Giáo trình an toàn điện

KĨ THUẬT AN TOÀN ĐIỆN
Khái niệm chung
Khoa học hiện nay phân tích tương đối đầy đủ về sự tác hại của dòng điện với con
người. Dựa vào số liệu lấy từ thực tế xảy ra hay thí nghiệm trên các động vật. Trong số
các tai nạn do điện giật trầm trọng nhất là chết người.
100% tai nạn thì 76,4% tai nạn ở U<1000V
23,6% tai nạn ở U>1000V.
Phân tích theo nghề nghiệp có: - Nạn nhân có nghề điện: 42,2%.
- Nạn nhân không có nghề điện: 57,8% .
Nguyên nhân
- Do chạm trực tiếp vào các bộ phận có dòng điện chạy qua: 55,9% trong đó:
+ Không phải do công việc yêu cầu 30,6%.
+ Do công việc yêu cầu 1,7%.
+ Đóng nhầm điện lúc sửa chữa, thao tác 23,6%.
- Chạm phải bộ phận bằng kim loại của thiết bị có điện áp 22,8% trong đó:
+ Lúc không có nối đất 22,2%.
+ Lúc có nối đất 0,6%.
- Chạm phải vật không bằng kim loại có điện áp: nền nhà, tường nhà 20,1%.
- Do hồ quang lúc thao tác 1,12%.
- Bị chấn thương do từ trường, điện trường cao áp, siêu cao áp, cực cao áp 0,08%.
Nguyên nhân chính gây tai nạn là do chủ quan, sai quy trình quy phạm, quản lí
chưa tốt, học tập đào tạo chưa chu đáo.

1
CHƯƠNG I
TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI
Thực tế người có bị điện giật hay không là do có dòng điện đi qua người gây sinh
lí phức tạp, nó có thể huỷ hoại thần kinh, huỷ hoại cơ quan tuần hoàn máu và hô hấp.
Dòng càng cao, thời gian càng lớn càng nguy hiểm. Tuy nhiên nếu dòng điện đi qua
người đúng vị trí và cường độ có thể chữa bệnh.Dòng điện tác hại càng mạnh với người
nghiện rượu.

Sự tổn thương do dòng điện gây nên có thể chia thành 4 loại:
- Chạm phải vật có mang điện áp.
- Chạm phải bộ phận kim loại, vỏ thiết bị mang điện áp do hệ thống cách điện hỏng.
- Tác hại của điện áp bước.
- Bị chấn thương do điện từ trường mạnh, điện áp cao.
Tác hại dòng điện lớn khi trị số dòng điện tăng, thường I
ng
> 100mA gây tử vong,
có trường hợp 5 → 10mA gây tử vong tuỳ trạng thái cơ thể người.
I
ngAT(~)
< 10mA
I
ngAT(-)
< 80mA
Nguyên nhân chủ yếu làm người chết người là kích thích thần kinh, tim, phổi.
1.1 Điện trở của cơ thể người
Điện trở của cơ thể người rất phức tạp, thay đổi trong phạvi rộng, từ vài chục kΩ
đến 600 Ω. Người bình thường có điện trở 1000Ω, điện trở cơ thể do lớp sừng của da
quyết định.
2
R
da
C
da
R
cơthể
C
cothể
R

ng

R
da
C
da
U
ng


Điện trở người không ổn định mà tuỳ thuộc vào:
- Điện áp (điện áp tăng thì R
ng
giảm).
- Áp lực lên người.
1.2 Ảnh hưởng của trị số dòng điện giật
Nguyên nhân gây nên tổn thương là do dòng điện đi qua người. Về nguyên tắc
dòng càng lớn càng nguy hiểm, thời gian tồn tại dòng qua người càng lâu càng nguy
hiểm nhưng nếu nguồn vào đúng các huyệt và có giá trị nhỏ có tác dụng chữa bệnh.
Trị số dòng điện (mA) Tác dụng của dòng ~
f=50÷60Hz
Tác dụng của dòng 1 chiều
0,6÷1,5 Bắt đàu thấy tê ngón tay Không cảm giác gì.
2÷3 Ngón tay tê mạnh Không cảm giác gì.
5÷7 Bắp thịt co, rung Dau như kim đam nóng
8÷10 Tay khó rời khỏi vật có điện,
đau và nhức khớp tay
Nóng tăng lên.
20÷25 Tay không rời được, khó thở Nóng tăng mạnh, bắp tịt co
quắp nhưng chưa mạnh

