Nghiên cứu hình thức bảo vệ rò điện phù hợp với mạng điện hạ áp mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

Bộ Giáo dục v Đo tạo
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
o0o


Kim Ngọc Linh





Nghiên cứu hình thức bảo vệ rò điện
phù hợp với mạng điện hạ áp mỏ hầm lò
vùng Quảng Ninh


Chuyên ngành: Cơ điện mỏ
Mã số: 2.04.12



Tóm tắt Luận án tiến sĩ kỹ thuật





H Nội - 2006

Công trình đợc hoàn thành tại: Bộ môn Điện khí hoá,
Khoa Mỏ, Trờng Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội.

Ngời hớng dẫn khoa học:
1. PGS. TS Nguyễn Anh Nghĩa
2. TS Đào Đắc Tuyên
Trờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

Phản biện 1: PGS. TS Lê Văn Doanh
Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội.
Phản biện 2: PGS. TS Võ Quang Lạp
Trờng Đại học Công nghiệp Thái Nguyên.
Phản biện 3: PGS. TS Lê Tòng
Trờng Đại học Giao thông vận tải.


Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án
cấp Nhà nớc họp tại Trờng Đại học Mỏ - Địa chất
vào hồi 9 giờ , ngày tháng năm 2006.




Có thể tìm hiểu luận án tại Th viện Quốc gia, Hà Nội
hoặc Th viện Trờng Đại học Mỏ - Địa chất.

các công trình của tác giả đ công bố
có liên quan đến luận án
1. Kim Ngọc Linh (2000), "Về một giải pháp chế tạo công tắc tơ
không tiếp điểm dùng trong mỏ hầm lò", Tuyển tập các báo cáo

khoa học tại Hội nghị khoa học lần thứ 14 ĐHMĐC, Quyển 1:
Các khoa học về Mỏ, Hà Nội, tr. 244-247.
2. Kim Ngọc Linh (2004), "Mô hình mạng điện hạ áp mỏ hầm lò
vùng Quảng Ninh về phơng diện an toàn điện giật", Tạp chí
KHKT Mỏ-Địa chất, 2004(5), tr. 74-78.
3. Kim Ngọc Linh (2004), "Bù thành phần điện dung của dòng điện
rò trong điều kiện các mạng điện hạ áp khu vực hầm lò vùng
Quảng Ninh", Tạp chí KHKT Mỏ-Địa chất, 2004(6), tr. 57-61.
4. Kim Ngọc Linh (2006), "Mạch tự động kiểm tra trong các thiết bị
bảo vệ rò mạng điện hạ áp khu vực mỏ hầm lò". Tạp chí KHKT
Mỏ-Địa chất, 2006(13), tr. 58-60.
5. Kim Ngọc Linh (2006), "Hạn chế dòng rò qua ngời khi chạm vào
một pha của mạng điện hạ áp mỏ hầm lò", Tạp chí Công nghiệp
Mỏ, 2006(1) , tr. 18-20.
6. Kim Ngọc Linh, Nguyễn Thạc Khánh (2006), "Mô hình tính dòng
điện rò qua ngời khi chạm vào một pha của mạng điện mỏ có
kể đến ảnh hởng của trở kháng tải", Tạp chí KHKT Mỏ-Địa
chất, 2006(14), tr. 74-77.
7. Kim Ngọc Linh (2006), "Hạn chế dòng điện rò trong các mạng
điện hạ áp mỏ hầm lò bằng giải pháp bù không đối xứng với
một cuộn bù", Tạp chí Công nghiệp Mỏ, 2006(3) , tr. 23-26.
8. Kim Ngọc Linh (2006), "Mô hình rơle bảo vệ rò điện dùng cho các
mạng điện hạ áp xoay chiều có điện trở cách điện thấp vùng
Quảng Ninh", Tuyển tập các báo cáo Hội nghị khoa học kỹ
thuật mỏ toàn quốc lần thứ 18, Đà Nẵng 8/2006, tr. 534-537.

24
quả cao hơn giải pháp dùng ba cuộn bù. Qui luật điều khiển thiết bị
bù không đối xứng là: khi ngời chạm phải một pha bất kỳ, chỉ cần
bù chính pha đó và pha vợt pha trớc nó, không bù pha chậm pha

sau, hoặc chỉ cần bù pha vợt pha trớc nó.
5. Hình thức bảo vệ rò điện phù hợp với các mạng điện hạ áp mỏ
hầm lò vùng Quảng Ninh là sử dụng sơ đồ kiểm tra cách điện kiểu
hỗn hợp (phối hợp giữa sơ đồ "van" và sơ đồ dùng điện áp thứ tự
không) kết hợp với phơng pháp bù không đối xứng thành phần điện
dung của dòng điện rò (rơle rò có bù điện dung không đối xứng).
6. Các mô hình rơle bảo vệ rò trong luận án đợc xây dựng trên
cơ sở lý thuyết chặt chẽ và xuất phát từ những kết quả kỹ thuật công
nghệ đã đợc thực tế kiểm định nên có tính khả thi. Mô hình này có
thể làm cơ sở để nghiên cứu chế tạo các rơle rò phù hợp với các mạng
hạ áp ba pha trung tính cách ly có điện trở cách điện thấp và điện
dung nhỏ nh các mạng hầm lò vùng Quảng Ninh.
7. Phạm vi áp dụng hiệu quả nhất đối với rơle rò có bù điện dung
không đối xứng là các mạng điện hạ áp mỏ có điện dung so với đất từ
(0,4ữ0,6)F/pha, điện trở cách điện từ (8ữ16)k/pha (đảm bảo dòng
rò qua ngời nhỏ hơn dòng an toàn lâu dài cho phép I
ald
=30 mA). Nếu
chỉ xét đến điều kiện an toàn điện giật với dòng an toàn khoảnh khắc
I
akk
=60 mA, trong điều kiện các mạng hạ áp mỏ hầm lò vùng Quảng
Ninh, khi áp dụng rơle rò có bù điện dung không đối xứng, điện trở
cắt tới hạn của rơle rò có thể lấy bằng 6 k/pha.
II. Kiến nghị
Kin ngh áp dng phng pháp bù in dung không i xng v
các kt qu nghiên cu ca lun án trong vic thit k, ch to các
thit b bo v rò in cho các mng in h áp m hm lò vùng
Qung Ninh, nhm m bo điều kiện an ton in git, ng thi to
kh nng cho phép tng s l

ng thit b v chiu di ca mng cáp
u vo mt máy bin áp khu vc mỏ hm lò.

