Cac bien phap bao ve an toan dien chong set

Chương III.
CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
 3.1. Bảo vệ bằng biện pháp nối đất
 3.2. Bảo vệ bằng biện pháp nối vỏ thiết bị với dây trung tính
 3.3. Bảo vệ chống sét
 3.4. Bảo vệ chống tác hại của trường điện
 3.5. Bảo vệ chống tác hại của tĩnh điện


3.1. Bảo vệ bằng biện pháp
nối đất
 3.1.1. Các hệ thống nối đất chuẩn
 3.1.2. Điện trở suất của đất
 3.1.3. Các loại nối đất
 3.1.4. Các kiểu nối đất
 3.1.5. Điện trở nối đất
 3.1.6 Phân tích các hệ thống nối đất hiện đại


3.1.1. Các hệ thống nối đất
chuẩn
 a. Hệ thống TT
 b. Hệ thống IT
 c. Hệ thống TN
 d. Quy định về dây bảo vệ PE và PEN


a. Hệ thống TT


Trong hệ thống TT, tất cả các phần dẫn điện lộ ra ngoài (vỏ kim loại của thiết bị điện)



Hệ thống này không nối kết về điện với đất tại nguồn cấp điện



Các đặc điểm của hệ thống TT là :









Sơ đồ rất đơn giản
Do sử dụng 2 hệ thống nối đất riêng biệt nên cần bảo lưu ý bảo
vệ quá áp
Tiết diện dây PE có thể nhỏ hơn tiết diện dây trung tính va
thường được xác định theo dịng sự cố lớn nhất có thể xảy ra.
Trong điều kiện làm việc bình thường, trên dây PE khơng có sụt
áp.
Trong trường hợp hư hỏng cách điện, xung điện áp xuất hiện
trên dây PE thấp và các nhiễu điện từ có thể bỏ qua.


b. Hệ thống IT
Các đặc điểm của hệ thông IT là :

 Vỏ các thiết bị điện và vật dẫ tự nhiên của toà nhà được nối với điện cực nối đất riêng.
 Tiết diện dây PE có thể nhỏ hơn tiết diện dây trung tính và thường đựơc xác định theo dịng
sự cố lơn nhất có thể xảy ra

 Trong điều kiện làm việc bình thường,trên dây PE khơng có sụt áp
 Giảm ngưỡng quá áp khi xuất hiện sự cố chạn từ cuộn cao sang cuộn hạ của máy biến áp
nguồn

 Khi hư hỏng cách điện, dòng sự cố thứ nhất thường thấp và không gây nguy hiểm


c. Hệ thống TN
 Trong hệ thống TN, mạch vòng sự cố bao gồm toàn bộ các phần dẫn điện, do đó có thể
tránh trị số cao của điện trở nối đât. Điểm trung tính của nguồn điện được nối đất trực tiếp,
các phần dẫn điện lộ ra ngoài của hệ thống có thể được nối với một dây bảo vệ

 Có 2 dạng hệ thống TN:




Hệ thống TN_S
Hệ thống TN-C


Hệ thống TN_S
 Dòng sự cố và điện áp tiếp xúc lớn nên cần trang bị thiết bị bảo về tự động ngắt nguồn khi
cố sự cố hỏng cách điện

 Dây PE tách biệt với dây trung tính, khơng đựơc nối đất lặp lại và tiết diện dây PE thường
được xác định theo dịng sự cố lớn nhất có thể xảy ra.

 Trong điều kiện làm việc bình thường, khơng có sụt áp và dịng điện trên dây PE nên tránh
được hiểm hoạ cháy và nhiễu điện từ.

 Dây trung tính và dây bảo vệ là riêng biệt.


Hệ thống TN-C
 Sử dụng nhiều điểm nối đất lặp lại để đâm bảo dây PEN được tiếp dất trong mọi trường
hợp.