50÷80 Tê liệt hô hấp, tim đập mạnh Nóng mạnh, bắp thịt co rút,
khó thở.
90÷100 Tê liệt hô hấp, tim ngừng đập Tê liệt hô hấp
=> Dòng xoay chiều có tác hại mạnh hơn dòng một chiều. Vì vậy dòng an toàn:
I
ng an toàn
≤ 10mA (xoay chiều). I
ng an toàn
≤80mA (một chiều).
Đôi khi chỉ với dòng điện rất nhỏ vẫn có thể gây nên chết người tuỳ thuộc vào
trạng thái cơ thể con người con người hoặc trạng thái bị tai nạn.
1.3 Ảnh hưởng của thời gian dòng điện giật
- Thời gian càng dài thì tác hại càng lớn.
- Do tuỳ thuộc nhịp tim: trong quá trình đập của tim có 0,1 giây tim ngừng làm
việc, thời gian này rất nhạy cảm với tác dụng của dòng điện, dễ làm tim ngừng đập. Đối
với người cao huyết áp hoặc nghiện rượu thì càng nguy hiểm.
3
- Đối với điện áp cao khi phóng điện qua người thì thường có dòng lớn nhưng khi
phóng điện thì người luôn ở trạng thái thế thủ hoặc ngã ra làm đứt đoạn dòng, dòng tồn
tại trong thời gian ngắn nên không vào tim nên không bị nguy hiểm. Nếu thời gian lớn
thì đốt cháy cơ thể người.
- Khi trực tiếp tiếp xúc nguồn phải có biện pháp phòng ngừa để giảm dòng qua
người.
1.4 Đường đi của dòng điên giật
Dòng qua tim phổi quyết định tác hại của nó với cơ thể con người
- Dòng điện qua tay – tay thì có 3,3%I
ng
qua tim.
- Tay phải – chân có 6,7%I
ng

qua tim.
- Chân – chân có 0,4I
ng
qua tim.
Đường đi của dòng điện có ý nghĩa cực kì quan trọng, vì vậy dòng điện qua tim
hoặc cơ quan hô hấp phụ thuộc cách tiếp xúc của người với mạch điện. Khi dòng điện
qua người thì phân bố đèu trên cơ quan lồng ngực. Phân lượng dòng qua tim trong
trường hợp “tay – chân” có trị số lớn nhất nên cần có biện pháp phòng ngừa.
1.5 Ảnh hưởng của tần số dòng điện giật
Z = R
ng
+ jX ; X = 1/ωC = 1/2πfC
Trong thực tế thì tần số càng cao thì càng bớt nguy hiểm.
STT Tần số (Hz) U
thí nghiệm
(V) Số chó thí
nghiệm
Xác suất chó bị
chết
1 50 117÷120 15 100%
2 100 117÷120 21 45%
3 125 100÷121 10 20%
4 150 120÷125 10 0%
Giải thích ảnh hưởng của tần số của dòng điện giật có thể dựa vào tế bào máu.
Khi tần số thấp thì mức độ co và giãn của tế bào máu lớn dễ bị phá hoại, nếu tần số tăng
lên thì mức độ kích thích của tế bào máu ít hơn. Nếu tần số quá cao (ti vi, đài) và tác
dụng lâu dài thì nguy hiểm. Nếu tần số cao, công suất lớn càng nguy hiểm (lò vi sóng).
4
1.6 Điện áp cho phép
- Càng bé càng tốt. Một số nước quy định điện áp cho phép khác nhau.

VD: Hà Lan, Thụy Điển, Pháp : U = 24 V.
Ba Lan, Thụy Sỹ, Tiệp Khắc : U = 50 V.
Liên Xô, Việt Nam : U = 65, 36, 12 V.

