Nghiên cứu đánh giá và đề xuất một số giải pháp nhằm đảm bảo điều kiện an toàn điện giật khi vận hành các mạng điện hạ áp 660kv mỏ mông dương, cẩm phả, quảng ninh

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học mỏ - địa chất

VN VANG

nghiên cứu ĐáNH GIá Và Đề XUấT MộT Số GIảI
PHáP NHằM ĐảM BảO ĐIềU KIệN AN TOàN ĐIệN
GIậT KHI VậN HàNH CáC MạNG ĐIệN Hạ áP 660V
Mỏ MÔNG DƯƠNG, CẩM PHả, QUảNG NINH

Ngành: Kỹ thuật điện
MÃ số: 60520202

luận văn thạc sĩ kỹ thuật

ngời hớng dẫn khoa học
TS. Ngun Hanh TiÕn

Hµ néi - 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. những nội dung
được trình bày trong luận văn do chính bản thân tơi thực hiện. Các số liệu, kết quả
tính tốn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào
khác

Hà nội, ngày .... tháng .... năm 2014
Tác giả luận văn

Đỗ Văn Vang

MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Mở đầu
Chương 1

1
TỔNG QUAN VỀ CÁC MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 660V MỎ

MÔNG DƯƠNG, CẨM PHẢ, QUẢNG NINH.
1.1

Môi trường làm việc của các thiết bị điện mỏ hầm lị Mơng

3

Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.
1.2

Đặc điểm mạng điện hạ áp khu vực mỏ hầm lị Mơng Dương,

4

Cẩm Phả, Quảng Ninh.
1.3

Thông số cách điện của mạng hạ áp 660V so với đất ở mỏ hầm

11

lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.
Chương 2

ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN AN TOÀN ĐIỆN GIẬT MẠNG

ĐIỆN HẠ ÁP MỎ HẦM LỊ MƠNG DƯƠNG,CẨM PHẢ, QUẢNG
NINH.
2.1
2.2

Tóm lược về an tồn điện giật trong mỏ
Tính tốn trị số dòng điện giật khi người chạm trực tiếp vào

20
32

một pha của mạng điện hạ áp 660V
2.3

Tính tốn trị số dòng điện giật khi người chạm vào vỏ thiết bị

điện có điện “chạm vỏ”, vỏ được tiếp đất bảo vệ.
Chương 3

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO ĐIỀU KIỆN

AN TOÀN ĐIỆN GIẬT ĐỐI VỚI MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 660V MỎ
MÔNG DƯƠNG, CẨM PHẢ, QUẢNG NINH.

45


3.1

Các giải pháp chung

50

3.2

Giải pháp nối đất bảo vệ

51

3.3

Giải pháp về bảo vệ rò điện.

53

3.4

Giải pháp tổ chức cấu trúc mạng

57

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

69

TÀI LIỆU THAM KHẢO

71


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Tên bảng

1.1

Thống kê số lượng, nguồn gốc xuất sứ của các rơle rò đang sử dụng
trong mạng điện hạ áp mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh

1.2

1.5

Kết quả tính tốn thơng số cách điện các mạng điện hạ áp 660V mỏ
hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh

Thơng số cách điện mạng hạ áp hầm lị 660V mỏ Mông Dương,
Cẩm Phả, Quảng Ninh

2.1

Các mức tác động của dòng điện đối với cơ thể người

2.2

Giá trị lớn nhất cho phép của dịng điện an tồn lâu dài tần số cơng
nghiêp

2.3

Cơng thức tính dịng điện an tồn khoảnh khắc Ia.k

2.4

Đường đi của dòng điện qua cơ thể người

2.5

Sự phụ thuộc giá trị điện trở cơ thể người vào điện áp tiếp xúc và trạng
thái da

2.6

15
19
21

23
24
26
28
29

Điện áp tiếp xúc và dòng điện qua người lớn nhất cho phép ở chế độ
làm việc bình thường của thiết bị điện

2.8

11

Quan hệ giữa giá trị điện áp tiếp xúc và dòng điện an toàn khoảnh
khắc tương ứng với thời gian tác động cho phép của dịng qua người

2.7

8

Tổng hợp các thơng số cấu hình mạng hạ áp hầm lị 660V mỏ Mơng
Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.

1.4

7

Thơng số cấu hình mạng điện hạ áp hầm lị 660V mỏ Mơng Dương,
Cẩm Phả, Quảng Ninh

1.3

Trang

29

Điện áp tiếp xúc lớn nhất cho phép ở chế độ sự cố của thiết bị điện
sản xuất, điện áp lớn hơn 1000V tần số 50Hz, trung tính nối đât trực
tiếp

29


2.9

Điện áp tiếp xúc và dòng điện qua người lớn nhất cho phép ở chế độ
sự cố của các thiết bị điện sinh hoạt, điện áp đến 1000V tần số 50Hz

2.10

30

Điện áp tiếp xúc Utx và dòng điện qua người In lớn nhất cho phép ở
chế độ sự cố của các thiết bị điện sản xuất có điện áp đến 1000V
trung tính nối đất trực tiếp hoặc cách ly và có điện áp lớn hơn

31

1000V trung tính cách ly.
2.11

Kết quả tính trị số dịng qua người khi khơng bù và bù hồn tồn
thành phần điện dung của dịng rị (Uf =380V, Rn = 1000Ω).

