Bài giảng An toàn công nghiệp và thiết kế xưởng - Phạm Đức Long

mạch chạm mass 1 pha thứ nhất Ở trường hợp mạng điện làm việc bình thường dòng điện dung (dòng rò) chạy xuống đất được xác định theo biểu thức fd ph d ZR U I += Zf điện trở cách điện giữa pha với đất xác định theo biểu thức CCfC Z f *942 1 **2*3 1 **3 1 === πϖ C là điện dung giữa dây pha với đất tính bằng fara (F) Do giá trị điện trở nối đất Rd rất nhỏ so với điện trở cách điện Zf nên có thể coi THÁI NGUYÊN 7-2013 46 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá f ph d Z U I ≈ Khi xảy ra sự cố chạm mass 1 pha do điện áp của các pha lành tăng lên 3 lần nên dòng điện cũng tương ứng tăng lên 3 lần . I'd = 3 *Id giá trị điện áp tiếp xúc khi chạm vào vỏ thiết bị Utx = I'd * Rd Rd điện trở của hệ thống nối đất bảo vệ của thiết bị. Có thể thấy do giá trị của dòng ngắn mạch chạm đất nhỏ nên giá trị của điện áp tiếp xúc hầu như không gây nguy hiểm gì. Tuy nhiên trong những trường hợp này vẫn phải thường xuyên giám sát mức cách điện và phải đưa tín hiệu cảnh báo bằng còi hoặc đèn nháy đồng thời nhanh chóng khắc phục sự cố. Như vậy khi có sự cố ngắn mạch thứ nhất mạng điện không bị cắt, sự cung cấp điện vẫn diễn ra liên tục. Đó chính là ưu thế của loại sơ đồ có trung tính cách ly. − Sự cố ngắn mạch chạm đất thứ 2 Khi xảy ra sự cố chạm đất thứ hai thì dòng điện ngắn mạch chạm mass sẽ trở thành dòng ngắn mạch giữa các pha nên có giá trị đủ lớn dẫn đến tác động của rơle dòng điện cực đại cắt mạch bằng máy hoặc cầu chảy. SỰ NGUY HIỂM CỦA ĐIỆN ÁP BƯỚC Khi có dòng điện chạy trong đất, trong vùng lãnh thổ có bán kính khoảng 20 m sẽ hình thành 1 điện thế có thể gây nguy hiểm chết người r I d π ρϕ 2 = trong đó Id dòng điện chạy trong đất (A) THÁI NGUYÊN 7-2013 47 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá ϕ-điện trở suất của đất tức là điện trở của 1m3 đất phụ thuộc vào loại đất ϕ.m r-khoảng cách từ đầu dây tiếp xúc với đất đến điểm xét. Điện áp bước là hiệu điện thế giữa hai điểm cách nhau 1 khoảng 0.7 đến 0.8 cm bằng 1 bước chân trên mặt đất trong vùng có dòng điện ngắn mạch chạy xuống đất ở trong phạm vi bán kính dưới 20m do cách điện bị chọc thủng hoặc khi dây dẫn bị đứt rơi xuống. Giá trị điện áp bước lớn nhất khi nạn nhân đi sát ngay chỗ đầu dây tiếp xúc với đất và giảm dần theo độ xa. Gía trị điện áp bước được xác định 21 21 22 r I r I U ddb π ρ π ρϕϕ −=−= ϕ1ϕ2 điện thế tại điểm cách đầu dây tiếp xúc một khoảng r1 và r2 21 12 2 )( rr rrI U db π ρ −= dòng điện chạy qua người gng b ng RR UI 2+= ; Rg là điện trở giầy Dưới tác dụng của điện áp bước, nạn nhân có thể bị co cơ chân, ngã và mạch vòng điện có thể chạy qua người, gây nguy hiểm cho tính mạng. Để thoát khỏi tốt nhất là nhảy lò cò hoặc di chuyển với bước ngắn nhất có thể. 5.3 Bảo vệ chống tiếp xúc điện. + Khoảng cách tiếp cận tối thiểu: là khoảng cách tối thiểu đảm bảo an toàn khi có sự tiếp cận đến vật dẫn trần mang điện. + Khoảng cách giới