CHƯƠNG II
CẤP CỨU NGƯỜI BỊ ĐIỆN GIẬT
Bất kì người nào làm việc trong ngành điện đều phải biết cấp cứu. Trước khi cấp
cứu phải tách nạn nhân ra khỏi dòng điện càng nhanh càng tốt và ngay sau đó phải làm
mọi cách để nạn nhân có tim phổi hoạt động trở lại.
+ Sau 1 phút nạn nhân được cấp cứu thì 90% được cứu sống.
+ Sau 6 phút nạn nhân được cấp cứu thì 10% dược cứu sống.
+ Sau > 10 phút nạn nhân được cấp cứu thì 0% được cứu sống.
Nếu nạn nhân bị ngất, choáng thì cho ngửi mùi NH
3
và cho thoáng.
Nếu nạn nhân bị tắt thở thì hà hơi thổi ngạt, kéo lưỡi ra. Khi tim đã đập và thở
được không được đưa đi cấp cứu ngay mà phải để nằm im tại chỗ, ủ ấm ngay, cho uống
nước nóng…

CHƯƠNG III
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ AN TOÀN ĐIỆN
5
3.1 Hiện tượng dòng điện đi vào đất
Khái niệm cơ bản về an toàn điện xuất phát từ phân tích các hiện tượng do dòng
điện chạm đất gây nên. Khi cách điện của thiết bị điện bị hỏng sẽ có dòng điện chạm đất,
dòng điện này trực tiếp đi vào đất hay qua bộ phận nối đất của máy.
Khi dòng điện chạm đất sẽ làm
thay đổi trạng thái mạng điện
tạo nên một vùng rò điện phụ thuộc
vào điện trở đất (R

dât
). Chúng ta có thể
xem trường dòng điện đi vào đất như
trường tĩnh điện như là tập hợp đường
sức, đường đẳng thế.
Gọi: J : là mật độ dòng điện trong đất.
γ : là điện dẫn suất của đất.
ρ : điện trở suất của đất.
E : cường độ điện trường đi trong đất.
=> J = γE = E/ρ =>E = Jρ (1)
Biết I
đất
=> J = I
đất
/(2πx
2
) (2)
I
đất
ρ I
đ.
ρ
du = E.dx = Jρ.dx = dx ; φ
A
= U
A
=
2πx
2
2πx

A
U
A
= k/x
A
Phân bố điện áp trong vùng rò điện đối với đất có dạng là đường hypebol (đường
hiệu thế), thường khi gần điện cực ( khoảng 1m) thì điện áp rơi trong đoạn này chiếm
68%, còn ngoài 20m trở ra có thể coi điẹn áp này bằng 0. Vì vậy càng đứng xa chỗ vật
rò điện càng an toàn.
Tính toán :
Có : U
đ
, I
đ
=> R
đ
= U
đ
/I
đ
( điện trở tản )
6
Thiết bị
Z = R
đt
- jX
đt
(đt - giá trị đẳng trị )
I
đ

I
đ
I
hđ
VD: C
B
A
U
cđ
I
đ
r
0
U
0
U
A
U
cđ
= I
đ
.R
đ(A)
( cđ - cách điện )
U
o
= I
đ
.r
o

R
A
= U
A
/I
A
r
o
= U
o
/I
đ
Xoay chiều : Z = U/I
đ

=> Điện trở tản là tỉ số giữa điện áp trên vật nối đất với dòng điện đi qua vật nối đất vào
trong đất.
3.2 Điện áp tiếp xúc
7
U
đ
= αT
đ
.r
0
= U
đ
– U
α
= U

tx
r
0
Trong quá trình tiếp xúc với TBĐ, nếu có mạch điện khép kín qua người thì điện
áp giáng trên người lớn hay nhỏ tuỳ thuộc điện trở mắc nối tiếp với thân người (dép,
giầy, ủng,…), phần điện áp đặt vào người là điện áp tiếp xúc.
Điện áp tiếp xúc phụ thuộc vào khoảng cách từ vỏ thiết bị được nối đất đến vật
nối đất ( r
o
) và mức độ cân bằng thế α (α ≤ 1). Trong thực tế vận hành thiết bị điện, điện
áp tiếp xúc không được tiêu chuẩn hoá.
3.3 Điện áp bước
Điện áp đặt lên 2 chân người gọi là điện áp bước (thế giữa 2 chân khác nhau ).
ρI
đ
U
b
= U
x
– U
x+a
=
2π
x
∫
x+a
dx ρI
đ
1 1
= ( - )