2.12

Bội số dòng rò qua người trong các trường hợp khơng bù và bù hồn
tồn thành phần điện dung của dịng điện rị.

2.13

42

Kết quả tính tốn dịng điện qua người khi tiếp xúc với thiết bị có
điện “chạm vỏ”, vỏ được nối đất bảo vệ.

3.1

40

Thông số kỹ thuật của máy biến áp khu vực

47
58


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình

Tên hình vẽ, đồ thị

Trang

1.1

Sơ đồ đo thông số cách điện của mạng sử dụng vôn kế và ampe kế

13

(Phương pháp MGI)
2.1

Sơ đồ tính tốn dịng qua người khi chạm vào một pha của mạng

33

điện ba pha
2.2
2.3

Sơ đồ tính tốn dịng qua người khi chạm vào 1 pha của mạng
điện ba pha có trung tính cách ly
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa điện trở tới hạn và điện dung

35
39

của mạng so với đất
2.4

Nguy hiểm điện giật khi chạm vào thiết bị điện có điện"chạm

46

vỏ" do cách điện bị chọc thủng
3.1

Sơ đồ nguyên lý bù thành phần điện dung của dòng điện rò

55

3.2

Sơ dồ nguyên lý rơle rò YAKИ

56

3.3

59

3.4

Sơ đồ thay thế tính tốn dịng điện rị một pha mạng hạ áp mỏ hầm
lị
Mơ hình tính tốn dịng điện một pha

3.5

Đồ thị biểu diễn hàm ir=f(t) và Ir=f(t) khi không bù thành phần

62

61

điện dung của dòng điện rò.
3.6

Đồ thị biểu diễn hàm ir=f(t) và Ir=f(t) khi bù thành phần điện dung

62

của dòng điện rò ở nấc 10 H.
3.7

Đồ thị biểu diễn hàm ir=f(t) và Ir=f(t) khi bù thành phần điện dung

63

của dòng điện rò ở nấc 18 H.
3.8

Đồ thị biểu diễn hàm Ir=f(t) khi bù thành phần điện dung của dòng

63

điện rò và không bù.
3.9

Sơ đồ mô phỏng quan hệ Ir=f(L) ứng với các giá trị N khác nhau

65

3.10

Đồ thị Ir=f(L) ứng với các giá trị N khác nhau khi không bù thành

65


phần điện dung của dòng điện rò
3.11

Đồ thị Ir=f(L) ứng với các giá trị N khác nhau khi không bù thành

66

phần điện dung của dòng điện rò ở nấc 18H
3.12

Đồ thị Ir=f(L) ứng với các giá trị N khác nhau khi bù thành phần

66

điện dung của dòng điện rò ở nấc 18H
3.13

Đồ thị Ir=f(L) ứng với các giá trị N khác nhau khi bù thành phần

67

điện dung của dòng điện rò ở nấc 10H
3.14

Đồ thị Ir=f(L) ứng với các giá trị N khác nhau khi bù thành phần

67

điện dung của dòng điện rò ở nấc 10H
3.15

Vùng vận hành đảm bảo an toàn điện giật trong các trường hợp bù
thành phần điện dung của dòng điện rò.

68


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Sản xuất than trong tương lai chủ yếu tập trung vào khai thác hầm lò. Sản
xuất than hầm lò phải đảm bảo an tồn, trong đó đảm bảo an tồn điện giật cho
người là một trong những mối quan tâm hàng đầu. Trong điều kiện môi trường mỏ
khắc nghiệt, thiết bị quá cũ,…vấn đề nghiên cứu các giải pháp nhằm đảm bảo điều
kiện an toàn điện giật đối với mạng điện hạ áp trong mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm
Phả, Quảng Ninh là đề tài mang tính thời sự và cấp thiết.
2. Mục đích nghiên cứu.
Nghiên cứu đánh giá, đề xuất một số giải pháp nhằm đảm bảo điều kiện an
toàn điện giật khi vận hành các mạng điện hạ áp 660V trong mỏ hầm lị Mơng

Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: các mạng điện hạ áp 660V trong mỏ
hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.
Phạm vi nghiên cứu đề tài: nghiên cứu các giải pháp nhằm đảm bảo an toàn
điện giật cho con người khi vận hành các mạng điện hạ áp 660V trong mỏ hầm lị
Mơng Dương, Cẩm phả, Quảng Ninh.
4. Nội dung đề tài.
− Tổng quan về các mạng điện hạ áp 660V trong mỏ hầm lị Mơng Dương,
Cẩm Phả, Quảng Ninh.
− Đánh giá điều kiện an toàn điện giật ở các mạng điện hạ áp 660V trong
mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.
− Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nhằm đảm bảo điều kiện an toàn điện
giật ở các mạng điện hạ áp 660V trong mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng
Ninh


2

− Kết luận và kiến nghị.
5. Phương pháp nghiên cứu
− Thống kê số liệu thực tế và sử lý số liệu.
− Ứng dụng phần mềm mô phỏng Matlab-Simulink để nghiên cứu điều kiện
đảm bảo an toàn điện giật các mạng điện hạ áp 660V trong mỏ hầm lị Mơng
Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài nghiên cứu đánh giá điều kiện an toàn điện giật khi vận hành các
mạng điện hạ áp 660V trong mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh và
đề xuất các biện pháp đảm bảo an toàn điện giật đối với các mạng điện này khi vận
hành, vì vậy đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