hạn từ phần tử mang điện đến các vật xung quanh: được xác định phụ thuộc vào cấp điện áp Un kV 250 Ibv m 0.3 2 3 4 Khu vực làm việc là khu vực mà nhân viên thao tác vận hành, thao diễn với các dụng cụ, thiết bị và vật liệu mà họ được trang bị. Khu vực này phải được giới hạn bởi các cọc tiêu và chỉ cho phép những người được giao nhiệm vụ có mặt để thực hiện các công việc cần thiết. − Cọc tiêu: Là vật liệu dùng để giới hạn vùng làm việc, đôi khi có sự hỗ trợ của các vật thể khác như lá cờ đuôi nheo, lưới,... − Barrie: Vật chắn được thiết kế để ngăn ngừa sự tiếp cận hoặc tiếp xúc với vật dẫn cũng có thể được dùng để giới hạn vùng làm việc. − Hộp bảo vệ: Thiết bị được tạo bởi vỏ cách điện bao quanh các phần tử mang điện áp, áp dụng trong trường hợp môi trường nguy hiểm. THÁI NGUYÊN 7-2013 48 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá Nhóm Ký hiệu Sử dụng 0 Thiết bị có cách điện làm việc, không có các phần tử để nối đất và không thuộc nhóm II và III I Thiết bị có cách điện làm việc và phần tử để nối đất. Dây dẫn để nối với nguồn cung cấp phải có sợi nối đất và cực tiếp xúc với đất, có ký hiệu PE (dây vàng vằn xanh lá cây) II Thiết bị cho phép bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp bởi các phần tử có cách điện đôi hoặc có cách điện tăng cường. III Thiết bị để làm việc ở cấp điện áp thấp, không có mạch điện ngoài cũng như mạch điện trong mà làm việc ở cấp điện áp khác. Phân loại các biện pháp bảo vệ tránh tai nạn điện giật Bảo vệ chống điện giật Nhiệm vụ của nhà chế tạo Nhiệm vụ của người sử dụng Bảo vệ tổng hợp Bảo vệ nội tại Bảo vệ tập thể Đào tạo Hướng dẫn sử dụng Bảo vệ cá nhân Tự động cắt bảo Nối dây trung tính Nối đất bảo vệ Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp Nguồn điện áp thấp Ngăn cách bảo vệ Cản trở Khoảng cách an toàn Bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp ƒ Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp các phần tử mang điện Là áp dụng các biện pháp để bảo vệ người, vật nuôi tránh nguy hiểm do tiếp xúc với các phần tử mang điện. Việc bảo vệ có thể thực hiện bằng nhiều biện pháp. Các biện pháp cơ bản: − Tạo khoảng cách. THÁI NGUYÊN 7-2013 49 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá − Ngăn cản sự tiếp xúc. − Cách điện tăng cường. Bảo vệ phụ trợ Từng phần hoặc có giới hạn Điện áp rất thấp Rơ le RCD có độ nhạy cao Khu vực chỉ có những người có chuyên môn Bảo vệ chống tiếp xúc vô tình Máy biến áp cách ly Rào ngăn hoặc hộp bảo vệ Cách điện đúp hoặc tăng cường Bảo vệ hoàn toàn Sử dụng các thiết bị cản trở, màn chắn, nắp đậy tủ Khoảng cách an toàn Bảo vệ tránh tiếp xúc trực tiếp Khoảng cách an toàn: Khoảng cách tiếp cận tối thiểu d là tổng khoảng cách điện áp dU và khoảng cách bảo vệ dbv d=dU +dbv dU = 0.005Un m Un là điện áp định mức của mạng điện dbv Nếu làm tròn với mạng hạ áp thì dU = 0 với mạng cao áp dU =0.1m Với mạng 1 chiều cao áp dưới 1.5kV thì dU = 0. Với điện áp cao hơn thì