Bài giảng an toàn điện chương 2 ths nguyễn công tráng

GV: Nguyễn Công Tráng

Chöông 2:
PHAÂN TÍCH AN TOAØN

1


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
a. Chạm trực tiếp vào 2 cực của mạng :
Sơ đồ tương đương:
U

U

I ng
U

Hình a

Rdây

Rng

Hình b

Utx(a) = Utx(b) = Ung = Upha: không phụ thuộc vào tình trạng vận hành

(có tải hay không tải)

Vì : Rdây <<< Rng nên bỏ qua Rdây

2


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
a. Chạm trực tiếp vào 2 cực của mạng :
Ví dụ: mạng 1 pha 220V , Rng = 2kΩ
Giải

U

Hình b

3


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
b. Chạm vào một cực của mạng
TH1: Mạng không nối đất:
- Khi chạm 1 dây trong trạng thái mạng bình thường

Sơ đồ tương đương:

1

I

U
2

Rcđ2

Rcđ1

U

Σ

I ng
Rng

Rcđ

Rcđ

4


I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

GV: Nguyễn Cơng Tráng

1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
b. Chạm vào một cực của mạng
TH1: Mạng không nối đất:
- Khi chạm 1 dây trong trạng thái mạng bình thường
U
I
=
người R
giớihạnn guyhiểm
+ 2R
cáchđiện
người
⎞
⎛
U
⎟
⎜
⇒R
〉
− 2R
cáchđiện ⎜⎜ I
người ⎟⎟
⎠
⎝ giớihạn

Công thức này được áp dụng để xác đònh điện trở cách điện cần
thiết cho các mạng điện cách ly bảo vệ an toàn chống chạm điện trực
tiếp ở mạng hạ áp .

5


I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

GV: Nguyễn Cơng Tráng

1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
b. Chạm vào một cực của mạng
TH1: Mạng không nối đất:
- Khi chạm 1 dây trong trạng thái mạng bình thường
Ví dụ: Mạng 220V, Rng = 1kΩ , để không bò điện giật (I giới hạn nguy
hiểm = 10 mA) khi chạm 1 dây thì điện trở cách điện mạng điện phải
chế tạo bao nhiêu ?
Giải
Theo điều kiện an toàn:

6


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
b. Chạm vào một cực của mạng
TH1: Mạng không nối đất:
- Khi chạm 1 dây và dây còn lại ngắn mạch xuống đất
Sơ đồ tương đương:
pha

U

I ng
N

U

Rnền+ng

7


I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

GV: Nguyễn Cơng Tráng

1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
b. Chạm vào một cực của mạng
TH1: Mạng không nối đất:
- Khi chạm 1 dây và dây còn lại ngắn mạch xuống đất
Ví dụ: Mạng 220V, Rng = 2kΩ , Rnền = 10kΩ. Tìm dòng qua người ?
pha
U
N

Giải


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
b. Chạm vào một cực của mạng
TH2: Mạng trung tính nối đất:
- Khi chạm vào dây pha
Sơ đồ tương đương:
pha

I ng

U

Z tải

U

Z tải

Rnền+ng

N
N

RnđHT

RnđHT

Nếu: Utx = Upha

bỏ qua RP , Ztải , và RN

=>
9


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
b. Chạm vào một cực của mạng
TH2: Mạng trung tính nối đất:
- Khi chạm vào dây trung tính: phụ thuộc vào vò trí chạm
pha
U

Sơ đồ tương đương:

Z tải
N

U

RN //

RN /

Z tải

I ng
RnđHT

Rnền+ng

RnđHT

Utx = Itải.RN = (5%÷10%).Upha =>
10


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
b. Chạm vào một cực của mạng
TH2: Mạng trung tính nối đất:
- Khi chạm vào dây trung tính: phụ thuộc vào vò trí chạm
Ví dụ: Mạng 220V, môi trường ẩm ướt, Ucp = 50V ; RnđHT = 3Ω ;
Rng = 1kΩ. Tìm dòng qua người ?
pha
U

Giải

Z tải
N

RnđHT

11


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
c. Mạng cách điện với đất có điện dung lớn
U1

U

1
C12

U2

2

C11

C22

- Do trò số C lớn , trong quá trình vận hành sẽ xảy ra hiện tượng cảm
ứng và tích lũy điện tích q có giá trò q = C.U trên đường dây.
- Khi cắt nguồn do lượng q tích được nên điện áp trên các dây tại thời
điểm cắt nguồn khác 0 và bằng Udư ; Udư tắt dần theo hàm mũ
− t
Udư = ( U1 − U2 ) e R.C

12


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
c. Mạng cách điện với đất có điện dung lớn
- Người chạm vào 2 dây tại thời điểm mạng
vừa được cắt nguồn
− t
Udư
R .C
ing =
.e ng 12 >>: cũng gây nguy hiểm
R ng

U1

U

1
C12

U2

2

C11

C22

- Dòng Ing này không chỉ nguy hiểm do trò số có thể lớn, thời gian tồn
tại phụ thuộc Rng và C11 ; C12 mà còn nguy hiểm do nhiệt lượng sinh
ra lớn làm đốt nóng thân thể. Nhiệt lượng sinh ra:
1
W = CU 2 (Joule)
2
KL: Khi cắt điện để sửa chữa cần nối đất các đầu dây để xả hết điện
tích dư xuống đất trước khi người thao tác
13