1
Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các công trình nghiên cứu về trạng thái cách điện của các mạng
điện hạ áp khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh đều khẳng định rằng,
điện trở cách điện xác lập thực tế là thấp hơn điện trở cắt để chỉnh
định rơle bảo vệ rò. Các công trình nghiên cứu về dòng điện rò khi
chạm vào một pha của mạng điện mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh cũng
cho thấy, kể cả khi bù hoàn toàn thành phần điện dung thì dòng rò
qua ngời vẫn lớn hơn dòng an toàn khoảnh khắc.
Những điều nêu trên cho thấy một vấn đề cấp bách đặt ra là cần
phải nghiên cứu để xác định một hình thức bảo vệ rò mới, phù hợp
với điều kiện thực tế của các mỏ hầm lò Việt Nam, nhằm đảm bảo an
toàn điện giật, an toàn nổ và hoả hoạn.
2. Mục đích nghiên cứu của luận án
Xác định hình thức bảo vệ rò điện phù hợp nhằm đảm bảo an
toàn điện giật trong điều kiện vận hành hiện tại của các mạng điện hạ
áp mỏ hầm lò vùng Quảng ninh.
3. Đối tợng nghiên cứu
Đối tợng nghiên cứu của luận án là mạng điện hạ áp xoay chiều
khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh.
4. Phạm vi nghiên cứu
Trong khuôn khổ của luận án, tác giả chỉ đi sâu nghiên cứu hình
thức bảo vệ rò điện - một trong những dạng bảo vệ quan trọng nhất
đối với các mạng điện hạ áp khu vực mỏ hầm lò.
5. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về thiết bị bảo vệ rò trong các mạng hạ

áp mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh và trên thế giới.
- Nghiên cứu xây dựng mô hình mạng điện hạ áp mỏ hầm lò về
phơng diện an toàn điện giật.

2
- Nghiên cứu xác định hình thức bù hợp lý thành phần điện dung
của dòng điện rò để hạn chế có hiệu quả dòng rò qua ngời khi chạm
vào một pha của mạng điện mỏ.
- Nghiên cứu xác định mô hình rơle bảo vệ rò phù hợp với điều
kiện mạng hạ áp hầm lò vùng Quảng Ninh.
6. ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
ý nghĩa khoa học
- Xây dựng đợc mô hình mạch, mô hình toán và mô hình
Simulink Matlab tính dòng rò qua ngời có kể đến các yếu tố ảnh
hởng nh trở kháng của biến áp, trở kháng của cáp và chế độ mang
tải của mạng - là những yếu tố mà các công trình nghiên cứu trớc
đây thờng bỏ qua.
- Xây dựng cơ sở lý thuyết của phơng pháp bù hạn chế dòng rò
qua ngời khi chạm vào một pha của mạng điện mỏ là phơng pháp
bù không đối xứng (bù tự động theo pha).
ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận án giúp ích cho việc thiết kế, chế
tạo các rơle bảo vệ rò điện phù hợp với các mạng điện hạ áp hầm lò
vùng Quảng Ninh, nhm m bo điều kiện an ton in git, ng
thi to kh nng cho phép tng s lng thit b điện v chiu di
ca mng cáp u vo mt máy bin áp khu v
c mỏ hm lò.
7. Những điểm mới của luận án
- Đánh giá thực trạng điều kiện an toàn điện giật của mạng điện
hạ áp khu vực hầm lò và phân tích, đánh giá các rơle rò hiện đợc

trang bị trong các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
- Giải bài toán tính dòng điện rò qua ngời khi chạm vào một pha
của mạng điện hạ áp mỏ hầm lò có kể đến các yếu tố ảnh hởng nh
trở kháng của máy biến áp, trở kháng của cáp và chế độ mang tải của
mạng điện.

23
Kết luận v kiến nghị
I. Kết luận
Nghiên cứu hình thức bảo vệ rò điện phù hợp cho các mạng điện
hạ áp xoay chiều mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh là một đề tài có tính
cấp thiết về cả lý thuyết và thực tiễn. Những kết quả nghiên cứu chính
của luận án đợc thể hiện ở các điểm sau đây:
1. Đánh giá thực trạng điều kiện đảm bảo an toàn điện giật các
mạng điện hạ áp và phân tích đánh giá các thiết bị bảo vệ rò điện
đợc trang bị trong các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh hiện nay. Mạng
điện hạ áp các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh có điện trở cách điện
thấp, điện dung pha so với đất nhỏ (
FCF


6,0122,0
<
<
) và việc sử
dụng rơle rò hiện tại tuy có thể đảm bảo đợc khả năng cắt mạng
nhng không đảm bảo điều kiện an toàn điện giật.
2. Giải bài toán tìm qui luật của dòng điện rò qua ngời khi chạm
vào một pha của mạng điện mỏ, luận án đã nghiên cứu xây dựng một
mô hình tính dòng điện rò có kể đến ảnh hởng của các yếu tố nh

trở kháng của biến áp, trở kháng của cáp và chế độ mang tải của
mạng điện.
3. Đề xuất và xây dựng cơ sở lý thuyết phơng pháp bù điện
dung không đối xứng (bù tự động theo pha). Ưu điểm nổi bật của
phơng pháp bù không đối xứng là làm giảm dòng rò qua ngời thấp
hơn giá trị nhỏ nhất khi bù đối xứng và không cần điều chỉnh tự động
điện cảm bù theo điện dung thực tế của mạng. Điều này cho phép có
thể giảm điện trở cắt tới hạn của rơle bảo vệ rò điện.
4. Trong điều kiện các mạng hạ áp mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh
thuộc loại có điện trở cách điện thấp, điện dung nhỏ so với đất,
phơng pháp bù không đối xứng có hiệu quả hơn bù đối xứng. Với
phơng pháp bù không đối xứng thì giải pháp dùng một cuộn bù
chung đấu qua điểm trung tính nhân tạo của bộ lọc điện dung có hiệu

22
5.7. Xác định phạm vi áp dụng và điện trở cắt tới hạn khi sử dụng
rơle bảo vệ rò có bù điện dung không đối xứng
Với mục đích xác định phạm vi áp dụng hiệu quả rơle rò sử dụng
phơng pháp bù không đối xứng đã tiến hành thí nghiệm trên phần
mềm Electronics Workbench. Kết quả thí nghiệm trong bảng 5.1. Từ
kết quả thí nghiệm, xây dựng đợc đồ thị trên hình 5.19. Từ đó cho
phép xác định đợc vùng vận hành an toàn khoảnh khắc và điện trở
cắt tới hạn của rơle rò.