tính như với mạng xoay chiều. Với mạng hạ áp dbv = 0.3 m với mạng cao áp dbv = 0.5 m THÁI NGUYÊN 7-2013 50 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá Biện pháp cản trở: Sử dụng khoá liên động: khi mở tủ điện mạch điện sẽ tự động cắt khỏi nguồn. Biện pháp ngăn cách bảo vệ: Sử dụng cách điện 2 lớp, vỏ cách điện, đặt rào ngăn bố trí để các thiết bị không thể với tới được. ƒ Bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp Nguyên nhân gây rò điện tạo nguy cơ tiếp xúc gián tiếp: − Thiếu sự chăm sóc thường xuyên − Không thận trọng. − Hao mòn cách điện, ... ng ph ng R U I = Nếu Rngười = 2kΩ Ing =230/2 = 115 mA. Dòng điện này là nguy hiểm với con người. Giải pháp thực hiện: − Nối đất tất cả vỏ thiết bị và tạo hệ thống cân bằng điện thế − Tự động cắt nguồn của ngăn thiết bị có thể dẫn đến nguy hiểm do điện áp tiếp xúc, ƒ Bảo vệ chống tiếp xúc không cắt nguồn − Sử dụng điện áp thấp: Không sử dụng loại tự ngẫu − Mạch điện phân ly: − Bố trí vùng cấm và rào ngăn. − Sử dụng buồng đẳng thế: Các phần trong buồng được nối với nhau để không có chênh lệch điện điện áp giữa hai điểm bấy kỳ. • Các phương tiện an toàn điện: Găng tay cách điện, mũ bảo hiểm, ủng cách điện, bộ chỉ điện áp, tiếp địa di động, cọc tiêu biển báo. THÁI NGUYÊN 7-2013 51 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá 5.4 Bảo vệ nối đất. • Khái niệm, định nghĩa: + Hệ thống nối đất: Tập hợp các cực tiếp địa và dây nối đất có nhiệm vụ truyền dẫn dòng điện xuống đất. Hệ thống nối đất bao gồm nối đất tự nhiên và nhân tạo. + Cực tiếp địa: Cọc bằng kim loại dạng tròn, ống hoặc thép góc dài 2- 30m đóng sâu trong đất. Các cọc này được nối với nhau bằng phương pháp hàn. + Hệ thống nối đất tự nhiên: Hệ thống các thiết bị, công trình ngầm bằng kim loại có sẵn trong lòng đất như các cầu kiện bê tông cốt thép, các hệ thống dẫn bằng kim loại, vỏ cáp ngầm. + Hệ thống nối đất nhân tạo: Bao gồm các cực tiếp địa bằng thép hoặc đồng, nối liên kết bởi các thanh giằng. Hai loại nối đất: + Nối đất làm việc: Là hệ thống nối đất mà sự có mặt của nó là điều kiện tối cần thiết để các thiết bị làm việc bình thường như nối đất điểm trung tính của máy biến áp, nối đất các thiết bị chống sét vv... + Nối đất bảo vệ là Hệ thống nối đất với mục đích loại trừ nguy hiểm khi có sự tiếp xúc với người và các phần tử nình thường không mang điện nhưng có thể bị nhiễm điện bất ngờ do những nguyên nhân nào đó. Ví dụ nối đất vỏ máy, khung máy, vỏ thiết bị... • Đặc điểm của quá trình phân tán dòng điện trong đất Mật độ dòng điện đi vào đất là mật độ dòng điện tính trên một đơn vị diện tích của nửa bề mặt hình cầu Sc/2 được tính theo biểu thức 22 2 2 2 c dd c d r I D I S JJ ππ === A/m 2 rc là bán kính tiếp địa Ở 1 điểm cách tiếp địa 1 khoảng x, mật độ dòng điện sẽ là 22 r I J dx π= A/m 2 Cường độ điện trường tại điểm này Ex=Jxρ = 22 r I d π V/m trong đó Id dòng điện chạy trong đất A ρ điện trở suất của đất Ω.m độ rơi điện áp trong dải