7. Cơ sở tài liệu.
Luận văn được thực hiện dựa trên cơ sở các tài liệu sau:
− Các sơ đồ nguyên lý cung cấp điện của các mạng điện hạ áp 660V mỏ
Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh;
− Bảng số liệu đo kiểm tra tình trạng nối đất hàng quý của thiết bị điện trong
các mạng điện hạ áp 660V của cơng ty;
− Các cơng trình nghiên cứu về an toàn điện giật ở trong nước và nước
ngoài;
− Quy phạm trang bị điện (TCVN 2328, ...) và Quy phạm an toàn điện.
8. Cấu trúc luận văn
Luận văn gồm 3 chương, 19 bảng, 20 hình vẽ được trình bày trong 72 trang
Sau đây là nội dung luận văn.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP 660V MỎ MƠNG DƯƠNG,
CẨM PHẢ, QUẢNG NINH
1.1 Mơi trường làm việc của các thiết bị điện mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm
Phả, Quảng Ninh.
Mơi trường vi khí hậu trong các hầm lị khai thác than rất khắc nghiệt: nhiệt
độ 20÷35ºC, độ ẩm khơng khí rất cao 98÷100%, có rất nhiều bụi bẩn, nấm mốc...
Nước mỏ có tính axit hoặc kiềm, trong nước có thể chứa cả các khí có hại.
Trong q trình khai thác than bằng cơng nghệ khoan, nổ mìn, khấu than
bằng máy khấu... phát sinh rất nhiều bụi than. Nồng độ bụi than trong khơng khí các
đường lị rất cao, ngồi ra bụi than cịn lắng đọng bám trên nóc lị, vì chống và phủ
trên nền lị.
Trong khơng khí mỏ có các thành phần chủ yếu là khí mêtan CH4, các đồng
đẳng của khí mêtan và một vài khí khác. Trong đó khí mêtan là khí nguy hiểm nhất

dễ gây ra cháy nổ bầu khơng khí mỏ. Đặc tính và cường độ thốt khí mêtan trong
khai thác than phụ thuộc chủ yếu vào chiều sâu khai thác, sự tích tụ khí trong vỉa
than, áp lực khí trong vỉa, độ biến chất của than, khả năng thẩm thấu khí, đồng thời
cịn phụ thuộc vào hệ thống khai thác, trình tự khai thác, tiến độ đi lị...
Điều kiện mơi trường làm việc khắc nghiệt dẫn tới làm giảm nhanh cách
điện của thiết bị điện. Độ ẩm của môi trường làm tăng cường q trình già hóa cách
điện. Ngồi ra, nước mỏ mang tính axit hoặc kiềm tác dụng trực tiếp lên cách điện,
làm tăng q trình hỏng hóc thiết bị.
Các phần tử bụi bẩn trong khơng khí lắng đọng trên bề mặt cách điện thiết bị
điện kết hợp với hơi nước làm giảm đáng kể điện trở bề mặt vật liệu cách điện và có
thể dẫn tới hiện tượng phóng điện trên bề mặt. Phụ thuộc vào các thành phần vật
chất trên bề mặt vật liệu có thể xuất hiện các phản ứng hóa học và phản ứng điện
hóa khác nhau. Để loại trừ bụi bẩn cần sử dụng các biện pháp: dùng cách điện đặc
biệt, che chắn, chế tạo dưới dạng kín, vệ sinh thường kỳ cách điện... Khi độ ẩm của


4

mơi trường cao có thể làm xuất hiện các nấm mốc tạo ra sự tác động axit làm phân
hủy các vật liệu cách điện. Sự thay đổi hóa học của vật liệu cách điện cịn có thể
xảy ra do sự trao đổi vật chất của một số loại vi khuẩn và côn trùng trong môi
trường.
Đất đá cũng gây ảnh hưởng tới vật liệu cách điện, dung dịch muối ở trong
đất có thể làm tăng cường tác động hóa học và điện hóa, các loại cơn trùng ở trong
đất gây ra quá trình tác động vi sinh lên vật liệu cách điện. Đất đá làm giảm nhanh
các tính chất cách điện của vật liệu, nhất là đối với các loại cao su tự nhiên và cao
su nhân tạo.
Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về mơi trường và ảnh hưởng mơi trường
đến thông số cách điện của mạng. Kết quả nghiên cứu ở một số mạng điện của một
số mỏ thuộc Liên Xô trước đây cũng cho thấy ảnh hưởng rõ nét của độ ẩm môi

trường tới các thông số cách điện của mạng: đối với các mỏ khơ ráo có điện trở ổn
định ở mức 3-7kΩ và điện dung dao động trong phạm vi 0,8 – 1,4µF; đối với các
mỏ ẩm ướt có điện trở cách điện ổn định ở mức 1-4kΩ và điện dung dao động trong
phạm vi 1,2 – 1,8µF [11]. Vì vậy, đối với mạng điện mỏ cần phải sử dụng cách điện
có khả năng chống ẩm cao, các động cơ và thiết bị điện cần chế tạo dạng kín, bên
trong thiết bị nên đặt các phương tiện chống ẩm. Vật liệu cách điện của các thiết bị
điều khiển và bảo vệ cần được phủ kín bằng các lớp sơn chống ẩm.
Khởi động từ là thiết bị sử dụng khá nhiều trong mạng điện mỏ. Nước cùng
với bụi than ngưng tụ trên bề mặt ở phía trong khởi động từ, gây ảnh hưởng trực
tiếp tới trạng thái cách điện của khởi động từ. Trong các mỏ than thường có các hạt
bụi lưu huỳnh tác động xấu đến khả năng cách điện của cáp điện mỏ.
1.2 Đặc điểm mạng điện hạ áp trong mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả,
Quảng Ninh.
1.2.1 Cấp điện áp sử dụng