Hình 5.19. Dòng điện rò qua ngời khi bù không đối xứng
Dựa trên các kết quả nhận đợc, có thể rút ra nhận xét:
Khi chỉ xét đến điều kiện an toàn điện giật, với dòng an toàn
khoảnh khắc I
akk
=60 mA, có thể đề nghị điện trở cắt tới hạn của rơle

rò nh sau:
- Nếu điện dung so với đất của mạng C0,5 F/pha, có thể cho
phép mạng vận hành đến điện trở cắt tới hạn bằng 6 k/pha
.
- Nếu điện dung so với đất của mạng 0,5<C0,75 F/pha, có thể
cho phép mạng vận hành đến điện trở cắt tới hạn bằng 4 k/pha.
- Không áp dụng phơng pháp bù điện dung không đối xứng cho
mạng có điện dung C

1 F/pha nếu không có thêm giải pháp đặc
biệt khác.

3
- Đề xuất và xây dựng cơ sở lý thuyết phơng pháp bù điện dung
không đối xứng và chứng minh đợc trong điều kiện thông số cách
điện hầm lò vùng Quảng Ninh áp dụng phơng pháp này hiệu quả bù
cao hơn so với phơng pháp truyền thống (bù điện dung đối xứng).
- Xây dựng hai sơ đồ nguyên lý rơle rò có bù điện dung không
đối xứng có thể giúp ích cho việc thiết kế, chế tạo các rơle bảo vệ rò
điện phù hợp với các mạng điện hạ áp mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
8. Các luận điểm bảo vệ
8.1. Mô hình tính dòng điện rò qua ngời khi chạm vào một pha
của mạng điện mỏ có kể đến chế độ mang tải của mạng điện có tính
chất tổng quát và phản ánh chính xác hơn các hiện tợng vật lý xảy ra
trong mạng điện mỏ.
8.2. Với thông số cách điện các mạng điện hạ áp mỏ hầm lò vùng
Quảng Ninh nh hiện tại thì thời gian quá trình quá độ của dòng điện
rò qua ngời khi chạm vào một pha của mạng không vợt quá 3 ms.
Nếu thời gian trễ của các thiết bị bảo vệ rò lớn hơn 3 ms thì dòng rò
quá trình quá độ không ảnh hởng đến chế độ làm việc của thiết bị.

8.3. Đối với các mạng điện hạ áp ba pha trung tính cách ly có
điện dung của các pha so với đất (C) và điện dẫn cách điện (g) thoả
mãn điều kiện
gC .3.314 <
, phơng pháp bù không đối xứng thành
phần điện dung của dòng điện rò (bù tự động theo pha) có hiệu quả
hơn bù điện dung đối xứng. Qui luật điều khiển thiết bị bù tự động
theo pha là: khi ngời chạm vào một pha bất kỳ, chỉ cần bù chính pha
đó và pha vợt trớc, không bù pha chậm sau.
8.4. Hình thức bảo vệ rò điện phù hợp với các mạng điện hạ áp
khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh là sử dụng sơ đồ kiểm tra cách điện
kiểu hỗn hợp (phối hợp giữa sơ đồ "van" và sơ đồ dùng điện áp thứ tự
không) kết hợp với phơng pháp bù không đối xứng thành phần điện
dung của dòng điện rò (rơle rò có bù điện dung không đối xứng).
9. Bố cục của luận án

4
Luận án đợc trình bày gồm Phần mở đầu, kết luận, 05 chơng
trong 140 trang và phần phụ lục.
Chơng 1
nghiên cứu Tổng quan về trạng thái cách điện v
thiết bị bảo vệ rò mạng hạ áp khu vực mỏ hầm lò
vùng Quảng Ninh
1.1. Nghiên cứu tổng quan về trạng thái cách điện mạng điện hạ
áp khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh
ở Liên Xô trớc đây và rất nhiều nớc khác, vấn đề nghiên cứu
toàn diện về trạng thái cách điện của các mạng điện hạ áp mỏ hầm lò
đã đợc tiến hành từ những năm 50 của thế kỷ trớc [36], [40], [41],
[48], [54], [55].
ở nớc ta, từ những năm 80 của thế kỷ XX, đã có nhiều tác giả

trong nớc tiến hành các công trình nghiên cứu về trạng thái cách
điện và điều kiện an toàn điện giật của các mạng điện hạ áp khu vực
hầm lò vùng Quảng Ninh [2], [4], [5], [9], [11], [12], [15], [16], [21],
[22], [32].
1.2. Nghiên cứu tổng quan về bảo vệ rò mạng điện hạ áp khu vực
mỏ hầm lò
Từ những năm 40 của thế kỷ XX, ở Liên Xô trớc đây, một trong
những tác giả đầu tiên nêu vấn đề kiểm tra tự động trạng thái cách
điện của mạng ba pha trung tính cách ly là Olecnôvich N. V. và
Iasnômi V. K. Nghiên cứu áp dụng cho các mạng điện mỏ là Lêibôv
R. M., Relikhovski Kh. M., Murdanov Iu. M., v.v [40].
Trong các mạng điện hạ áp khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh,
hiện nay chủ yếu sử dụng các thiết bị bảo vệ rò của Nga, Ba Lan và
Trung Quốc sản xuất nh :
, , , , , JL, JY,
v.v Tổng hợp các loại rơle rò nêu trong bảng 2.7.

21
5.6. Xây dựng mô hình rơle bảo vệ rò điện phù hợp với mạng hạ
áp hầm lò vùng Quảng Ninh
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu tác giả đề nghị một mô hình
bảo vệ rò phù hợp với các mạng điện hạ áp vùng Quảng Ninh là:
Mạch kiểm tra cách điện và bảo vệ cắt đợc xây dựng dựa trên sự kết
hợp giữa sơ đồ "van" và sơ đồ dùng điện áp thứ tự không, mạch bù
thành phần điện dung theo phơng pháp bù không đối xứng. Hình
5.16 là sơ đồ nguyên lý của rơle rò sử dụng rơle điện từ để điều khiển
mạch bù không đối xứng.
Z
KT
CC

k
1
R
1
R
1
R
2
R
2
R
2
R
0
1V
A
B
1
D
1
D
1
D
K
dZ
Z
C
h
W

lv
W
1
C
K
Z
M
BA
0
C
0
C
0
C
b
L
2V
OptoTriac
3
C
2
C
6
R
7
R
7
R
A
J

B
J
C
J
B
J
A
J
C
J
T
Z
B
ADL
5
R
3
R
4
R

Hình 5.16. Sơ đồ nguyên lý rơle rò I
Hình 5.17 là sơ đồ nguyên lý rơle rò sử dụng các phần tử không
tiếp điểm để điều khiển mạch bù không đối xứng.
+