đất dx là: xxx dEd =ϕ THÁI NGUYÊN 7-2013 52 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá Điện thế tại điểm xét có dạng phương trình hypecbol ∫∫ ∞∞ === x d x d xx r I x dxId ππ ρϕϕ 22 2 Giá trị điện thế cực đại trên cực tiếp địa ứng với bán kính của cực tiếp địa rc được xác định r I d πϕ 2max = Vùng đất cách cực tiếp địa 20m trở lên được coi là vùng điện thế zero có ϕ = 0 Với OM<ON O là tâm điểm dòng điện tiếp xúc thì UtxM=ϕmax-ϕM UtxN=ϕmax-ϕN Nếu N nằm cách tâm 20m thì ϕ N= 0 và khi đó điện áp tiếp xúc sẽ lớn nhất Như vậy: Khi người ở càng gần vị trí nơi tiếp địa thì điện áp bước sẽ càng cao Người ở vị trí càng gần tiếp địa thì chạm vào thiết bị thì điện áp tiếp xúc sẽ nhỏ hơn với vị trí xa. • Vai trò của bảo vệ nối đất Id Rd Ing Rng Rdn Rph Rdn Rd Rph Rdn Rtd Rng ` THÁI NGUYÊN 7-2013 53 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá Khi có ngắn mạch chạm mass sẽ có dòng điện sự cố chạy trong mạch kín Id xác định theo biểu thức phdntd ph d RRR U I ++= trong đó Uph là điện áp pha V Rtd điện trở tương đương dng dng td RR RR R += Rng điện trở cơ thể người Ω Rd điện trở hệ thống nối đất bảo vệ Rdn điện trở hệ thống nối đất nguồn Rph điện trở dây pha giá trị điện áp đặt trên cơ thể người là Utx = Id.Rtd dòng điện chạy qua cơ thể người Ing=Utx/Rng Thay giá trị Utx vào và thực hiện biến đổi chúng ta có dng dd ng tdd ng RR RI R RII +== Có nghĩa là: dòng điện chạy qua cơ thể người phụ thuộc vào điện trở của hệ thống nối đất bảo vệ Rd. Trong thực tế cần tính toán sao cho Rd có giá trị đảm bảo an toàn cho người vận hành. • Cấu trúc của hệ thống nối đất Hai kiểu nối đất + Nối đất ngoại biên và + Nối đất bao quanh: Ở loại nối đất bao quanh trường phân bố dòng điện từ các cực tiếp địa đan vào nhau do đó điện thế tại điểm bất kỳ trên mặt đất bên trong khung tiếp địa khá cao nhưng hiệu điện thế giữa các điểm trên lãnh thổ bên trong khung của hệ thống nối đất lại giảm do đó điện áp tiếp xúc sẽ không lớn. Giá trị điện áp tiếp xúc trong trường hợp nối đất bao quanh nhỏ hơn so với trường hợp nối đất ngoại biên do đó dòng điện chạy qua cơ thể người khi tiếp xúc với vỏ bị nhiễm điện sẽ nhỏ hơn trường hợp nối đất ngoại biên. THÁI NGUYÊN 7-2013 54 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá Các thanh thép nối đất được nối theo kiểu mạng lưới để san bằng điện áp gọi là nối đất đẳng thế. • Tính toán nối đất Tính toán nối đất theo điện trở nối đất yêu cầu Tính toán với đất đồng nhất 1. Xác định điện trở yêu cầu của hệ thống nối đất Giá trị điện trở nối đất phải đủ nhỏ cho điện áp tiếp xúc không vượt quá giới hạn cho phép. d L yc I UR = Ω Id dòng điện ngắn mạch trong đất A UL điện áp tính toán có giá trị UL ≤ Ucp Ucp giá trị điện áp tiếp xúc cho phép phụ thuộc vào thời gian cắt bảo vệ với mạng điện áp cao áp Ucp = 250V. Nếu hệ thống nối đất được xây dựng chung cho cả cao áp và hạ áp thì Ucp = 125V. Nếu có sử dụng thiết bị tự động cắt bảo vệ thì giá trị của Ucp theo