 Dòng sự cố và điện áp tiếp xúc lớn nên cần trang bị thiết bị bảo vệ tự động ngắt nguồn khi
có sự cố hỏng cách điện

 Trong đièu kiện làm việc bình thường,vỏ thiết bị, đất và trung tính có cùng điện thế.
 Khi hư hỏng cách điện, dòng sự cố gây độ sụt áp nguồn, nhiễu điện từ lớn và khả năng
gây cháy cao.

 Trường hợp tải không đối xứng, trong dây PEN sẽ xuất hiện dịng điện
 gây nhiễu cho các máy tính hay các hệ thống thông tin.


d. Quy định về dây bảo vệ PE
và PEN
 Dây nối đất cần phải bền, chịu nhiệt, chịu được dòng điện cho phép lâu dài và có tiết diện
phải lớn hơn 1/3 dây pha.



2
2
2
Thường ta dùng dây thép có tiết diện 120mm , nhôm là 35mm , đồng 25mm .


3.1.2. Điện trở suất của đất
 Điện trở suất của đất phụ thuộc vào thành phần hoá học và độ ẩm của đất.
 Độ ẩm của đất: phụ thuộc vào thành phần, kích thước hạt đất, hạt có kích thước càng nhỏ
thì khả năng giữ ẩm càng tốt.




Trạng thái khơ có thể ρđất = ∞ .
Khi độ ẩm tăng > 15% thì khơng ảnh hưởng đến ρđất
Độ ẩm > (70÷ 80)% thì ρđất lại tăng lên.

 Nhiệt độ của đất:




Khi nhiệt độ hạ thấp làm cho đất như bị đông kết lại và do
đó ρđất tăng lên rất nhanh.
Khi nung nóng đất đến 1000C thì ρđất lại giảm xuống.


Điện trở suất gần đúng của đất

trong điều kiện tự nhiên cho
trong (bảng 3-3).


3.1.2. Điện trở suất của đất
 Trị số điện trở suất của đất biến đổi trong phạm vi rộng, trị số trong mùa khơ và mùa mưa
có thể khác nhau rất xa. Trong tính tốn thiết kế, trị số tính toán của điện trở suất của đất
dựa trên kết quả đo lường thực địa có hiệu chỉnh theo hệ số mùa K.

ρtt = ρ. K
 Trong đó: - ρ là điện trở suất của đất.
- ρtt là trị số tính toán.
- K : hệ số mùa cho ở bảng sau


Hệ số mùa K của các kiểu nối
đất
(bảng 3-4).


3.1.3. Các loại nối đất
 a. Nối đất tự nhiên
 b. Nối đất nhân tạo


a. Nối đất tự nhiên
 Là nối vào các đường ống bằng kim loại như ống nước... (trừ các ống dẫn chất lỏng và khí
dễ cháy) đặt trong đất, các kết cấu bằng kim loại của nhà, các cơng trình có nối đất, các vỏ
bọc bằng chì và nhơm của cáp đặt trong đất.

 Khi xây dựng trang bị nối đất, trước hết cần phải sử dụng các vật nối đất tự nhiên có sẵn,
điện trở nối đất này được xác định bằng cách đo thực tế tại chỗ. Trườngn câyhợp khơng
kiểm tra thì có thể sử dụng các vật nối đất tự nhiên đó để giảm bớt điện trở nối đất, còn khi
xác định điện trở nối đất phải căn cứ vào bộ phận nối đất nhân tạo.


b. Nối đất nhân tạo
 Nôi đất nhân tạo được thực hiện khi nối đất tự nhiên không đảm bảo trị số an toàn cho
phép.

 Thường thực hiện bằng các cọc thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật hay thép góc dài
(2÷ 3)m đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên cách mặt đất khoảng (0,5÷ 0,8)m.

 Do có hiện tượng ăn mòn kim loại, các ống thép và các thanh thép dẹt hay thép góc có
chiều dày > 4mm.