+

Z
K

T
CC
VOA15
+
1
R
1
R
1
R
3
R
2
R
2
R
2
R
4
R
0
2
V
1V
A
B
C
5
R
6

R
2
C
3
C
4
C
5
C
7
R
8
R
9
R
1
D
2
D
12
R
3
D
4
D
K
Th
K
13
R

14
R
dZ
T
+
3V
6
C
D
z
V24
+
D
H
1IC
2IC
10
R
11
R
16
R
Z

k
M
BA
Z
OptoTriac
15

R
BAN
Z
B
ADL
1
D
1
D
Z
b
L
0
C
0
C
0
C
C
A
Mod
B
Mod
C
Mod

Hình 5.17. Sơ đồ nguyên lý rơle rò II

20
5.2. Nhiệm vụ và yêu cầu của các thiết bị kiểm tra liên tục điện

trở cách điện của mạng ba pha trung tính cách ly
5.3. Các phơng pháp kiểm tra liên tục điện trở cách điện của
mạng ba pha có trung tính cách ly
Nhà khoa học ngời Nga Sapencô E. Ph đã phân loại các sơ đồ
kiểm tra cách điện của mạng ba pha trung tính cách ly điện áp dới
1000 V thành 05 loại cơ bản [50]: các sơ đồ làm việc với dòng hoặc
điện áp thứ tự không (sơ đồ hình 5.1 và 5.2); các sơ đồ làm việc với
dòng điện chỉnh lu từ mạng cần kiểm tra cách điện (sơ đồ hình 5.3);
các sơ đồ làm việc với nguồn công tác một chiều độc lập (sơ đồ hình
5.4 và 5.5); các sơ đồ làm việc với dòng điện tạo bởi một nguồn xoay
chiều khác tần số công nghiệp (sơ đồ hình 5.6 và 5.7); các sơ đồ hỗn
hợp (sơ đồ hình 5.8).
5.4. Xây dựng sơ đồ kiểm tra cách điện phù hợp với mạng hạ áp
hầm lò vùng Quảng Ninh
Phân tích u nhợc điểm của các sơ đồ kiểm tra liên tục điện trở
cách điện ở trên cho thấy, để đáp ứng các yêu cầu đối với bảo vệ rò
mạng hạ áp hầm lò Quảng Ninh không thể sử dụng đơn giản một
dạng sơ đồ riêng nào mà phải sử dụng sơ đồ hỗn hợp.
Hình 5.10 là sơ đồ nguyên lý phần mạch kiểm tra cách điện và
bảo vệ cắt của rơle rò do tác giả đề xuất.
5.5. Xây dựng sơ đồ xác định pha chạm đất điều khiển thiết bị bù
tự động theo pha
Trong chơng 4 tác giả đã đề nghị phơng pháp bù hợp lý thành
phần điện dung của dòng điện rò cho các mạng hạ áp hầm lò vùng
Quảng Ninh là bù không đối xứng (bù tự động theo pha). Để điều
khiển thiết bị bù không đối xứng phải xác định đợc chính xác pha
con ngời chạm phải hoặc có rò (sẽ gọi chung là pha chạm đất).
Sơ đồ khối thiết bị bù không đối xứng mô tả trên hình 5.13.

5

Những kết quả nghiên cứu về trạng thái cách điện của mạng điện
hạ áp khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh [2], [9], [16] cho thấy giá trị
xác lập điện trở tác dụng cách điện đều có giá trị nhỏ hơn giá trị điện
trở cắt xác lập của các rơle rò đang sử dụng.
1.3. Mục tiêu và phơng pháp nghiên cứu
1.3.1. Mục tiêu của đề tài luận án
Xây dựng đợc các luận cứ khoa học cho việc lựa chọn hình
thức bảo vệ rò điện phù hợp với điều kiện các mạng điện hạ áp khu
vực mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
1.3.2. Phơng pháp nghiên cứu:
Trong quá trình thực hiện mục tiêu của luận án, tác giả sử dụng
các phơng pháp sau: Phơng pháp nghiên cứu lý thuyết; Phơng
pháp mô hình vật lý và mô hình toán để mô hình hóa các mạng điện
mỏ về phơng diện an toàn điện giật; Phơng pháp mô phỏng bằng
các phần mềm kỹ thuật.
Từ kết quả nghiên cứu ở chơng 1 cho phép rút ra những nhận
xét sau đây:
1. Các công trình nghiên cứu về trạng thái cách điện của các
mạng điện hạ áp khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh đều khẳng định
rằng điện trở cách điện xác lập thực tế là thấp hơn điện trở cắt để
chỉnh định rơle bảo vệ rò điện. Vì vậy, việc sử dụng các rơle rò hiện
nay tuy có khả năng cắt mạng nhng là không thật an toàn.
2. Các công trình nghiên cứu về dòng điện rò khi chạm vào một
pha của mạng điện mỏ cũng cho thấy kể cả khi bù hoàn toàn thành
phần điện dung thì dòng rò qua ngời vẫn lớn hơn dòng an toàn
khoảnh khắc. Điều này cho thấy phơng pháp bù truyền thống (bù
đối xứng) đối với các mạng điện hạ áp khu vực hầm lò Quảng Ninh là
không đảm bảo điều kiện an toàn điện giật.

6
3. ở nớc ta, hiện tại cha có một công trình nào đầu t một cách
thích đáng để nghiên cứu toàn diện về hệ thống bảo vệ rò điện trong
mỏ hầm lò. Vì vậy, một vấn đề cấp bách đặt ra là cần phải nghiên
cứu một hình thức bảo vệ rò mới, phù hợp với điều kiện thực tế của
các mạng điện hạ áp khu vực các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
Chơng 2
đánh giá điều kiện an ton của mạng v các thiết bị
bảo vệ rò hạ áp khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh
2.1. Đánh giá điều kiện an toàn điện giật của các mạng điện hạ áp
khu vực mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh
Phân tích 55 sơ đồ cung cấp điện hạ áp các mỏ hầm lò Quảng
Ninh cho các đặc trng của mạng trong bảng 2.1. Tổng hợp cấu hình
mạng hạ áp hầm lò vùng Quảng Ninh nêu trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Tổng hợp cấu hình mạng điện hạ áp hầm lò Quảng ninh
Mỏ L
min
L
max
L
tb
L
xn
n
max
N
min
N
max
N

tb

Mạo Khê 0,371 1,984 0,833 0,789 3 8 31 18,5
Vàng Danh 0,502 2,022 0,924 0,830 4 10 40 24,2
Thống Nhất 1,320 1,375 1,347 0,700 3 21 30 25,5
Khe Chàm 0,455 1,355 1,068 0,670 3 8 26 16,8
Hồng Thái 0,869 1,648 1,296 1,058 2 16 22 19,7
Nam Mẫu 0,370 2,059 1,054 0,970 3 10 35 21,0
Từ bảng 2.2 cho thấy cấu hình mạng điện hạ áp khu vực hầm lò
vùng Quảng Ninh hiện nay có chiều dài
kmL )022,2371,0(
ữ
=
, số
thiết bị đấu vào mạng
)408( ữ=N
.
Cấu hình tiêu biểu: L
tb
=0,967 km; N
tb
=21; L
xntb
=0,670 km.
Tổng hợp thông số cách điện mạng hạ áp hầm lò vùng Quảng
Ninh nêu trong bảng 2.4. Mạng tiêu biểu: L
tb
=0,967 km; N
tb
=21 ứng