5

Trong vài năm gần đây, được sự chỉ đạo của Tập đồn Cơng nghiệp Than và
Khống sản Việt Nam, hầu hết các mạng điện hạ áp khu vực hầm lò sử dụng cấp
điện áp 660V.
1.2.2 Máy biến áp khu vực
Các trạm biến áp khu vực đặt trong hầm lò ở mỏ Mông Dương, Cẩm Phả,
Quảng Ninh sử dụng máy biến áp phòng nổ di động trọn bộ chủ yếu của Nga (mã
hiệu TKIIIBII, TCIIIBII và KTBII - 160, 180, 240, 250, 320, 400kVA), Trung
Quốc (KBSGZY...), Việt Nam (TBHPP, TBHDP) điện áp 6/0,69(0,4)kV cung cấp
đến các điểm phân phối điện hạ áp của công trường khai thác bằng cáp cứng và cáp
mềm đặt trong đường lị. Vì là các trạm biến áp phịng nổ, nên khơng phải xây dựng
hầm trạm đặc biệt, giảm nguy cơ cháy nổ. Mặt khác trạm biến áp loại này di chuyển
dễ dàng trên đường ray nên chẳng những đảm bảo được giá trị điện áp cho phép

trên cực phụ tải mà còn giảm được tổng chiều dài mạng cáp hạ áp, do đó giảm được
dịng rị để đảm bảo an toàn điện giật và an toàn nổ. Thông số kỹ thuật một số máy
biến áp khu vực đang sử dụng trong mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng
Ninh được tổng hợp trong PL1.1
Hiện nay, các máy biến áp khu vực hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng
Ninh làm việc với hệ số mang tải chủ yếu nằm trong khoảng β=0,35 ÷ 0,87.
1.2.3 Mạng cáp điện
Hiện nay mạng điện hạ áp mỏ hầm lị Mơng Dương thường sử dụng các loại
cáp có điện áp đến 1000V, chủ yếu do Nga sản xuất (ГPШH, ΓPIIIЭ). Mạng điện
hạ áp mỏ hầm lò thường dùng loại cáp cứng 3 lõi điện lực vỏ chì bọc thép và cáp
mềm có màn chắn 3 lõi lực và một lõi nối đất.
Đối với cáp mềm cần sử dụng cáp mềm có cách điện bằng cao su, lõi bện từ
sợi đồng. Những hư hỏng của cáp mềm thường là do: cáp bị kéo trên nền lị có
nhiều cục than và đá sắc cạnh làm xước cáp, đứt hoặc dập cáp, xoắn, do đất đá sập
lở, vì chống lị đổ rơi vào, bị cắt do các máy di chuyển, hư hỏng do ảnh hưởng của
nổ mìn v.v...


6

Tuổi thọ của cáp điện mỏ ở những đường lò chịu tác động của đất đá, hay
phải chịu sự di chuyển thường xuyên khoảng 2 ÷ 3 năm, ở những đường lị tĩnh, nơi
ít bị tác động phá hoại trực tiếp của mơi trường khoảng 8 ÷ 15 năm.
Để bảo vệ cáp khỏi hư hỏng do tác động cơ học, cần lắp đặt cáp theo qui phạm
và thường xuyên theo dõi tình trạng vận hành của nó.
1.2.4 Phụ tải điện hạ áp
Các thiết bị điện khu vực khai thác than lị chợ (ví dụ các động cơ băng tải,
máng cào, quạt gió cục bộ, bơm cấp dịch . . .) có điện áp 0,66( 0,4)kV, có cơng suất
đến 75 kW. Đây đều là những thiết bị điện do Nga, Trung Quốc chế tạo theo kiểu
phịng nổ. Thơng số kỹ thuật các phụ tải điện hạ áp được thống kê trong PL1.2.