x
2
2π x x + a

VD : - Ở khoảng cách > 20m → U
b
= 0
- Khi ở gần chỗ chạm đất → U
b
tăng
Với U
b
= 100V đến 250V thì có thể làm bắp chân co lại gây ngã dẫn đến U
b
tăng
( do chiều dài cơ thể người )→ dòng điện qua người tăng → nguy hiểm tính mạng.
Điện áp bước cũng không được tiêu chuẩn hoá nhưng có quy định khoảng cách an
toàn : - thiết bị trong nhà cách xa 4m đến 5m
- thiết bị ngoài trời cách xa 8m đến 10m
Để tránh điện áp bước một số nước có quy định phải đeo giầy, ủng khi làm việc
ngoài trời.
8
1
2

CHƯƠNG IV
PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG CÁC MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN
Mạng điện đơn giản là mạng điện một pha xoay chiều hay một chiều. Trường hợp
nguy hiểm nhất là người chạm phải hai cực của nguồn điện.
I

ng
=
Rng
U
Trong nhiều trường hợp không phải cố tình chạm phải hai cực mà do vô tình, một
tay chạm phải một cực còn cực kia chạm vào củi tay, lưng, … mặc dù đã có bảo hộ lao
động nhưng vẫn gặp nguy hiểm.
4.1 Phân tích an toàn trong mạng điện cách điện đối với đất
(2)
(1)
r
1
r
2

R
ng
Khi người chạm phải pha (1)
r
2
r
2
U U
r’
1
U
ng
r
1
U

ng
R
ng


Các bước tính toán:
9
R
ng
.r
1
1. Tính r’
1
: r’
1
=
(1)
R
ng
+ r
1
U
2. Tính I
0
: I
0
= (2)
r’
1
+ r

2

3. Tính U
ng
: U
ng
= I
0
.r’
1
(3)
U
ng
4. Tính I
ng
: I
ng
= (4)
R
ng

U.r’
1
I
ng
= (4’)
R
ng
.(r’
1

+ r
2
)
U.r’
1
I
ng
= (5)
R
ng
(r
1
+ r
2
) + r
1
r
2
U
Từ (5) , nếu r
1
= r
2
= r
cđ
=> I
ng
= (6)
2R
ng

+ rc
đ
10
Dựa vào (6), ta thấy để giảm I
ng
đến trị số an toàn ta cần:
- Tăng cường r
cđ
của mạng điện lên.
220 V : r
cđ
≥ 20 Ω
440 V : r
cđ
≥ 42 Ω
=> cần đầu tư vốn ban đầu lớn.
- Mắc nối tiếp R
ng
là R
nền
, đi ủng, găng, thảm cao su,…
U
=> I
ng
= (7)
2(R
ng
+ r
n
) + r

cđ
Trong trường hợp chung (r
1
≠ r
2
), từ (5) ta có :
U.r
1
I
ng
= (8)
(R
ng
+ r
n
)(r
1
+r
2
) + r
1
r
2
4.2 Phân tích an toàn trong mạng điện một cực ( hay 1 pha) nối đất
a) Mạng điện một dây
(1)

U r
1
R

ng
r
n
r
0

VD : Tàu điện ngầm, …
11
R
ng
U
r
n
r
1

r
0

U.r
1
I
ng
= (9)
(R
ng
+ r
n
)( r
1

+ r
0
) + r
1
.r
0
R
0
≈ 0 => I
ng
= U/(R
ng
+ r
n
) (10)
Qua (10) ta thấy điện trở cách điện của mạng điện không có tác dụng làm giảm I
ng
.
Nếu đứng trên đường ray hoặc vùng đất ẩm (r
n
= 0) => I
ng
lớn nhất => rất nguy hiểm
, I
ng
= U/R
ng

b) Mạng điện 2 dây
(2)