bảng Điện áp tiếp xúc cho phép phụ thuộc vào thời gian cắt tc 0.3 0.2 0.007 0.004 Ucp V 50-120 120-230 230-400 >400 Nếu dòng điện ngắn mạch chạy trong đất có giá trị lớn hơn 500A thì điện trở của hệ thống nối đất Ryc ≤ 0.5 Ω. Ryc tính ra không được lớn hơn 10Ω. Với các trạm biến áp tiêu thụ, giá trị điện trở nối đất phụ thuộc công suất định mức của trạm. Điện trở nối đất cho các khu nhà ở nằm trong giới hạn 4-30Ω, phụ thuộc điện áp cung cấp. Với mạng điện 380/220V Rd ≤ 10 Ω. 2. Xác định điện trở nối đất nhân tạo Có thể sử dụng các công trình ngầm như ống dẫn bằng kim loại các cấu kiện hệ thống cốt thép vỏ cáp, nền móng để làm hệ thống nối đất; tuy nhiên cấm dùng các đường ống dẫn nhiên liệu để làm hệ thống nối đất. Giá trị điện trở của các công trình trên là nối đất tự nhiên, giá trị thực của nó đo trực tiếp như đo tiếp địa. Nếu giá trị này ≤ Ryc thì không cần phải xây dựng thêm hệ thống nhân tạo. Trong trường hợp ngược lại cần tiến hành xác định giá trị điện trở tiếp địa nhân tạo yctn yctn nt RR RR R −= . Ω. Rtn là R tự nhiên THÁI NGUYÊN 7-2013 55 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá 3. Chọn điện cực tiếp địa và xác định điện trở của chúng Điện cực tiếp địa làm bằng thép tròn, thép ống hoặc thép góc, được đóng sâu trong đất và được nối liên kết với nhau bởi các thanh nối dẹt nằm ngang. Điện trở của cọc tiếp địa phụ thuộc điện trở suất của đất và chiều dài của cọc. Chỉ áp dụng cọc dài khi điện trở suất của đất suất của đất lớn. Điện trở của một số dạng cọc tiếp địa cho trong bảng Điện cực và đặc điểm Sơ đồ bố trí Biểu thức tính Cọc bằng thép tròn đường kính d chiều dài l chôn thẳng đứng cách mặt đất h (m). Điện trở suất của đất ρ (Ωm). hl hl d l l Rdc 7 74ln 2 12(ln 2 + ++= π ρ Cọc bằng thép tròn đường kính d chiều dài l chôn thẳng đứng đầu trên sát mặt đất. d l l Rdc 4ln 2π ρ= Thanh ngang dẹt có bề dài L rộng b nằm cách mặt đất ở độ sâu h (m) bh L L Rnga 5.1(lnπ ρ= Thanh ngang dẹt tròn đường kính d có bề dài L nằm cách mặt đất ở độ sâu h (m). )5.1(ln dh L L Rnga π ρ= Lưới nối đất diện tích Fnd = a'xb' với tổng chiều dài các thanh ngang L=n1,a'+n2.b' n2 và n1 là số thanh ngang theo chiều dọc )] 201 1 1( 20 11[ nd nd luo Fh FLi R + ++= ρ THÁI NGUYÊN 7-2013 56 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá và chiều rộng. Hệ thống gồm n tia tròn đường kính dài l m kết sao đặt gần mặt đất. )ln()414.3ln(ln)1()( )(14ln nnnN nN d L nl Rsao −−≈ ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +−= π ρ Tấm bản diện tích F (m2) chôn thẳng đứng trong đất. F Rtb ρ25.0= Diện tích nối đất Fnd = a'xb' được xác định trêb cơ sở mặt bằng của vùng được tính toán nối đất. Có thể ước lượng gần đúng theo biểu thức 2 2 436.0 yc nd R F ρ Điện trở của thanh thép góc bản rộng b cũng được xác định tương tự như thép tròn nhưng thay d=0.95b. 4. Xác định số lượng điện cực cần thiết khi chưa tính đến thanh nối ngang. nt dc R Rn =1 5. Xác định điện trở của hệ thống nối đất có tính đến điện trở của các thanh nối ngang 6. Xác định số lượng điện cực chính thức 7. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của hệ thống nối đất Tính toán nối đất trong các trường hợp hai lớp đất khác nhau Tính toán nối đất theo điện tiếp xúc và điện áp bước cho phép Đo điện trở nối đất + Điện trở của đất phụ thuộc vào loại đất, độ ẩm và nhiệt độ môi trường. + Nó thay đổi theo mùa. Để đảm bảo an toàn điện trở của hệ thống nối đất phải nhỏ và ổn định trong giới hạn cho phép. + Độ ẩm của đất ổn định ở độ sâu nhất định do đó nên đặt hệ thống nối đất đến mức sâu có thể • Phương pháp đo điện trở suất của đất Đo điện trở suất của đất thực hiện theo phương pháp 4 cực "phương pháp Wenner". Theo phương pháp này điện trở suất của đất ρ=2πaR Ωm THÁI NGUYÊN 7-2013 57 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá ρ là điện trở suất của đất a: khoảng cách giữa các cọc R điện trở hiển thị trên thiết bị đo + Cắm 4 cực thăm dò thẳng hàng cách đều nhau a mét. Giá trị của a phụ thuộc độ sâu thử nghiệm. + Các cọc thăm dò không đóng sâu quá 1/3 khoảng cách giữa chúng. 3a V a/2 h=3/4a a aa • Đo điện trở nối đất Có nhiều phương pháp. Các phương pháp thông dụng như sau o Phương pháp 3 cực + Phương pháp này áp dụng trên cơ sở đo điện áp, dòng điện và xác định độ dẫn của đất. + Khi dòng điện đi vào đất trước hết nó chạy qua điện trở tiếp xúc của hệ thống nối đất. Tồn tại quanh mỗi điện cực nối đất 1 vùng ảnh hưởng. + Để đo diện trở nối đất cần áp dụng 1 điện cực phụ ngoài vùng ảnh hưởng gọi là cọc thăm dò. + Ba cực sử dụng trong quá trình đo là E, S và H. + Volt mét sử dụng đo hiệu điện thế giữa E và S (UES) + Ampe mét đo dòng điện giữa các cực nối đất E và H (IEH). Điện trở nối đất xác định theo định luật Ôm RE=UES/IEH. + S phải đặt ngoài vùng ảnh hưởng: theo kinh nghiệm khoảng cách từ cực phụ S đến E là 62% khoảng cách giữa các cực E và H. Phương pháp 62%. + Phép đo tiến hành lần đầu với cực phụ S ở 1 phía và lần 2 ở phía đối diện. Nếu kết quả của 2 phép đo còn khác nhau thì có nghĩa là vị trí của S còn trong vùng ảnh hưởng, cần tăng khoảng cách và đo lại THÁI NGUYÊN 7-2013 58 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá Vùng ảnh hưởng của các điện cực E và H o Phương pháp 2 cực Trong trường hợp không thể hoặc rất khó mắc các cực tiếp địa có 1 số thiết bị cho phép thực hiện phép đo 2 cực của điện trở hoặc mạch vòng. Để thực hiện cần sử dụng 1 cực tiếp địa điện trở như ống dẫn nước chẳng hạn. Ống dẫn kim loại cần để được cách riêng và không có chỗ nối cách điện. o Phương pháp không dùng điện cực + Phương pháp dựa trên cơ sở là trong thiết bị với nhiều hệ thống mắc song song điện trở nối đất của hệ thống chúng luôn nhỏ hơn điện trở nối đất của các hệ thống thành phần mà ta cần đo. + Điện trở nối đất của hệ thống mà R1 R2...Rn rất nhỏ. Trong thực tế sai số phép đo của Rx có thể bỏ qua. + Ampe kìm thứ nhất cấp vào 1 điện áp, trong khi đó ampekìm thứ 2 đo