Các phụ tải điện khu vực đào lò chuẩn bị chủ yếu là các máy khoan khí ép,
máy đào lị, các máy nén khí di động, máy xúc đất đá và các quạt thơng gió cục bộ.
Đây cũng là những thiết bị kiểu phòng nổ do Nga, Trung Quốc chế tạo.
1.2.5 Thiết bị đóng cắt, điều khiển, bảo vệ
- Để đóng cắt và bảo vệ các tuyến cáp chính, mỏ Mông Dương sử dụng các
Áptômát phiđe do Nga và Trung Quốc sản xuất có mã hiệu ÀB, ABB, DWG80
- Để đóng cắt, điều khiển và bảo vệ các tuyến cáp cấp điện cho các phụ tải, mỏ
Mông Dương sử dụng các khởi động từ do Nga, Trung Quốc chế tạo có mã hiệu:
QJZ, BQZ, BKD, ПMBи....
Các thiết bị đóng cắt, điều khiển và bảo vệ nói trên đa số đã qua nhiều năm sử
dụng, nhiều thiết bị đã bị lọai bỏ bớt các chức năng phụ trợ, chỉ giữ lại các chức
năng cơ bản.
1.2.6 Nối đất bảo vệ
Việc tuân thủ các quy định về nối đất bảo vệ cho các thiết bị điện được thực
hiện nghiêm túc tại mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh. Kết quả đo điện trở
nối đất bảo vệ của các khu vực trong mỏ Mông Dương trong thời gian gần đây đều
đạt yêu cầu với trị số điện trở tiếp đất tối đa nhỏ hơn 2 Ω theo Qui phạm [13].
1.2.7 Bảo vệ rò điện.


7

Hiện nay trong các mạng điện hạ áp 660V mỏ Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng
Ninh sử dụng các loại rơle rò chủ yếu do Nga và Trung Quốc sản xuất như YAKИ,
JY-82 (bảng 1.1)
Bảng 1.1: Thống kê số lượng, nguồn gốc xuất sứ của các rơle rò đang sử dụng
trong mạng điện hạ áp hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh
Nước sản xuất
Nga

ỏ hầm lị

YAKИ YAKИ

Mơng Dương
Tỉ lệ % so
với tổng số

Trung Quốc
PYII

PYII

JY82

JY82

Cộng

380

660

380

660

380

660

10

20

5

8

0

15

58

17,24

34,48

8,63

13,79

0

25,86

100

Kết quả thống kê cho thấy, YAKИ - 660 và JY82 là hai loại rơle rò sử dụng

nhiều nhất trong các mạng điện hạ áp hầm lò Mông Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.
Ưu nhược điểm của hai loại rơle:
- Rơle rị YAKИ có ưu điểm là có cấu tạo tương đối đơn giản, làm việc tin cậy
không cần nguồn ni riêng, có thể tạo được đặc tính bảo vệ rị chính tắc cũng như
biến dạng. Nhược điểm của loại rơle này là chế độ làm việc bị ảnh hưởng bởi sự
dao động của điện áp lưới, không có khả năng tự động kiểm tra tình trạng của các
phần tử trong sơ đồ mạch, độ nhạy thấp, mạch bù không hiệu quả khi điện dung
mạng thay đổi nhiều, thực hiện bù theo phương pháp bù tĩnh nên khó thực hiện
được việc bù hoàn toàn thành phần điện dung của dịng điện rị.
- Rơle rị JY82 có ưu điểm là trong mạch sử dụng các phần tử bán dẫn có điều
khiển như Tiristo (SCR), dùng khuếch đại thuật tốn làm phần tử so sánh và tạo
thời gian trễ làm tăng độ nhạy và độ tin cậy. Chế độ làm việc ít phụ thuộc vào sự


8

dao động của điện áp lưới. Cuộn bù có nhiều nấc nên có thể lựa chọn điện cảm bù
phù hợp với điện dung của mạng. Nhược điểm của loại rơle này là khơng tạo được
đặc tính bảo vệ rị biến dạng và khơng có khả năng tự động kiểm tra tình trạng của
các phần tử trong sơ đồ bảo vệ, mạch bù điện dung thuộc loại bù tĩnh nên không
hiệu quả nếu điện dung mạng thay đổi nhiều trong quá trình làm việc.
Như vậy, trong hai loại rơle rị dùng phổ biến ở mỏ Mơng Dương, Cẩm Phả,
Quảng Ninh thì chỉ có rơle rị YAKИ là có khả năng tạo được đặc tính bảo vệ rị
biến dạng. Rơle rị JY82 chỉ có khả năng tạo đặc tính bảo vệ rị chính tắc. Nhược
điểm của hai loại rơle rị trên là đều khơng có khả năng tự động kiểm tra tình trạng
của các phần tử trong sơ đồ.
1.2.8 Cấu trúc các mạng điện hạ áp 660V mỏ hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả,
Quảng Ninh.
Các thơng số cấu hình mạng điện hạ áp hầm lị 660V của mỏ Mơng Dương,
Cẩm Phả, Quảng Ninh được thống kê trong bảng 1.2

Bảng 1.2: Thông số cấu hình mạng điện hạ áp hầm lị 660V mỏ Mông Dương,
Cẩm Phả, Quảng Ninh.

TT

1
1
2
3
4
5

Chiều dài
Tổng
mạng đến
chiều
phụ tải
Tên mạng điện
dài
xa nhất
mạng L
Lxn
(Km)
(Km)
2
3
4
5
Mỏ Mông Dương
Công trường khai thác 1

34
1,01
2,203
Công trường khai thác 2
18
0,32
0,89
Lị chợ G92b vỉa G9 Vũ
12
0,552
1,61
Mơn
Lị chợ 6b, 7b vỉa G9
15
0,346
0,832
CĐ
Lò chợ 5, 6 vỉa H10 VM
10
0,553
0,72
Tổng số
thiết bị
đấu vào
mạng
N (cái)

Số
nhánh n
(nhánh)