U R
tải
(1)
U/2
r
0
Khi tải làm việc bình thường => toàn bộ điện áp sẽ đạt lên tải => an toàn.
Nhưng khi tải bị ngắn mạch thì điện áp bằng U/2 => chạm vào sẽ nguy hiểm đến tính
mạng tuỳ thuộc vào vị trí người đứng => cần kiểm tra thiết bị có R
tải
một cách liên tục.
12
4.3 Phân tích an toàn trong mạng điện cách điện đối với đất có điện dung lớn
Mạng điện điện áp bé có điện dung lớn thường xuất hiện trong mạng dùng cáp
điện.
a) Sự nguy hiểm của điện tích dư
Khi mạng điện cắt khỏi nguồn thì điện áp vẫn còn dư, nếu đúng thời điểm quá
trình quá độ thì điện áp có thể tăng gấp 2 lần.
Khi chạm 2 cực: U
0
i
ng
= e
-τ/Rng.C
12

R
ng
I
U

0
R
ng
2C
12



C
12
τ
1
τ τ
2
τ
Nếu C = C
12

=> ing = (U/R
ng
). e-τ/2R
ng
.C
12
=> điện dung càng lớn càng nguy hiểm.
Nếu cùng trị số dòng điện thì τ
2
> τ
1.
=> Điện dung lớn hơn nguy hiểm lớn hơn.

Để tránh được điện tích tàn dư đôi khi người ta dùng biện pháp ngắn mạch 2 cực
sau khi ngắt nguồn điện.
13
+(2)
C
12
-(1)
R
ng
C
11
C
22


Chuyển đổi sơ đồ:
+(2)
C
22
2C
12
U/2
U
R
ng
C
11
2C
12
U/2

-(1)
C
11
+ C
22
R
ng
U -τ
I
ng
= . e Rng (C
11
+ 2C
22
) (11)
2R
ng
Khi người chạm vào 1 pha → có dòng điện dung phóng điện qua người, dòng
điện này phụ thuộc vào:
14
+ Điện áp U.
+ R
ng
+ Điện dung của mạng điện.
+ Thời gian.
Khi chạm phải tụ điện thì nhiệt lượng được sinh ra làm đốt nóng cơ thể con
người => R
ng
giảm => I
ng

tăng => gây nguy hiểm.
b) Điện dung trong mạng điện một chiều
+(2)
U C
12
-(1)
R
ng
C
11
r
1
r
2
C
22
+(2)
+ C
22
R
2
- C
12

C
11
R
ng
R
1

-
- (1)
Trước khi người chạm phải dây (1) thì C
11
và C
22
mắc nối tiếp với nhau
( C
11
= C
22
) => Q
11
= Q
22

U
1
/U
2
= C
22
/C
11
=> U
1
= U
2
= U/2
Khi người chạm vào pha (1) thì điện tích của C

11
sẽ phóng điện qua người => điện
áp của tụ 1 giảm từ U/2 đến 0. Còn điện áp của tụ 2 tăng từ U/2 đến U
15
(1)
U/2 C
11
C
22
R
ng
U -τ
i
ng
= . e
Rng (C11 + 2C22)
2R
ng
(12)
Đối với điện áp thấp thì điện trở cách điện nối đất mỗi pha đều có. Khi người
chạm pha (1) => R
ng
// R
1

R
ng
.R
1
R’

1
=
R
ng
+ R
1
U’
1
= I
rò
.R’
1
U’
2
= U – U’
1
=> ΔU = U – U’
1
= U’
2
– U
2

U -τ
=> ing = . e
Rng (C11 + 2C22)
R
ng
U.R
1

I
ng
=
R
ng
.R
1
+ R
ng
.R
2
+ R
1
R
2
16
∑I
ng
∑I
ng
i
ng
R
ng
T
c) Điện dung trong mạng điện xoay chiều
U
R
ng
C

11
C
22
Muốn tính i
ng
=> tính Z
(2)
X
2
rđt đẳng trị
X
đt

(1)
(2)
Z
2
= X
2
R
ng
Z
1
= X
1

(1)

Do nguồn là xoay chiều → dòng điện dung đi qua người lý thuyết phụ thuộc vào
sức điện động của nguồn điện, phụ thuộc vào điện dung của các dây dẫn nối đất C

11
, C
22
17

CHƯƠNG 5
PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG CÁC MẠNG ĐIỆN BA PHA
Khái niệm
Theo quy trình mạng điện, các thiết bị điện phân theo điện áp : thấp U
lv
< 1000V
cao U
lv
> 1000V
- Điện áp thấp : 380/220V, 220/127V, … đều có 3 dây lửa và 1 dây trung tính. Dây
trung tính nối đất qua điện trở nối đất. Dây trung tính luôn có dòng điện và điện áp đi
qua.
- Điện áp cao. Cấp điện áp :
+ Trung áp 6, 10, 12, 22, 35kV → thường là trung tính cách điện hoặc nối đất qua
một điện trở tác dụng.
+ Cao áp 110, 220, 330kV. Mạng điện này thường có trung tính trực tiếp nối đất
→ khi có ngắn mạch ( 1 pha nối đất ) → dòng ngắn mạch lớn.
+ Siêu cao áp 500, 750, …kV. Theo dòng ngắn mạch : bé I
n
< 500A
lớn I
n
> 500A
Khi dòng ngắn mạch lớn thì tại chỗ bị ngắn mạch sẽ có dòng điện đi qua đất →
tạo 1 vùng rò điện → nguy hiểm (điện áp bước ).

Ở tại điểm trung tính → có dòng đi vào đất có trị số lớn, nếu phân bố không tốt →
gây điện áp bước → nguy hiểm tính mạng.
=> Cẩn thận với mạng điện ba pha có thể xảy ra thương vong trong các trường
hợp : + Chạm phải 2 hoặc 3 cực
+ Chạm phải 1 cực và đất
+ Chạm phải vật bình thường không mang điện áp nhưng xuất hiện điện áp bất
ngờ do cách điện bị hỏng.
+ Tác dụng của điện áp bước.
18
5.1 Phân tích an toàn trong mạng điện có trung tính cách điện
1. Trường hợp chung : g
1


≠ g
2
≠

g
3
≠ g
1
; C
1
≠ C
2
≠ C
3
≠ C
1

g
1
g
2
g
3
C
1
C
2
C
3

R
ng
Theo định lý Kirhoff I : trước khi người chạm phải pha 1 ta có
g
1
.u
1
+ g
2
.u
2
+ g
3
.u
3
+ C
1

.du
1
/dt + C
2
.du
2
/dt + C
3
.du
3
/dt = 0 (1)
( u
1
, u
2
, u
3
: trị số tức thời của điện áp pha )
u
1
– u
2
= u
1
– u
2
= u
21
u
2

– u
3
= u
f2
–u
f3
= u
32
u
3
– u
1
= u
f3
– u
f1
= u
13
( u
21
, u
32
, u
13
: trị số tức thời của điện áp dây )
=> u
2
= u
1
– u

12

u
3
= u
1
– u
13
thay vào (1)
=> (g
1
+ g
2
+ g
3
).u
1
+ (C
1
+ C
2
+ C
3
).du
1
/dt – g
2
.u
21
– C

2
.du
21
/dt + g
3
.u
13
+ C
3
du
13
/dt = 0
đặt g
1
+

g
2
+

g
3
= g

C
1
+

C
2

+

C
3
= C (3)
U → u.e
jωt
; du/dt → jωu.e
jωt
Ũ
1
(g + jωC) = Ũ
21
(g
2
+ jωC
2
) –Ũ
13
(g
3
+ jωC
3
) (4)
Ũ
21
= Ũ
1
–Ũ
2

= Ũ
1
(1- a
2
)
Ũ
13
= Ũ
3
– Ũ
1
= Ũ
1
(a-1)
19
với Ũ là giá trị phức của điện áp.
a = e
j2π/3
= - 1/2 + j
3
/2
đặt A = [3(g
3
+ g
2
) +
3
ω(C
3
– C

2
)]
2
+ [
3
(g
2
– g
3
) + 3ω(C
2
+ C
3
)]
2
B = (g
1
+ g
2
+ g
3
)
2
+ ω2(C
1
+ C
2
+ C
3
)

2
=> U
1
= U/2 .
B
A

=> I
ng
= U
1
.g
ng
(5)
Công thức (5) là chìa khóa mở ra mọi trường hợp của mạng điện.
Mạng điện áp thấp thì thuần trở trung tính cách điện : C
1
= C
2
= C
3
= 0
r
1
= r
2
= r
3
= r
cđ