dòng điện chạy qua. Điều đó cho phép đo dòng và áp đồng thời và do đó tính được điện trở Rx. Phương pháp đo điện trở bằng ampe kìm thường áp dụng với hệ thống nối đất được xât dựng với nhiều thiết bị song song. • Đo điện trở nối đất của thiết bị đang hoạt động: Sử dụng các thiết bị chuyên dụng trang 200 và 201[1] đo điện trở nối đất của thiết bị đang hoạt độngvà điện trở của cột cao thế, của trạm biến áp. • Giảm điện trở của hệ thống nối đất + Sử dụng các tiếp địa tăng cường: Dùng các cọc có mạ đồng, thành phần thép hàm lượng cac bon thấp. Đóng sâu đến hàng chục mét + Sử dụng dung dịch hoá chất: dùng bột MEG (More Effective Grounding) gồm than chì xi măng pooc lăng và 1 số hoá chất khác. THÁI NGUYÊN 7-2013 59 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá Thực hiện: Rải trực tiếp bột MEG trong khu vực của hệ thống tiếp địa hoặc pha nước sạch tưới. Giải pháp dùng MEG đặc biệt hiệu quả với các vùng sỏi đá, vùng núi cao. Các bài tập tính toán nối đất từ trang 203 đến 212 tài liệu [1] 5.5 Bảo vệ nối dây trung tính và nối đất lặp lại. Một trong các giải pháp bảo vệ có hiệu quả là nối dây trung tính hay còn gọi là nối không. Nếu chỉ sử dụng nối đất làm phương tiện bảo vệ duy nhất thì sẽ rất nguy hiểm vì khi có ngắn mạch chạm mass dòng điện sẽ chạy qua mạch vòng của điện nối đất nguồn và điện trở nối đất bảo vệ của thiết bị có giá trị không lớn không thể làm các thiết bị cắt bảo vệ tác động do đó điện áp lưu trên vỏ thiết bị có thể gây nguy hiểm khi tiếp xúc.do đó 5.5.1. Vai trò của bảo vệ nối dây trung tính Bảo vệ nối dây trung tính là biện pháp nối vỏ thiết bị và các phần kim loại không mang điện với dây không nhằm tạo ra dòng ngắn mạch 1 pha khi có sự chạm mass để làm thiết bị bảo vệ (cầu chảy, aptomat) tác động cắt nguồn cung cấp cho thiết bị do đó đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Như vậy hiệu quả của bảo vệ nối dây trung tính là giảm thời gian tác động của dòng điện đối với cơ thể người. ` a) Sơ đồ nối đất bảo vệ b) Sơ đồ bảo vệ nối dây trung tính Rò ra vỏ dòng Id không lớn vì qua điện trở Dòng Id lớn chập pha nếu rò điện hình a) Khi có chạm mass dòng Id sẽ là ddn k d RR UI += Uk điện áp trên vỏ thiết bị so với đất. Dòng Ik thường nhỏ nên không làm thiết bị bảo vệ tác động do đó luôn tồn tại điện áp trên vỏ. Để khắc phục vỏ thiết bị được nối với dây trung tính, lúc này sự rò điện ra vỏ dẫn đến ngắn mạch 1 pha với dòng Ik đủ lớn làm cho thiết bị bảo vệ cắt nguồn, đảm bảo an toàn. Nhưng nối vào dây không nào? THÁI NGUYÊN 7-2013 60 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá Trong mạng điện có bảo vệ nối không (nối dây trung tính) người ta phân biệt: + dây không làm việc (dây N) và + dây không bảo vệ (PE) Dây không bảo vệ nối vỏ thiết bị với dây trung tính của nguồn; nó chỉ làm nhiệm vụ bảo vệ Dây không làm việc dùng để cung cấp điện năng cho thiết bị. Nó cũng được nối với trung tính của nguồn nhưng có thể qua cầu chảy hoặc aptomat. Không