với:
.139,4 = kR
cd
;
FC
cd

6003,0=
;
./200,0;/34,12 phaFCphakr

=
=


19
Từ kết quả nghiên cứu ở chơng 4 rút ra những nhận xét sau đây:
1. Trong các trờng hợp thông số cách điện của mạng đối xứng
hoặc không đối xứng, đối với mạng ba pha trung tính cách ly có điện
trở cách điện thấp và điện dung nhỏ, nếu áp dụng phơng pháp bù đối
xứng trị số hiệu dụng của dòng rò qua ngời không phải là nhỏ nhất.
2. Trong điều kiện vận hành các mạng điện hạ áp hầm lò vùng
Quảng Ninh, bù không đối xứng (bù tự động theo pha) có hiệu quả tốt
hơn bù điện dung đối xứng. Để đảm bảo bù không đối xứng có hiệu
quả phải bù tự động theo qui luật sau đây:
Khi ngời chạm phải một pha bất kỳ, chỉ cần bù chính pha đó và
pha vợt trớc, không bù pha chậm sau, hoặc chỉ cần bù pha vợt
pha trớc nó.
3. Theo phơng pháp bù không đối xứng thì giải pháp dùng một
cuộn bù chung đấu qua điểm trung tính nhân tạo đợc tạo bởi bộ lọc

điện dung có hiệu quả cao hơn khi bù bằng ba cuộn bù từng pha đấu
trực tiếp.
4. Khi thoả mãn điều kiện bù theo pha thì hiệu quả bù càng cao
nếu điện dung của mạng lớn. Điều này rất có ý nghĩa khi các mạng hạ
áp vùng Quảng Ninh có xu hớng nâng cấp điện áp lên 660V.
Chơng 5
Nghiên cứu xác định mô hình rơle bảo vệ rò điện
phù hợp với mạng điện hạ áp mỏ hầm lò
vùng Quảng Ninh
5.1. Đặt vấn đề
Việc xác định hình thức bảo vệ rò điện phù hợp với mạng điện hạ
áp hầm lò vùng Quảng Ninh bao gồm hai nội dung:
- Xác định một phơng pháp kiểm tra liên tục điện trở cách điện
và bảo vệ cắt phù hợp đảm bảo các yêu cầu của bảo vệ rò điện.
- Xác định một phơng pháp bù điện dung hợp lý để hạn chế hiệu
quả dòng điện rò trong điều kiện các mạng hạ áp hầm lò Quảng Ninh.

18
Xét giải pháp bù không đối xứng bằng một cuộn bù đấu qua
điểm trung tính nhân tạo của bộ lọc điện dung C
0
, có sơ đồ tính toán
khi giả thiết con ngời chạm vào pha A nh hình 4.7.
A
r
B
r
C
r
A

C
B
C
C
C
fA
U
&
fB
U
&
fC
U
&
A
B
C
C
U
&
B
U
&
A
U
&
0
U
&
n

g
0
C
0
C
0
C
L

Hình 4.7. Sơ đồ bù không đối xứng bằng một cuộn bù
Trờng hợp chạm vào pha A không bù pha B (cầu dao pha B
trong hình 4.7 hở mạch) có sơ đồ tính toán tơng đơng hình 4.9.
Trị hiệu dụng của dòng điện qua ngời trong trờng hợp này:

0
0
22
2
0
2
0
222
0
0
2
0
2
0
222
2

36
)2(
4
19)3(
)33(
2
9
)2(
3
199
CC
CC
CC
C
Cgg
Cg
CC
CC
CC
C
Cg
gUI
n
nfnoB

+

+++
+

+









++
=





(4.37)
Từ biểu thức (4.37) chứng minh đợc với thông số của mạng
thoả mãn
gC 3<

, khi ngời chạm vào pha A, nếu không bù pha
B, dòng qua ngời sẽ có giá trị nhỏ hơn khi bù đối xứng.

Để nghiệm lại kết quả trên đã tiến hành thí nghiệm trên mô hình
Electronics Workbench, kết quả thí nghiệm trong các bảng 4.7 và 4.8.
Bảng 4.7. Trị số dòng qua ngời khi chạm vào pha A của mạng có
thông số
.1;75,19;2,0;.10
0
FCHLFCkrrr
CBA


=
=====

Điện áp pha so với đât, V
Trạng thái bù
Dòng rò qua
ngời, I
n
, mA
U
A
U
B
U
C
Không bù 59,59 59,59 321,9 349,4
Bù hoàn toàn 50,83 50,83 338,0 338,1
Không bù pha B 35,69 35,69 347,8 354,3

7

Bảng 2.6 là kết quả so sánh dòng rò qua ngời với dòng an toàn lâu
dài và dòng an toàn khoảnh khắc. Phân tích kết quả trong bảng 2.6
cho phép rút ra đợc những nhận xét sau đây:
- Hầu hết các mạng điện hạ áp hầm lò vùng Quảng Ninh đều có
dòng rò qua ngời lớn hơn dòng an toàn lâu dài I
n
>I
ald
=25 mA (mạng
có bù) hoặc I
n
>I
ald
=30 mA (mạng không bù), tức là bắt buộc các
mạng phải đợc trang bị rơle bảo vệ rò để cắt mạng khi con ngời
chạm vào một pha của mạng điện.
- Có 11/52 tức 21,15 % số mạng điện khu vực hầm lò đợc khảo
sát có dòng rò qua ngời lớn hơn dòng an toàn khoảnh khắc
I
n
>I
akk
=60 mA. Điều này có nghĩa là gần một phần t số mạng điện
khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh không đảm bảo vùng vận hành an
toàn khoảnh khắc. Kết quả trên cho thấy rằng nếu ngời chạm vào
một pha của mạng điện sẽ rất nguy hiểm về điều kiện an toàn điện
giật. Vì vậy đặt ra vấn đề cần nghiên cứu để có các giải pháp làm
giảm dòng điện rò và xác định đợc hình thức bảo vệ rò phù hợp với
điều kiện thực tế của các mỏ hầm lò Việt Nam.
2.2. Đánh giá điều kiện an toàn các thiết bị bảo vệ rò mạng điện

hạ áp khu vực mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh
Nghiên cứu 8 loại rơle rò mạng 380V, 660V (các sơ đồ hình 2.1,
2.2, 2,3, 2.4, 2.6, 2.5, 2.7, 2.8) và 6 loại rơle rò mạng 127 V (các sơ
đồ hình 2.9, 2.10, 2.11, 2.12, 2.13 và 2.14) hiện đang đợc sử dụng
trong các mạng hạ áp hầm lò Quảng Ninh cho những nhận xét sau:
- Rơle rò của Nga loại
vẫn là loại rơle đợc sử dụng nhiều
nhất chiếm khoảng hơn 40% (bảng 2.7). Sau đó là rơle rò của Trung
Quốc loại JI82 chiếm khoảng hơn 30%. Tỷ lệ phổ biến của hai loại
rơle trên cho thấy trong điều kiện làm việc khắc nghiệt của các mỏ
hầm lò vùng Quảng Ninh, loại rơle có cấu tạo và vận hành đơn giản
đợc các cơ sở a sử dụng.