(1)
(2)
(3)
r
1
r
2
r
3

R
ng
I
ng
= 3U/(3R
ng
+ r) (6)
Qua (6) ta thấy để giảm dòng điện :
+ tăng cường cách điện cho mạng
+ mắc nối tiếp với nhiều R
nền
(ủng, bệ thao tác, thảm cách điện)
Trong trường hợp ba pha cách điện khác nhau : R1 ≠ R2 ≠ R3
√3 .U.r
1
.√r
2
2
+ r
1

r
2
+ r
3
2
I
ng
= (7)
R
ng
.(r
1
r
2
+ r
2
r
3
+ r
1
r
3
) + r
1
r
2
r
3
20
2. Mạng điện trung tính cách điện điện áp > 1000V

r
1
= r
2
= r
3
= ∞ => g = 0
C
1
= C
2
= C
3
= C

C
1
C
2
C
3

R
ng
3U
I
ng
=
√ 9R
ng

2
+ 1/(ωC)
2
Với mạng điện điện áp càng cao, đường dây dài, trị số C càng cao → I
ng
càng lớn
→ càng nguy hiểm.
3. Mạng điện trung tính cách điện, điện áp < 1000V, với C lớn
21
1
2
3 r
đt
R
ng
g
1
g
2
g
3
C
1
C
2
C
3
C
đt
r

1
= r
2
= r
3
= r ; C
1
= C
2
= C
3
= C ; Z = rđt + jXđt =
jXr
jrX
−
−
3 Ũ 3Ũ(r – jX)
Ĩ
ng
= =
3R
ng
+ (-jX)/(r – jX) 3R
ng
.r – j(3R
ng
+ rX)
Ở điện áp tương đối cao thường trung tính cách điện. Khi chạm đất một pha thì
dòng điện này là dòng điện dung có trị số tương đối lớn có thể làm hỏng cách điện các
cuộn dây, thời gian tồn tại I

ng
lớn, hệ thống bảo vệ không tác động, chỉ báo chạm đất. Để
hạn chế I
ng
thường mắc vào trung tính một cuộn cảm, cuộn cảm được nối đất ( trị số cuộn
cảm phụ thuộc vào từng mạng ).
Chú ý : - Đừng coi mạng điện hồ quang là không nguy hiểm và an toàn vì trong
thực tế có thể tính toán I ≈ 0 nhưng trongn thực hành có điện áp bù thiếu hoặc thừa sẽ
tác dụng lên người gây mất an toàn cho người. Về mặt kinh tế có lợi do dòng hồ quang
nhỏ.
Khi chạm đất một pha, người chạm vào pha khác thì U
ng
là điện áp dây nên I
ng

cũng tăng
3
lần. Đó chính là nhược điểm của mạng điện trung tính.
Trong trường hợp ngắn mạch một pha của thiết bị và ngắn mạch trung tính dòng
này bé nên khó phát hiện và thời gian tồn tại lớn.
5.2 Mạng điện có trung tính trực tiếp nối đất
22
1. Ý nghĩa của việc nối đất trung tính
U
A
U
ng
U
B
U

C
U
hd
r
0
U
0
- Khi có trung tính trực tiếp nối đất thì về mặt cách điện dễ thực thi, đem hiệu quả
kinh tế cao, kích thước thiết bị giảm.
- Khi đường dây có sự cố ngắn mạch : Ing có trị số lớn, hệ thống bảo vệ tác
động,sự cố tồn tại trong thời gian ngắn.Khi chưa có chạm đất :
Ü
A
= Ї
A
Z
A
= Ü
phA
; Ü
B
= Ї
B
Z
B
= Ü
phaB
; Ü
C
= Ї

C
Z
C
= Ü
phaC
.
- Khi người chạm pha B ( pha A ngắn mạch ) : Ü
ph
< Ü
ng
< Ü
dây
.
Nếu hệ thống nối đất trung tính tốt : r
0
= 0 ; U
0
= 0 → U
ng
≈ U
pha
→ bớt nguy hiểm hơn
trường hợp trung tính cách điện. Nếu r
0
≠ 0 ; U
0
≠ 0 : U
phđ
= I
đ

