiện được các giải pháp an toàn điện trong các mạng điện hạ

áp đảm

bảo tiêu chuẩn, quy định hiện hành

 Thực hiện được giải pháp trong mạng điện hạ áp Việt nam phù hợptiêu

chuẩn quốc tế

2.2 Nhận dạng mạng điện hạ áp theo tiêu chuẩn IEC 60364-3

Nhận dạng các mạng điện trong Hình 2.1 đến 2.5 và điền vào bảng

sau:

Là mạngđiện(ký hiệu)

Mô tả cụ thể

Trung tính và nguồnnối đất qua điện trở

Rn

Các phần vỏ kl nốivới trung tính

2.3 Phân tích, đánh giá và thực hiện các biện pháp an toàn

trong các mạng điện hạ áp 3 pha

Hãy vẽ mạch điện và phân tích, đánh giá an toàn trong trường hợp

người chạm gián tiếp vào vỏ của thiết bị điện bị rò điện 1 pha theo

các loại mạng điện 3 pha

b) Vẽ đường đi dòng sự cố khi có hiện tượng 2 pha bị sự cố hỏng cách điện (chạm đất điểm thứ hai): (pha 1 & pha 3 bị hỏng cách điện)

trên:

Khi lv bình thường, dòng dò xuống đất :Ip = U0/ Zf = 220/3500 =

63 (mA/ pha)

các khí cụ điện bảo vệ như : + bảo vệ bằng aptomat chống giật(RCD)

c) Tính điện áp đặt vào người và dòng điện chạy qua người khi người chạm vào vỏ của thiết bị dùng điện bị hỏng cách điện:

Utx= Rđ.Isc= 7,4.20 =148 V

Rng= 1000 ¿) =>Ing = 7,4/ (1000/20 +1)= 0.145A

d) Nhận xét, đánh giá:

dòng qua người = 145mA >>10mA rất nguy hiểm cho người

e) Các biện pháp an toàn trong mạng điện TT:

+ tất cả vỏ dẫn điện và vật dẫn tự nhiên khác của mạng điện phải được nối tới một điện cực nổi đất chung

+ Trung tính nguồn thường được nối đất ở xa và ngoài vùng ảnh hưởng của điện cực nối đất mạng, điều này không phải là bắt buộc.+ sử dụng thiết bị chống dòng rò để cắt sự cố

2.3.3 Mạng TN

a) Vẽ đường đi dòng sự cố khi có hiện tượng 1 pha bị sự cố hỏng cách điện

b) Xác định dòng điện sự cố (dòng rò):