8
- Kết quả nghiên cứu các loại rơle mới đợc đa vào sử dụng
trong các mỏ hầm lò nớc ta những năm gần đây cho thấy về nguyên
lý làm việc không có sự thay đổi đáng kể. Chúng vẫn đợc thiết kế
trên cơ sở hoặc sơ đồ "van", hoặc sơ đồ dùng nguồn đo độc lập cách
ly qua biến áp chỉnh lu. Sự cải tiến của các loại rơle mới chỉ ở phần
sử dụng nhiều phần tử IC và các phần tử bán dẫn để tăng độ nhạy và
độ tin cậy.
- Hầu hết các rơle hiện đang sử dụng bù thành phần điện dung
của dòng rò bằng phơng pháp bù tĩnh. Hai loại rơle có khả năng bù
tự động là
và đợc sử dụng rất hạn chế (12,5%) và thực
tế phần bù điện dung tự động do có cấu tạo rất phức tạp nên thờng
mất tác dụng sau một thời gian ngắn đa vào sử dụng.
Tóm lại, đánh giá điều kiện an toàn của mạng và thiết bị bảo vệ
rò hạ áp khu vực mỏ hàm lò vùng Quảng Ninh đợc thể hiện ở các ý
chính sau đây:

1. Các mạng điện hạ áp khu vực hầm lò Quảng Ninh hiện nay
thuộc loại mạng ngắn, ít phân nhánh, có điện trở cách điện thấp và
điện dung pha so với đất nằm trong giới hạn (
FCF


6,0122,0
<
<
).
2. Có 13/52 tức 24,53% trong tổng số 52 mạng điện khu vực
đợc khảo sát của các Công ty than vùng Quảng Ninh có điện trở
cách điện
phakr /5,10 <
. Điều này có nghĩa là các mạng điện này
có điện trở cách điện thực tế thấp hơn mức độ cần thiết để chỉnh định
điện trở cắt của bảo vệ rò.
3. Kể cả khi bù hoàn toàn thành phần điện dung của dòng rò thì ở
nhiều mạng điện khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh dòng qua ngời
vẫn lớn hơn nhiều dòng an toàn khoảnh khắc. Điều này cho thấy việc
sử dụng rơ le rò hiện nay tuy có thể đảm bảo đợc khả năng cắt mạng
nhng cha chắc đảm bảo điều kiện an toàn điện giật.

17
- Khi chạm vào pha A:
nnoAnoB
III
<
<
, tức là khi chạm vào pha

A, hiệu quả bù tốt nhất là chỉ bù thành phần điện dung của dòng rò
pha A và C, không bù pha B.
- Khi chạm vào pha B:
nnoBnoC
III
<
<
, tức là khi chạm vào
pha B, hiệu quả bù tốt nhất là chỉ bù thành phần điện dung của dòng
rò pha A và B, không bù pha C.
- Khi chạm vào pha C:
nnoCnoA
III
<
<
, tức là khi chạm vào pha
C, hiệu quả bù tốt nhất là chỉ bù thành phần điện dung của dòng rò
pha B và C, không bù pha A.
Để kiểm tra những kết quả nhận đợc từ lý thuyết, tác giả đã tiến
hành thí nghiệm trên mô hình bằng phần mềm Electronics
Workbench [7], [37]. Mô hình thí nghiệm đợc thực hiện với thông
số cách điện của mạng:

HLkRphaFCphakr
n
41,49;1;/2,0;/10
=

=
=

=

.
Kết quả thí nghiệm đợc ghi trong các bảng 4.2, 4.3 và 4.4.
Bảng 4.2. Trị số dòng rò khi con ngời chạm vào pha A
Điện áp pha so với đất, V
Trạng thái bù
Dòng rò qua
ngời I
n
, mA
U
A
U
B
U
C
Không bù 59,82 59,82 321,6 349,6
Bù hoàn toàn 51,17 51,17 337, 338,1
Không bù pha A 51,10 51,10 338,8 336,9
Không bù pha B 45,18 45,18 336,9 352,8
Không bù pha A và B 45,01 45,01 337,5 351,1
Có thể thấy rằng kết quả thí nghiệm nhận đợc hoàn toàn trùng
với những kết quả đã chứng minh từ phần lý thuyết.
Những kết luận đã có đợc ở trờng hợp mạng đối xứng cũng
đợc chứng minh là đúng cho trờng hợp mạng có thông số cách điện
không đối xứng.
4.2.2. Bù không đối xứng bằng một cuộn bù

16
2. Trờng hợp chỉ bù pha A và C (giả thiết bù hoàn toàn), không
bù pha B
Trờng hợp này trị hiệu dụng của dòng qua ngời:

22
22
)()3(
33)(39
Cgg
CgCg
gUI
n
nfnoB


++
+
=
(4.15)
So sánh (4.14) và (4.15) ta thấy nếu
gC 3<

(thông số cách
điện của các mạng điện hạ áp khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh hầu
hết đều thoả mãn (bảng 2.3) thì luôn có:

nnoAnoB
III <<
.