6
3
2
2
2
1


9

6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36

Lị chợ số 4 mức (-70÷
+0) K8 CT
Lị chợ số 10 mức (-190÷
-100) G9 CĐ
Lị XV I mức -250 khu
Đơng
Lị XV L12-H10 mức 97,5CĐ
Lò DV-97,5 L12 CĐ(
Cũ)
Lò XV -250 khu Đơng
Vỉa H10-II11CĐ
KV I12 CĐ mức-97,5
CĐ
Khu cửa lị +14 CĐ
CĐ mức -97,5 CĐ và cửa
lò +14CĐ
II-11 Cánh Tây -97,5
K8 Cánh Tây -97,5

I12 Cánh Đông
KT 4
Khu G9 VM
Vỉa G9 Cánh Đông
Khu VN 5
VM 6
VM 7
VK 8
VG 9
VH 10
VII 11
G9 CĐ mức -97,5
Vỉa 13 B
Vỉa 13A
Vỉa I12
Vỉa II11
Lò chợ số 4 mức –(70 ÷
+0)K8CT
KV Lò -250 G9 KĐ
V 10A

12

0,61

0,715

3

15

0,52

0,745

3

8

0,415

1,34

4

8

0,54

1,095

3

7

0,73

0,93

2

18
16

0,82
0,695

2,1
2,105

4
5

13

0,84

1,035

4

8

0,66

1,945

4

12

0,63

0,76

3

2
2
3
5
5
9
10
13
14
17
20
24
27
28
34
3
4
7

0,315
0,505
0,57
0,42

0,52
1,25
1,323
1,63
0,52
0,72
0,35
1,25
1,5
0,185
2,005
0,43
0,605
0,71

0,32
0,51
0,58
0,63
0,68
1,32
1,443
1,64
1,69
1,722
1,81
1,9
2,05
2,18
2,203

0,45
0,62
0,83

1
1
1
2
2
2
2
2
2
3
4
2
3
2
3
1
1
2

9

1,14

1,22

2

10
10

0,98
0,805

1,12
1,5

2
2


10

37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50

51
52
53
54
55
56
57
58

Vỉa Cánh Đông -97,5
Vỉa Cánh Tây -97,5
Cánh Đông -100
Cánh Tây -100
Y1(13A)
Ha(10A)
Cánh Đông +9,8
Cánh Tây +9,8
Khu -100 G9CĐ
Khu Khai Thác 4
Vỉa V8-ĐB
Vỉa V9-ĐB
Vỉa V9 mức -90
Vỉa mức -150 khu ĐB
Vỉa 9-5 mức (-60 ÷ +20)
ĐB 9-1 mức (-70 ÷ +20)
ĐB 9-1 mức (-150 ÷
+20)
G9CĐ mức (-190 ÷ 100)
G9CĐ mức (-97,5 ÷ 110)
G9CĐ mức (-170 ÷ 97,5)

CĐ mức (-97,5 ÷ -180)
Khu cửa lị + 14

12
2
3
5
6
7
10
13
15
20
22
25
30
4
6
9

1,485
0,515
0,55
0,7
0,96
1,07
1,275
1,345
1,495
0,98

1,05
1,165
1,6
0,405
0,455
0,361

1,61
0,52
0,56
0,72
0,98
1,1
1,32
1,44
1,63
1,72
1,88
2,34
2,42
0,42
0,48
0,501

2
1
1
1
1
1

1
2
2
3
2
2
3
1
1
2

10

0,445

0,51

2

10

0,485

0,6

2

13

0,42

0,833

3

15

0,759

0,904

2

18
19

0,765
0,75

1,22
1,32

3
3

Dựa vào các số liệu trên, ta có trị số các thơng số cấu hình của mạng điện hạ
áp 660V điển hình mỏ Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh cho trong bảng 1.3


11

Bảng 1.3: Các thơng số cấu hình mạng hạ áp hầm lị 660V điển hình
mỏ Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.
Chiều dài
mạng
Tên mỏ

đến phụ tải xa
nhất trung
bình Lxntb, km

Mơng Dương

Tổng chiều
dài mạng
trung bình
Ltổngtb, km

0,793

Tổng số
thiết bị đấu

Số nhánh

vào mạng

trung bình

trung bình

ntb, nhánh

Ntb, Cái

1,2

13

2

Từ số liệu trong bảng 1.2 cho thấy:
- Tổng chiều dài mạng hạ áp nối điện trực tiếp với nhau L = 0,32÷2,42 (km)
- Số thiết bị đấu vào mạng N = 2÷34 (Cái)
- Chiều dài đến phụ tải xa nhất: Lmax = 0,185 ÷ 2,005 (km)
- Số nhánh trong mạng n = 1÷5 (nhánh).
1.3 Thơng số cách điện của mạng hạ áp 660V so với đất ở mỏ hầm lị Mơng
Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.
1.3.1 Các phương pháp đo thông số cách điện của mạng hạ áp xoay chiều
- Phương pháp sử dụng vôn kế và ampe kế (phương pháp MGI);
- Phương pháp sử dụng vôn kế và ampe kế (biến thể của phương pháp MGI);
- Phương pháp điểm trung tính nhân tạo;
- Phương pháp sử dụng dụng cụ nhạy pha;
- Phương pháp xác định độc lập các thành phần của tổng dẫn cách điện;
- Phương pháp sử dụng ampe kế - vơn kế - ốt kế;
- Phương pháp sử dụng 3 vôn kế.
1.3.2 Thông số cách điện của mạng hạ áp 660V trong mỏ hầm lò Mông
Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh.