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
2. Mạng 3 pha
a. Cấu trúc mạng 3 pha
TH1: Mạng 3 pha trung tính nối đất trực tiếp
U ≥ 110kV => RnđHT ≤ 0,5Ω
U < 110 kV => RnđHT ≤ 4Ω

A
B

Yo
C
N

Áp dụng:

RnđHT

- U ≥ 110kV :
- U = 22kV :
- U = 0,4kV:
14


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
2. Mạng 3 pha

a. Cấu trúc mạng 3 pha
TH2: Mạng trung tính cách ly hoặc nối đất qua cuộn L hoặc R lớn
A

A

B

B

Y

Y
C

C
N

A

A

B

B

C
N
L

RnđHT

C
N

R
RnđHT

15


I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

GV: Nguyễn Cơng Tráng

2. Mạng 3 pha
a. Cấu trúc mạng 3 pha
TH2: Mạng trung tính cách ly hoặc nối đất qua cuộn L hoặc R lớn
- Khi chạm đất 1 pha thì dòng chạm đất bé => không cần cắt nguồn.
Tuy nhiên điện áp các pha còn lại phải tăng lên điện áp U dây nên
cách điện của thiết bò phải chòu U dây => giá thành thiết bò càng cao
khi cấp điện áp càng cao
- Áp dụng VN:
+ Mạng 35kV, 22kV
+ Mạng 0,4kV: vì đảm bảo tính cung cấp điện
16


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
2. Mạng 3 pha
b. Mạng 3 pha có trung tính nối đất trực tiếp
A
B

Yo

C

N

N

RnđHT

I chạm đất

Lúc 1 pha chạm đất => dòng chạm đất lớn => cắt nguồn
17


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
2. Mạng 3 pha
b. Mạng 3 pha có trung tính nối đất trực tiếp
A
B

Yo

C

N

Chế độ tải:

N

RnđHT

I chạm đất

- 3 pha đối xứng: IN = 0

- 3 pha khơng đối xứng:

.
. . .
+ Có dây NN/ thì: I N = I A + I B + IC ≠ 0
.
UNN/

.
.
.
UA .YA + U B .YB + UC .YC
1
=
≈ 0 Vì: YN =
→∞
YA + YB + YC
R N ( → 0 ) 18


I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

GV: Nguyễn Cơng Tráng

2. Mạng 3 pha
b. Mạng 3 pha có trung tính nối đất trực tiếp
+ Đứt dây trung tính:
A
B

Yo

C
N

đứt => tải ko đx
RnđHT

1
YN =
→0
RN ( → ∞ )

.
=> U NN/ ≠ 0 >>>: Phụ thuộc vào mất đối xứng của tải
19


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
2. Mạng 3 pha
b. Mạng 3 pha có trung tính nối đất trực tiếp

A
B

Yo

C

N

đứt => tải ko đx
RnđHT

- Khi người chạm trực tiếp vào 1 pha: Ung ~ Upha

Nếu Rnền bé, dòng Ing sẽ đủ lớn khiến người bò nguy hiểm.

.
Khắc phục: Nối đất lặp lại (Rnđll) trên dây trung tính để U NN/ ≈ 0

20


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
2. Mạng 3 pha
b. Mạng 3 pha có trung tính nối đất trực tiếp
A
B

Yo

C
N

RnđHT

(a)

(b)

(c)

(d)

Các kết luận về Utx:
TH a: Utx = Udây

TH b: Utx = Upha
TH c: Utx = Upha
21
TH d: Utx phụ thuộc tình trạng mang tải và trạng thái dây trung tính
.


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
2. Mạng 3 pha
b. Mạng 3 pha có trung tính nối đất trực tiếp

A
B

Yo

C

N

RnđHT

(a)

(b)

(c)

(d)

ƒ Khi tải 3 pha đối xứng: Utx ~ 0 không phụ thuộc tình trạng dây N
ƒ Khi tải 3 pha không đối xứng: Utx ≠ 0 phụ thuộc tình trạng N
Trung tính tải được nối về trung tính nguồn :
Utx = Itải.RN’’ = Utrung tínhtại vòtríchạmsovớiđất : bé
Dây trung tính bò đứt (tình trạng trôi trung tính): Utx lớn hay bé phụ
22
thuộc vào Rnđll


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

2. Mạng 3 pha
c. Mạng có trung tính cách ly hoặc nối đất qua tổng trở có giá trò lớn
A
B
C

I chạm đất

I chạm =

N

XC pha-đất

Rcđ

3.U pha
XCpha−đất

<<: rất bé => khơng cần cắt nguồn

U đặt lên cách điện thiết bị nối vào các pha khơng bị chạm là U dây
=> cách điện của thiết bị phải chịu U dây => tốn kém

23


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

2. Mạng 3 pha
c. Mạng có trung tính cách ly hoặc nối đất qua tổng trở có giá trò lớn
A
B

C

I chạm đất

N

Rcđ

XC pha-đất

Người chạm vào 1 trong 3 pha đang có điện :
xét Rcđ = ∞

Ingười =

Hoặc khi XC~∞ I người =

3Upha
9Rngươi + XC
2

2

3U pha
3R người + R cáchđiện

24


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN

2. Mạng 3 pha
c. Mạng có trung tính cách ly hoặc nối đất qua tổng trở có giá trò lớn
A
B
C

I chạm đất

N

XC pha-đất

Rcđ

Lưu ý:
- Cpha-đất phụ thuộc vào hằng số điện mơi, cách điện dây, phụ thuộc
vào khoảng cách từ đường dây so với đất
- Nếu đường dây càng dài thì C càng giảm và XC càng tăng

25