3. Trờng hợp chỉ bù pha C (giả thiết bù hoàn toàn), không bù
hai pha A và B:
22
22
&
)(4)3(
33)(39
Cgg
CgCg
gUI
n
nfBnoA


++
+
=
(4.17)
So sánh (4.17) và (4.15) ta thấy trờng hợp này dòng qua ngời
đạt giá trị nhỏ nhất.
Vậy có thể rút ra kết luận khi con ngời chạm vào pha A của
mạng, nếu thông số mạng thoả mãn
gC 3<

ta luôn có:

nnoAnoBBnoA
IIII <<<
&

Kết quả trên cho thấy nếu con ngời chạm vào pha A thì khi
không bù pha B hoặc chỉ bù pha C dòng qua ngời sẽ có giá trị nhỏ
nhất.
Để tìm ra qui luật phục vụ cho việc đề xuất giải pháp kỹ thuật
thực hiện việc bù tự động theo pha, tác giả đã tiến hành tính toán cho
các trờng hợp con ngời chạm vào pha B và C.
Từ kết quả nghiên cứu rút ra đợc những kết luận sau đây:
- Nếu thông số cách điện của mạng thoả mãn
gC 3<

(mạng có
điện dung nhỏ, điện trở cách điện thấp), trị số hiệu dụng của dòng
qua ngời tuân theo qui luật sau đây:

9
4. Với chế độ bù tĩnh và điện trở cắt là 10,5 k
pha/

, điều kiện
cách điện thấp của nhiều mạng điện hạ áp khu vực hầm lò vùng
Quảng Ninh không thể sử dụng rơle rò. Việc giảm điện trở cắt của
rơle rò thấp hơn giá trị trên sẽ dẫn đến rất nguy hiểm về điều kiện an
toàn điện giật nếu không có giải pháp bù điện dung hợp lý.
Chơng 3
Nghiên cứu Xây dựng Mô hình mạng điện hạ áp mỏ
hầm lò trên phơng diện an ton điện giật
3.1. Mục đích xây dựng mô hình
3. 2. Mô hình mạch và mô hình toán xác định dòng qua ngời khi
chạm vào một pha của mạng điện mỏ
3.2.1. Các mô hình đã có để giải bài toán tìm dòng điện qua ngời

khi chạm vào một pha của mạng điện mỏ
Trong [34], [54] đã nghiên cứu quá trình phát sinh khi con ngời
chạm vào một pha của mạng điện mỏ với các giả thiết: Nguồn có
công suất vô cùng lớn; bỏ qua trở kháng của máy biến áp và của lới;
coi tại một thời điểm trên dọc dây dẫn có cùng một điện thế (coi
mạng ở chế độ không tải).
Với những giả thiết nh trên các tác giả đã đa ra mô hình qui
đổi tơng đơng một pha tính dòng qua ngời nh hình 3.1 [34].
)sin(


+
=
tUu
mj
ro
R
cd
R
cd
C
ro
i
R
i
C
i

Hình 3.1. Mô hình đơn giản tính dòng rò qua ngời
Nh vậy, mô hình nêu trên cha xét đến ảnh hởng do chế độ

mang tải của mạng.
3.2.2. Xây dựng mô hình tính dòng rò qua ngời khi chạm phải
một pha của mạng điện mỏ có kể tới ảnh hởng trở kháng tải

10
Với giả thiết: công suất nguồn cung cấp cho máy biến áp khu vực
là vô hạn; mạng có thông số tập trung; tải là động cơ không đồng bộ
đợc cung cấp trực tiếp từ lới; bỏ qua ảnh hởng do sức điện động
ngợc của động cơ; chỉ xét đến thành phần đối xứng thứ tự thuận của
tải và coi rằng, cho đến trớc thời điểm con ngời chạm vào một pha
của mạng mạch ba pha là đối xứng, ta có sơ đồ tính toán tơng đơng
khi con ngời chạm vào pha A của mạng điện mỏ hình 3.3.
fA
U
&
fB
U
&
fC
U
&
0
ba
L
ba
L
ba
L
ba
R

ba
R
ba
R
c
L
c
L
c
L
c
R
c
R
c
R
N
R
R
R
C
C
C
ro
R
ro
I
&
t
L

t
L
t
L
t
R
t
R
t
R

Hình 3.3. Sơ đồ tơng đơng tính dòng rò qua ngời
khi chạm vào một pha của mạng điện mỏ
áp dụng phơng pháp nguồn tơng đơng tính đợc dòng điện
rò qua ngời :

tcbacdrocdtcbatcdcbacd
tcdfA
ro
ZZZRZZZZZZZ
ZZU
I

++++
=
2)3)((
.3
.
&
&

(3.4)
Biểu thức (3.4) cho phép tính đợc trị số của dòng điện qua
ngời trong trờng hợp tổng quát có kể đến trở kháng của biến áp,
của cáp và trở kháng của tải.
Qui đổi về sơ đồ tơng đơng một pha nh hình 3.7.
ng
u
/
C
ro
R
/
R
R
i
C
i
Ro
i
1
i
2
i
3
i
4
i
1
u
/

cba
R

/
cba
L

/
t
R
/
t
L
//
R
//
C

Hình 3.7. Mô hình tính dòng rò khi coi trở kháng ngời là thuần trở

15
thành phần điện dung dòng qua ngời vẫn lớn hơn dòng an toàn
khoảnh khắc. Điều này sẽ rất nguy hiểm nếu con ngời chẳng may
chạm vào một pha của mạng điện. Mặt khác, việc bù tự động dẫn đến
thiết bị bù rất phức tạp và có thể gây ra quá điện áp do cộng hởng
làm chọc thủng cách điện của thiết bị điện.
4.2. Phơng pháp bù thành phần điện dung của dòng điện rò
trong các mạng điện hạ áp khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh
Để khắc phục nhợc điểm của phơng pháp bù đối xứng, trong
chơng này tác giả đề xuất phơng pháp bù không đối xứng (tức là bù

tự động theo theo pha). Cơ sở lý thuyết của phơng pháp bù không
đối xứng đợc xây dựng nh sau:
4.2.1. Bù không đối xứng bằng ba cuộn bù
Với cách bù truyền thống thì trờng hợp mạng đối xứng, dòng rò
qua ngời sẽ đạt giá trị nhỏ nhất khi bù hoàn toàn thành phần điện
dung và đợc xác định theo công thức (4.13). Nh vậy, kể cả khi bù
hoàn toàn thành phần điện dung, nếu điện trở cách điện của mạng
thấp, dòng qua ngời vẫn có thể lớn hơn dòng an toàn khoảnh khắc.
Do đó, muốn vận hành an toàn trong điều kiện điện trở cách điện thấp
cần phải tìm một phơng pháp bù mới phù hợp.
Bây giờ ta xét những trờng hợp khi con ngời chạm phải pha A
nhng ta không bù đủ cả ba pha mà chỉ bù một hoặc hai pha nào đó.
1. Trờng hợp chỉ bù pha B và C (giả thiết bù hoàn toàn), không
bù pha A
Trờng hợp này trị hiệu dụng của dòng qua ngời bằng:

22
)()3(
3
Cgg
g
gUI
n
nfnoA

++
=
(4.14)
So sánh (4.13) và (4.14) cho thấy trong trờng hợp không bù pha
A, dòng qua ngời nhỏ hơn khi bù ba pha cộng hởng.