12

Các cơng trình nghiên cứu của các nhà khoa học Liên Xô (trước đây) đã xác
định được mối quan hệ giữa điện dẫn cách điện tác dụng, tổng số thiết bị đấu vào
mạng và điện dung của mạng với tổng chiều dài mạng như sau:
Gcđ = a1.N + b1,

(1.1)

Ccđ = a2. L + b2

(1.2)

Gcđ = a3.N + b3.L + c3

(1.3)

trong đó:
a1 - Hệ số, kể tới điện dẫn cách điện trung bình của động cơ điện, thiết bị điện
và điện dẫn cách điện tập trung của cáp trong từng điều kiện cụ thể.
b1 - Hệ số thực nghiệm kể tới chiều dài trung bình của mạng và điện dẫn cách
điện rải đều của cáp trong từng điều kiện cụ thể.
a2 - Hệ số kể tới điện dung trung bình rải đều của cáp.
b2 - Hệ số kể tới điện dung trung bình của các thiết bị điện đấu vào mạng và số
lượng thiết bị trong từng điều kiện cụ thể.
a3 - Hệ số kể tới giá trị trung bình của điện dẫn tập trung và thiết bị điện.
b3 - Hệ số kể tới điện dẫn trung bình rải đều của cáp.
c3 - Hệ số kể tới trình độ vận hành và điều kiện mơi trường.
Các cơng trình nghiên cứu thực nghiệm [3], [12] đã sử dụng phương pháp đo
vôn kế và ampe kế do giáo sư L.V.Gradilin đề xuất (còn gọi là phương pháp MGI)

được giới thiệu dưới đây.


13

C
B

O
RA

K2

K1
V

RC

CA
RB

K
K3

CC

CB

K4
bphụ

gphụ

mA

A

Hình 1.1: Sơ đồ đo thơng số cách điện của mạng sử dụng vôn kế
và ampe kế (Phương pháp MGI)
Khi ngắn mạch một pha xuống đất, ví dụ pha A thì dịng điện ngắn mạch của
pha này được xác định theo cơng thức:
•

•

•

I f −0 = U f [YB (1 − a 2 ) + YC (1 − a )]

(A)

(1.4)

Điện áp pha A so với đất được xác định:
•

•

U f −0 = U f

•

YB (1 − a 2 ) + YC (1 − a )
•

•

•

(V)

(1.5)

YA + YB + YC
Chia (1.4) cho (1.5), nhận được tổng dẫn cách điện của mạng so với đất viết
dưới dạng số phức:
•

I f −0
•

•

•

•

•

= Y cd = YA + YB + YC = Gcd + jωCcd = Gcd + jBcd

U f −0
viết dưới dạng hiệu dụng:

(1.6)


14

2
2
+ Bcd
=
Ycd = Gcd

I f −0
U f −0

(1.7)

Như vậy, khi dùng Vôn kế đo điện áp pha A so với đất và miliAmpe kế đo
dòng ngắn mạch của pha này xuống đất, sau đó đem kết quả đo của miliAmpe kế
chia cho kết quả đo của Vôn kế ta sẽ nhận được giá trị tổng dẫn cách điện của mạng
so với đất.
Để xác định Gcđ, Bcđ, khi đo cần đưa thêm vào sơ đồ điện dẫn tác dụng phụ
gphụ (nếu dung dẫn trong mạng nổi trội) hoặc dung dẫn phản kháng phụ bphụ (nếu
điện dẫn tác dụng cách điện trong mạng nổi trội) và đo điện áp phụ Uph của pha so
với đất.
Khi đưa điện dẫn tác dụng phụ vào mạch đo, tổng dẫn cách điện của mạng
điện xác định theo công thức:

Y phu =

I f −0
U phu

2
= (Gcd + g p ) 2 + Bcd

(1.8)

Khi đưa dung dẫn phản kháng phụ vào mạch đo, tổng dẫn cách điện của
mạng điện xác định theo công thức:

Y phu =

I f −0
U phu

2
= Gcd
+ ( Bcd + b p ) 2

(1.9)

Các thành phần cần tìm của tổng dẫn cách điện tồn phần khi đưa điện dẫn
phụ vào mạch đo xác định theo biểu thức:
2

− Y cd2 − g 2phu

Y phu
G
=
 cd
2 g phu


 B cd = Y cd2 − G cd2

(1.10)

Các thành phần cần tìm của tổng dẫn cách điện tồn phần khi đưa dung dẫn
phụ vào mạch đo xác định theo biểu thức:


15

2
2

Y phu
− Ycd2 − b phu
Gcd =
2b phu


2
2
 Bcd = Ycd − Gcd

(1.11)

Để giảm sai số khi đo cần dùng miliampe kế có điện trở trong nhỏ, vơn kế có
điện trở trong lớn và đưa vào sơ đồ đo điện dẫn tác dụng phụ (hoặc dung dẫn phản
kháng phụ) có giá trị thoả mãn điều kiện:

g

phu

b phu

1
÷ 2 ) Y cd
2
1
≤ ( ÷ 2 ) Y cd
2
≤ (

(1.12)