3.1.4. Các kiểu nối đất
 a. Nối đất tập trung
 b. Nối đất mạch vòng


Ý nghĩa việc nối đất


Khi cách điện của những bộ phận mang điện bị hư hỏng, bị chọc thủng, những phần kim loại của thiết bị điện
hay các máy móc khác thường trước kia khơng có điện bây giờ mang hoàn toàn điện áp làm việc. Khi chạm vào
chúng, người có thể bị tổn thương do dịng điện gây nên.



Mục đích nối đất là để đảm bảo an tồn cho người lúc chạm vào các bộ phận có mang điện áp. Vì nối đất là để
giảm điện áp đối với đất của những bộ phận kim loại của thiết bị điện đến một trị số an toàn đối với người .



Như vậy nối đất là sự chủ định nối điện các bộ phận thiết bị mang điện với hệ thống nối đất.



Hệ thống nối đất bao gồm các thanh nối đất và dây dẫn để nối đất.


a. Nối đất tập trung
Uđ=Iđ.Rđ

Utx

Ub
TBĐ

H3.1- Nối đất tập trung và phạm vi bảo vệ


a. Nối đất tập trung
Đặc điểm:

 Điện cực nối đất là các ống sắt trịn (hoặc sắt góc) có đường kính từ (4÷ 6)cm, dài (2÷ 3)m
chơn thẳng đứng trong đất sâu trong đất (0,5÷ 1)m hoặc các thanh sắt chơn nằm ngang
cách mặt đất (0,5÷ 1)m.

 Nối đất riêng lẻ cho từng thiết bị điện là không hợp lý và rất nguy hiểm vì khi có chạm đất ở
hai điểm tạo nên thế hiệu nguy hiểm trên phần nối đất của thiết bị. Vì vậy cần thiết phải nối
chung lại thành một hệ thống nối đất  Nối đất mạch vòng


b. Nối đất mạch vòng
 Để khắc phục nhược điểm của nối đất tập trung người ta sử dụng hình thức nối đất mạch
vịng. Đó là hình thức dùng nhiều cọc đóng theo chu vi và có thể ở giữa khu vực đặt thiết
bị điện.(H3.2)

 Từ các đường cong phân bố điện áp (H3.1) có thể nhận thấy trị số điện áp bước giảm đi
nhiều so với các hình thức nối đất tập trung, đồng thời trị số điện áp tiếp xúc cũng được
giảm thấp (H3.2).


H 3.2. Nối đất mạch vòng


Ub

TBĐ

đ

m
ả
i
g g
c

ệ
n
i
v
u
r
t
ủa tập
c
g ất
n
ụ iđ ?
d
ác a nố òng
t
h củ h v
n
á
b
c
s
ạ
U
o
à ất m
S
v
Utx nối đ
và
Uđ=Iđ.R

Utx

Giảm đồng thời cả Utx và Ub


3.1.5. Điện trở nối đất


a. Xác định điện trở của hệ thống nối đất

 b. Phương pháp và dụng cụ đo điện trở nối đất
 c. Ví dụ tính tốn điện trở nối đất


a. Xác định điện trở của hệ

thống nối đất
Điện trở nối đất bao gồm:



Điện trở của dây dẫn, của điện cực nối đất
Điện trở của phần đất xung quanh.

 Điện trở của dây dẫn và của điện cực nối đất chỉ phụ thuộc vào kích thước chế tạo ra nó. Với điện áp một
chiều hoặc xoay chiều tần số công nghiệp điện trở này rất nhỏ có thể bỏ qua.



Điện trở của phần đất xung quanh gồm 2 thành phần:





Điện trở trên đường đi của dòng điện phân tán vào đất và
điện trở tiếp xúc giữa vật nối đất và đất
Điện trở tiếp xúc giữa vật nối đất và đất  thường rất nhỏ.

 Vậy điện trở trên đường đi của dịng điện phân tán vào đất chính là điện trở của bản thân
hay là điện trở nối đất - Rđ.