14
Từ kết quả nghiên cứu ở chơng 3 rút ra những nhận xét sau:
1. Mô hình tính dòng điện rò qua ngời khi chạm vào một pha
của mạng điện mỏ có kể đến trở kháng của tải có tính chất tổng quát
và phản ánh chính xác hơn các hiện tợng vật lý xảy ra trong mạng
điện mỏ.
2. Kết quả khảo sát trên mô hình cho thấy, khi kể đến chế độ
mang tải của mạng điện, ở thời điểm đầu tiên con ngời chạm phải,
dòng điện qua ngời đạt giá trị lớn nhất không phải ở thời điểm ứng
với góc pha điện áp nguồn bằng 90
0
mà là vào khoảng 120
0
.
3. Kể đến trở kháng tải, dòng rò qua ngời thực tế nhỏ hơn các
tính toán trớc đây. Vì vậy, trong một số trờng hợp có thể tính toán
cho phép vận hành mạng ở điện trở cách điện thấp hơn điện trở cắt
qui định hiện tại mà vẫn đảm bảo điều kiện an toàn điện giật.
4. Trong điều kiện thông số cách điện mạng hạ áp hầm lò vùng
Quảng Ninh, thời gian quá trình quá độ của dòng điện rò không vợt
quá 3 ms. Vì vậy, nếu thiết bị kiểm tra cách điện và bảo vệ cắt có thời
gian trễ lớn hơn 3 ms thì dòng quá trình quá độ không ảnh hởng đến
chế độ làm việc của thiết bị.
Chơng 4
nghiên cứu Xác định hình thức bù hợp lý thnh phần
điện dung của dòng điện rò trong các mạng điện
hạ áp khu vực hầm lò vùng Quảng Ninh
4.1. Nguyên lý bù thành phần điện dung của dòng rò
Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc kiểm tra tự động điện trở cách

điện của mạng bằng rơle rò có thể đảm bảo cắt mạng khi có h hỏng
cách điện nhng cha chắc đảm bảo đợc điều kiện an toàn điện giật
nếu không giải quyết vấn đề bù thành phần điện dung của dòng rò.
Phơng pháp bù truyền thống là bù đối xứng. Tuy nhiên, với
mạng điện có điện trở cách điện thấp thì ngay cả khi bù hoàn toàn

11
Từ sơ đồ thay thế tơng đơng hình 3.7 lập đợc mô hình toán:
Rrorong
iRiRuu
/
1
=
; (3.9.1)
4321
iiiiiii
CRro
+
+
+
=
+
=
;(3.9.2)
CroR
iii

=
; (3.9.3)
d

t
di
CRi
R
C
//
=
; (3.9.4)
)(
1
1
/
1
/
1
iRu
L
dt
di
cba
cba


=
; (3.9.5)
)(
1
2
/
1

/
2
iRu
L
dt
di
t
t
=
; (3.9.6)
//
1
3
R
u
i =
; (3.9.7)
dt
di
CRi
3
////
4
=
. (3.9.8)
222222
222
)]()[()]()()[(
tcbatcbacbatcbattcbatcbatcbatcba
tt

fmng
LLRRCLLLRLRCLLRRgRR
LR
Uu

++++++
+
=


x








+++
++
++


)]()()[(
)]()[(
22
2
cbattcbatcbatcbatcba
tcbatcbacbat

t
t
LRLRCLLRRgRR
LLRRCLL
arctg
R
L
arctgtSin




(3.9.9)
3.2.3. Mô hình có kể đến tính chất điện dung của trở kháng ngời
Mô hình mạch tính dòng qua ngời nh hình 3.11.
ng
u
/
C
tr
R
/
R
R
i
C
i
Ro
i
1

i
2
i
3
i
4
i
1
u
/
cba
R

/
cba
L

/
t
R
/
t
L
//
R
//
C
n
R
n

C
Rn
i
Cn
i
2
u
n
u

Hình 3.11. Mô hình tính dòng rò khi coi trở kháng ngời
có tính chất điện dung

12
Từ sơ đồ hình 3-11 lập đợc mô hình toán mô tả quá trình:

RrotrRnnng
iRiRiRuu
/
1
=
; (3.22.1)

4321
iiiii
ro
+++=
; (3.22.2)
CroR
iii =

; (3.22.3)
dt
di
CRi
R
C
//
=
; (3.22.4)
)(
1
1
/
1
/
1
iRu
L
dt
di
cba
cba


=
; (3.22.5)
)(
1
1
/

1
/
1
iRu
L
dt
di
cba
cba


=
; (3.22.5)
)(
1
2
/
1
/
2
iRu
L
dt
di
t
t
=
; (3.22.6)
//
1

3
R
u
i =
; (3.22.7)
;
3
////
4
dt
di
CRi =
(3.22.8)
CnroRn
iii =
; (3.22.9)

d
t
di
CRi
Rn
nnCn
=
; (3.22.10)
222222
222
)]()[()]()()[(
tcbatcbacbatcbattcbatcbatcbatcba
tt

fmng
LLRRCLLLRLRCLLRRgRR
LR
Uu

++++++
+
=


x








+++
++
++


)]()()[(
)]()[(
22
2
cbattcbatcbatcbatcba
tcbatcbacbat

t
t
LRLRCLLRRgRR
LLRRCLL
arctg
R
L
arctgtSin



. (3.22.11).
3.3. Xây dựng Mô hình Simulink Matlab tính dòng điện rò qua
ngời khi chạm vào một pha của mạng điện mỏ
Trờng hợp coi trở kháng ngời là thuần trở, từ mô hình toán
(3.9) lập đợc mô hình Simulink Matlab nh hình 3.12.
Hình 3.13 là môđun tính các thông số của biến áp, cáp và tải,
hình 3-14 là môđun tính điện áp của nguồn tơng đơng u
ng
.
Trờng hợp kể đến tính chất điện dung của trở kháng ngời, từ
mô hình toán (3.22) lập đợc mô hình Simulink Matlab hình 3.15.

13

Hình 3.12. Mô hình Simulink Matlab tính dòng điện rò qua ngời
khi coi trở kháng ngời là thuần trở
Hình 3.16, 3.19 và 3.21 là các mô hình Simulink Matlab khảo sát
ảnh hởng của trở kháng tải, điện trở cách điện và điện dung của
mạng đến dòng điện rò qua ngời. Các đồ thị hình 3.17, 3.18, 3.20 và

3.22 là kết quả chạy mô hình.

Hình 3.17. ảnh hởng chế độ
mang tải của mạng đến dòng rò

Hình 3.18. Thời gian quá trình
quá độ của dòng rò qua ngời

Hình 3.20. ảnh hởng điện trở
cách điện mạng đến dòng rò
Hình 3.22. ảnh hởng của điện
dung mạng đến dòng điện rò