được dùng dây không làm việc thay cho dây không bảo vệ vì khi cầu chảy đã cháy thì vỏ thiết bị có thể nhiễm điện áp pha rất nguy hiểm. Tiết diện tối thiểu mm2Dây dẫn đồng nhôm Dây trần 4 6 Dây bọc cách điện 1 2 Lõi cáp và dây dẫn nhiều sợi chung với dây pha 1 2 Trên dây N có cầu chảy. Khi chạm mass cầu chảy đứt trên vỏ có điện áp pha. Nối dây trung tính được thực hiện từ mạng điện xoay chiều 42 V và không quá 380V. Với mạng điện 1 chiều từ 110V-440V. Dây bảo vệ rất quan trọng cần kiểm tra thường xuyên. Giá trị tối thiểu của tiết diện THÁI NGUYÊN 7-2013 61 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá 5.5.2. Điều kiện thực hiện bảo vệ nối dây trung tính + Ik ≥ ktcIa ktc và Ia là hệ số tin cậy và dòng khởi động của thiết bị bảo vệ ktc = 3 với cầu chảy và 1.25 với aptomat Ia = kB In In dòng định mức của aptomat kB hệ số Loại aptomat Z B C D MA Bảo vệ Mạch điện từ Máy phát Thiết bị chung Động cơ MBA Chỉ có cuộn điện từ kB 2.4-3.6 3-5 5-10 10-14 12 THÁI NGUYÊN 7-2013 62 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá THÁI NGUYÊN 7-2013 63 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá THÁI NGUYÊN 7-2013 64 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá THÁI NGUYÊN 7-2013 65 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá Ik tính gần đúng C ph K R U I 8.0= Rc tổng trở mạch vòng dây pha, trung tính Rc =Rph + RT Fph LRph ρ= T T F LR ρ= ρ=18.8Ωmm2/km với dây đồng và ρ=31.5Ωmm2/km với dây nhôm Fph và FT là tiết diện dây dẫn pha và dây dẫn trung tính bảo vệ. 5.5.3. Nối đất lặp lại Trang 215-224 [2] THÁI NGUYÊN 7-2013 66 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá THÁI NGUYÊN 7-2013 67 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá THÁI NGUYÊN 7-2013 68 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá THÁI NGUYÊN 7-2013 69 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá THÁI NGUYÊN 7-2013 70 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá THÁI NGUYÊN 7-2013 71 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG PHẠM ĐỨC LONG Khoa Công nghệ tự động hoá 5.6 Cắt bảo vệ, Thiết bị tự động cắt bảo vệ RCD (Residual Current protect Device) là thiết bị cắt bảo vệ phản ứng theo dòng so lệch cùng các cơ cấu bảo vệ quá dòng thuộc lại bảo vệ phụ trách tai nạn tiếp xúc gián tiếp trong hệ thống điện, được thực hiện bằng cách tự động cắt nguồn cung cấp. Nguyên lý hoạt động của thiết bị − Khối quan trọng nhất là máy biến dòng so lệch làm nhiệm vụ cảm biến dòng điện. − Bộ phận khởi động 2 thực hiện với rơle điện từ nhạy cảm tác động trực tiếp hoặc cấu thành điện tử. − Cơ cấu thừa hành 3 gồm các nhóm tiếp điểm với cơ cấu truyền động. Cấu tạo của RCD: 1. Máy biến dòng so lệch 2. Bộ phận khởi động 3. Cơ cấu chấp hành 4. Mạch thử Thiết bị RCD: nguyên lý hoạt động và cấu tạo thực Ở chế độ bình thường khi không có dòng so lệch-dòng điện rò, dòng điện phụ tải chạy trong dây dẫn xuyên qua cửa sổ mạch từ của máy biến dòng