Ngồi ra phải kiểm tra độ ổn định điện áp của mạng. Khi điện áp mạng dao
động quá 2% thì phải đo lại.
1.Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đối với mạng hạ áp 660V mỏ Mông
Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh trong những năm gần đây như sau [12]:
Gcđ = 0,011.N + 0,3746

(1.13)

Ccđ = 0,2933. L + 0,78

(1.14)

Trong đó: N – Tổng số thiết bị đấu vào mạng, cái
L – Tổng chiều dài mạng, km
Dựa vào các công thức thực nghiệm (1.13) và (1.14) tiến hành tính tốn xác
định được thơng số cách điện của mạng điện hạ áp 660V hầm lị mỏ Mơng Dương,
Cẩm Phả, Quảng Ninh (bảng 1.4)
Bảng 1.4: Kết quả tính tốn thơng số cách điện các mạng điện hạ áp 660V mỏ
hầm lị Mơng Dương, Cẩm Phả, Quảng Ninh
TT
1

C
(µF/ph

Tên mạng

N

L

Gcđ

Rcđ

r

Ccđ

điện

(cái)

(km)

(mS)

(kΩ)

(kΩ/pha)

(µF)

2

3

4

5

6

7

8

9

5,835

1,426

0,224

a)

Mỏ Mông Dương
1

Công trường

34

2,203

0,749

1,336


16

khai thác 1
2

Cơng trường
khai thác 2

18

0,89

0,573

1,746

5,565

1,041

0,614

12

1,61

0,507

1,974

6,741

1,252

0,181

15

0,832

0,540

1,853

5,253

1,024

0,443

Lị chợ G92b
3

4

vỉa G9 Vũ
Mơn
Lị chợ 6b,
7b vỉa G9 CĐ

5

Lò chợ 5, 6
vỉa H10 VM

10

0,72

0,485

2,064

3,819

0,991

0,406

6

Lò chợ số 4
mức (-70÷
+0) K8 CT

12

0,715

0,507

1,974

5,199

0,990

0,539

7

Lị chợ số 10
mức (-190÷ 100) G9 CĐ

15

0,745

0,540

1,853

7,041

0,999

0,135

8

1,34

0,463

2,162

4,599

1,173

0,354

8

1,095

0,463

2,162

5,703

1,101

0,323

8

Lị XV I mức
-250 khu
Đơng
Lị XV L12-

9

H10 mức 97,5CĐ

10

Lị DV-97,5
L12 CĐ( Cũ)

7

0,93

0,452

2,214

5,502

1,053

0,404

11

Lị XV -250
khu Đơng

18

2,1

0,573

1,746

4,122

1,396

0,477

12

Vỉa H10II11CĐ

16

2,105

0,551

1,816

4,983

1,397

0,567

13

KV I12 CĐ
mức-97,5 CĐ

13

1,035

0,518

1,932

5,433

1,084

0,348

14

Khu cửa lò
+14 CĐ

8

1,945

0,463

2,162

5,988

1,350

0,48

15

CĐ mức -

12

0,76

0,507

1,974

5,565

1,003

0,479


17

97,5 CĐ và
cửa lị +14CĐ
16
17
18

II-11 Cánh
Tây -97,5
K8 Cánh Tây
-97,5
I12 Cánh
Đơng

2

0,32

0,397

2,521

6,303

0,874

0,456

2

0,51

0,397

2,521

5,565

0,930

0,472

3

0,58

0,408

2,453

6,849

0,950

0,256

19

KT 4

5

0,63

0,430

2,328

7,161

0,965

0,27

20

Khu G9 VM

5

0,68

0,430

2,328

6,849

0,979

0,214

21

Vỉa G9 Cánh
Đông

9

1,32

0,474

2,111

7,041

1,167

0,236

22

Khu VN 5

10

1,443

0,485

2,064

7,371

1,203

0,171

23

VM 6

13

1,64

0,518

1,932

7,263

1,261

0,263

24

VM 7

14

1,69

0,529

1,892

5,253

1,276

0,719

25

VK 8

17

1,722

0,562

1,781

4,935

1,285

0,452

26

VG 9

20

1,81

0,595

1,682

5,505

1,311

0,377

27

VH 10

24

1,9

0,639

1,566

6,060

1,337

0,485

28

VII 11

27

2,05

0,672

1,489

5,565

1,381

0,334

28

2,18

0,683

1,465

5,904

1,419

0,603

29

G9 CĐ mức 97,5

30

Vỉa 13 B

34

2,203

0,749

1,336

5,436

1,426

0,402

31

Vỉa 13A

3

0,45

0,408

2,453

4,983

0,912

0,502

32

Vỉa I12

4

0,62

0,419

2,389

7,371

0,962

0,238

33

Vỉa II11

7

0,83

0,452

2,214

5,565

1,023

0,245

34

Lị chợ số 4
mức –(70 ÷
+0)K8CT

9

1,22

0,474

2,111

5,199

1,138

0,389

35

KV Lị -250
G9 KĐ

10

1,12

0,485

2,064

5,628

1,108

0,268

36

V 10A

10

1,5

0,485

2,064

6,396

1,220

0,126

37

Vỉa Cánh
Đông -97,5

12

1,61

0,507

1,974

4,551

1,252

0,452