.r
phđ
U
ng
= (U
0
2
+ U
fB
2
+ U
0
. U
fB
)
1/2
Kết quả tính toán cho thấy khi mạng điện có trung tính trực tiếp nối đất, khi 1 pha bị
chạm đất thì điện áp các pha còn lại sẽ vượt quá điện áp pha và điện áp đặt lên người
phụ thuộc đại lượng r
0
, r
fđ
.
I
ng
= U
f
/(R
ng
+ r

nền
+ r
0
)
Cách điện giưac các pha không hạn chế dòng điện qua người. Đây là một trong những
nhược điểm của mạng trung tính trực tiếp nối đất.
2. Mạng điện có U
lv
> 1000V
Khi ngắn mạch dòng có trị số lớn, rơle bảo vệ sẽ tác động trong thời gian ngắn cắt
nguồn điện khỏi sự cố. Tại nơi ngắn mạch gây điện áp bước.
23
Với mạng 6, 10kV trung tính của máy phát thường nối đất qua điện trở, có tác
dụng giảm bớt dòng ngắn mạch đi qua cuộn dât máy phát, tránh trường hợp cháy dây
quấn MBA. Còn với MBA 6, 10kV thì trung tính cách điện.
3. Mạng điện có Ulv < 1000V
Thường có sự cố chạm đất gây nguy hiểm cho người và thiết bị. Dòng chạm đất
nhỏ : Iđ = 380/[(12 + 4)
3
] = 13,7A
Dòng điện này chỉ làm chảy cầu chì 4-6A, đôi khi trong thực tế gặp cầu chì 15-20A nên
dòng chạm đất tồn tại lâu. Khi người chạm phải pha khác thì điện áp đặt lên người gần
bằng điện áp dây gây nguy hiểm tính mạng con người => phải tránh chạm đất bằng cách
tăng cách điện của dây, kiểm tra cách điện đường dây, thiết bị điện và dùng các hệ thống
bảo vệ tác động nhanh hoặc báo động chạm đất.
Tóm lại : Với mạng điện ba pha điện áp trên dưới 1000V đều có thể gây sự cố rất nguy
hiểm. Phải có những phương pháp phòng ngừa đúng đắn, quy trình vận hành an toàn.


CHƯƠNG 6

BẢO VỆ NỐI ĐẤT
6.1 Mục đích và ý nghĩa của nối đất
Căn cứ vào thực tế chúng ta có 3 loại nối đất :
- Nối đất làm việc. VD : MBA có trung tính nối đất, nối đất của kháng điện, tụ điện …
- Nối đất an toàn : là nối đất của vỏ thiết bị hoặc những phần dẫn bình thường không có
điện áp nhưng xuất hiện điện áp bất ngờ.
- Nối đất chống sét : khi bị sét đánh thì tản dòng điện sét xuống đất ( vài trăm kA ).
Khi cách điện tốt U
lv
≥ 110kV, có thể dùng chung cho cả ba loại nối đất.
Để thực hiện nối đất (tạo điện trở nối đất)
R
HT
: + nối đất tự nhiên R
tn
24
+ nối đất nhân tạo R
nt
R
HT
= R
tn
// R
nt
Nối đất tự nhiên là ta tận dụng công trình khác nối với nhau tạo thành một hệ
thống. VD : ống cấp nước, vỏ cáp, móng nhà … nối với nhau thành một hệ thống.Các
cột điện, đường dây đều có nối đất, các cột từ 110kV trở lên đều treo dây chống sét nối
với hệ thống nối đất, những đường dây trung áp (≤ 35kV) chỉ có nối đất ở đầu phía gần
trạm nhưng không được nối với hệ thống nối đất của trạm vì cách điện trung áp kém
không chịu được điện áp của sét.

Mục đích nối đất để đảm bảo an toàn cho người lúc chạm vào các bộ phận có
mang điện áp. Nối đất là sự chủ động nối các bộ phận của thiết bị điện bình thường
không mang điện áp với hệ thống nối đất.
Hệ thống nối đất gồm : thanh kim loại chôn xuống đất, cọc đóng sâu, thanh cọc
phối hợp hoặc nối đất hình ô lưới. Có thể dùng nối đất tập trung hoặc nối đất phân tán
xung quanh trạm.
6.2 Nối đất tập trung
25