ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT AN TOÀN ĐIỆN NGUYỄN CAO TRÍ 2017 AN TỒN ĐIỆN LỜI NĨI ĐẦU An tồn lao động nói chung an tồn điện nói riêng kỹ thiếu công việc ngày ngƣời lao động Ngày nay, với trình phát triển ngày nhanh khoa học kỹ thuật, vấn đề đƣợc quan tâm Đối với nhân viên kỹ thuật điện cán quản lý điện an toàn điện vấn đề đƣợc đặt lên hàng đầu Xuất phát từ việc phải có tài liệu giảng dạy phù hợp với điều kiện giảng dạy học tập riêng Trƣờng Đại học Thủ Dầu Một Chúng tơi biên soạn “Sách tham khảo An tồn điện” nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho giảng viên sinh viên khoa trƣờng việc dạy học học phần Sách tham khảo An toàn điện nhằm trang bị cho sinh viên ngành Kỹ thuật ( Kỹ thuật điện, Điện công nghiệp, Điện – Điện tử, Viễn thông, xây dựng…) kiến thức an toàn điện nhằm bảo đảm an toàn cho ngƣời, thiết bị cơng trình sử dụng vận hành thiết bị điện, điện tử mạng điện khác Hình thành kỹ lắp đặt, sử dụng vận hành thiết bị điện, điện tử quy cách Tạo cho sinh viên ý thức an toàn hết hoạt động, thao tác liên quan đến điện Nội dung sách tham khảo gồm chƣơng với mục đích nhƣ sau: Chương 1: Phân tích, cung cấp cho sinh viên thuật ngữ, khái niệm ban đầu mơn học An tồn điện nhƣ: tƣợng điện giật, điều kiện xảy tƣợng điện giật, dòng điện giới hạn, điện áp cho phép… Chương 2: Phân tích, so sánh dòng điện chạy qua thể ngƣời nhiều loại mạng điện khác đề xuất biện pháp bảo vệ Chương 3: Phân tích ƣu nhƣợc điểm, tính phạm vi ứng dụng hệ thống nối đất chuẩn Phân tích biện pháp bảo vệ an toàn tránh tiếp xúc trực tiếp gián tiếp Chương 4: Phân tích tình trạng điện áp cao xâm nhập điện áp thấp, ảnh hƣởng tình trạng xâm nhập điện áp đến thiết bị ngƣời vận hành, biện pháp bảo vệ Chương 5: Phân tích hình thành tĩnh điện, tác hại biện pháp bảo vệ Chương 6: Phân tích tác hại trƣờng điện từ tần số cao cực cao đến thể ngƣời, biện pháp bảo vệ Chương 7: Phân tích hình thành tƣợng sét, tác hại biện pháp bảo vệ chống sét đánh trực tiếp, chống sét lan truyền, cảm ứng cho cơng trình dân dụng cơng nghiệp Sách tham khảo an toàn điện đƣợc biên soạn dựa sở kế thừa tài liệu an toàn điện, Hƣớng dẫn lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC Schneider… Nguyễn Cao Trí Trang AN TỒN ĐIỆN Tác giả xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp q báu q thầy Khoa Điện –Điện tử, Trƣờng Đại học Thủ Dầu Một Mặt dù cố gắng sƣu tập, chọn lọc, biên soạn nhƣng chắn sách khơng khỏi cịn nhiều khuyết điểm Rất mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến đồng nghiệp bạn đọc để sách ngày hồn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Điện – Điện tử, Trƣờng Đại Học Thủ Dầu Một; Số 6, Trần Văn Ơn, Phú Hòa, Thủ Dầu Một, Bình Dƣơng Xin chân thành cảm ơn! Tác giả Nguyễn Cao Trí Nguyễn Cao Trí Trang AN TỒN ĐIỆN MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU Chƣơng CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ AN TOÀN ĐIỆN .9 1.1 KHÁI NIỆM VỀ AN TOÀN ĐIỆN 1.1.1 Các thuật ngữ an toàn điện 1.1.2 Hiện tƣợng điện giật (electric shock) 1.1.3 Điều kiện xảy tƣợng điện giật 10 1.1.4 Các tai nạn điện thƣờng xảy 10 1.1.5 Các số liệu thống kê tai nạn điện 11 1.1.6 Nguyên nhân xảy tai nạn điện 11 1.2 CÁC TÁC HẠI KHI CĨ DỊNG ĐIỆN QUA NGƢỜI 12 1.3 CÁC YẾU TỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA CƠ THỂ NGƢỜI 14 1.3.1 Biên độ dòng điện 14 1.3.2 Ảnh hƣởng đƣờng dòng điện qua ngƣời: 16 1.3.3 Ảnh hƣởng tần số 17 1.3.4 Thời gian dòng điện qua thể 18 1.4 ĐIỆN ÁP CHO PHÉP UCP: 18 1.5 HIỆN TƢỢNG DÒNG ĐIỆN ĐI TRONG ĐẤT (Iđ) 19 1.6 ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC (Utx) 21 1.7 ĐIỆN ÁP BƢỚC (Ub) 23 1.8 CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH KHI XẢY RA TAI NẠN ĐIỆN 23 1.9 PHƢƠNG PHÁP HÀ HƠI THỔI NGẠT KẾT HỢP ÉP TIM NGOÀI LỒNG NGỰC 26 1.10 CÁC SAI LẦM KHI CẤP CỨU NGƢỜI BỊ ĐIỆN GIẬT: 28 1.11 CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG NGỪA ĐIỆN GIẬT 29 Chƣơng PHÂN TÍCH AN TỒN TRONG CÁC MẠNG ĐIỆN 38 2.1 MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN 38 2.1.1 Mạng không nối đất 38 2.1.2 Mạng có nối đất 42 2.1.3 Mạng cách điện với đất có điện dung lớn 45 Nguyễn Cao Trí Trang AN TỒN ĐIỆN 2.2 MẠNG BA PHA 47 2.2.1 Mạng ba pha có trung tính nối đất trực tiếp 47 2.2.2 Mạng ba pha khơng nối đất trung tính 48 Chƣơng BẢO VỆ CHỐNG ĐIỆN GIẬT VÀ BẢO VỆ CHỐNG HỎA HOẠN DO ĐIỆN 52 3.1 CÁC LOẠI SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT 52 3.1.1 Sơ đồ IT 52 3.1.2 Sơ đồ TT 54 3.1.3 Sơ đồ TN 54 3.2 BẢO VỆ CHỐNG ĐIỆN GIẬT DO TIẾP XÚC TRỰC TIẾP 61 3.2.1 Bảo vệ cách bọc cách điện phần mang điện 61 3.2.2 Bảo vệ rào chắn hộp cách điện 62 3.2.3 Bảo vệ vật cản 62 3.2.4 Bảo vệ cách đặt tầm với 62 3.2.5 Bảo vệ dự phòng bổ sung thiết bị bảo vệ theo dòng điện dƣ (RCD) 63 3.3 BẢO VỆ CHỐNG ĐIỆN GIẬT DO TIẾP XÚC GIÁN TIẾP 71 3.3.1 Bảo vệ cách nối đất vỏ thiết bị 72 3.3.2 Bảo vệ cách tự động cắt nguồn cung cấp điện 77 3.3.3 Bảo vệ cách sử dụng thiết bị cách điện cấp II 95 3.3.4 Bảo vệ thảm tƣờng cách điện 95 3.3.5 Bảo vệ cách sử dụng mạch điện cách ly 96 3.3.6 Bảo vệ mạng đẳng chỗ 97 3.3.7 tiếp Bảo vệ đồng thời chống điện giật tiếp xúc trực tiếp tiếp xúc gián 97 3.3.8 Bảo vệ cố chạm đất (GFP) 98 3.4 BẢO VỆ CHỐNG HỎA HOẠN DO NGUYÊN NHÂN ĐIỆN 99 3.4.1 Dây dẫn điện bị ngắn mạch 99 3.4.2 Dây dẫn điện bị tải 99 3.4.3 Các mối nối không chặt 100 3.4.4 Hình thành đƣờng rò điện 100 3.4.5 Lựa chọn sơ đồ nối đất không thích hợp 104 3.4.6 Đề phòng tai nạn điện hỏa hoạn sử dụng điện 105 Nguyễn Cao Trí Trang AN TỒN ĐIỆN 3.5 TÍNH TỐN VÀ ĐO ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT 106 3.5.1 Loại nối đất: 106 3.5.2 Các kiểu nối đất: 107 3.5.3 Cách tính tốn trị số điện trở nối đất (Rnđ) 108 3.5.4 Phƣơng pháp đo điện trở nối đất 115 Chƣơng BẢO VỆ AN TOÀN KHI ĐIỆN ÁP CAO XÂM NHẬP ĐIỆN ÁP THẤP .119 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG 119 4.2 PHÂN TÍCH NGUY HIỂM KHI CÓ SỰ XÂM NHẬP ĐIỆN ÁP 120 4.2.1 Mạng hạ áp có trung tính nối đất trực tiếp 120 4.2.2 Mạng hạ áp có trung tính cách điện với đất 121 4.3 CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ 121 4.3.1 Mạng hạ áp có trung tính nối đất trực tiếp 121 4.3.2 Mạng hạ áp có trung tính cách điện với đất 123 4.3.3 Biện pháp bảo vệ cho máy biến áp có điện áp thứ cấp U ≤ 1000V 125 Chƣơng ĐỀ PHÒNG TĨNH ĐIỆN 128 5.1 SỰ HÌNH THÀNH TĨNH ĐIỆN 128 5.2 CÁC TÍNH CHẤT 129 5.3 PHÂN LOẠI VẬT LIỆU THEO KHẢ NĂNG TÍCH ĐIỆN 131 5.4 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA ĐIỆN TÍCH TĨNH ĐIỆN 133 5.5 VẬT CHẤT VÀ TĨNH ĐIỆN 133 5.6 HIỆN TƢỢNG PHĨNG ĐIỆN TÍCH TĨNH ĐIỆN 134 5.7 NHỮNG SỰ CỐ DO ĐIỆN TÍCH TĨNH ĐIỆN 135 5.7.1 Những vấn đề liên quan đến chất lƣợng sản phẩm làm giảm tốc độ sản xuất 135 5.7.2 Tác hại bụi 136 5.7.3 Gây tổn thƣơng cho ngƣời 136 5.7.4 Các tƣợng cháy nổ 136 5.7.5 Tác hại kỹ thuật in 136 5.8 NHỮNG MỐI NGUY HIỂM CỦA TĨNH ĐIỆN TRONG CÔNG NGHIỆP 137 5.11.1 Công nghiệp điện tử 137 5.11.2 Vận chuyển thóc gạo 138 5.11.3 Ngành công nghiệp xăng dầu 139 Nguyễn Cao Trí Trang AN TỒN ĐIỆN 5.11.4 Cơng nghiệp hóa học 142 5.11.5 Công nghiệp dệt cao su 142 5.11.6 Bệnh viện 143 5.11.7 Dây đai kéo 143 5.9 NHỮNG MỐI NGUY HIỂM TỪ THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ MẠNG ĐIỆN 144 5.9.1 Máy biến áp 144 5.9.2 Đƣờng dây truyền tải điện cao 144 CÁC BIỆN PHÁP ĐỀ PHÒNG 147 5.10 5.11 CHẤT KHỬ TĨNH ĐIỆN VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TRUNG HÒA ĐIỆN 149 Chƣơng AN TOÀN KHI LÀM VIỆC Ở TẦN SỐ CAO 154 6.1 SỰ HÌNH THÀNH TRƢỜNG ĐIỆN TỪ TẦN SỐ CAO 154 6.2 ẢNH HƢỞNG CỦA TRƢỜNG ĐIỆN TỪ TẦN SỐ CAO ĐẾN CƠ THỂ CON NGƢỜI 156 6.2.1 Các đặc điểm 156 6.2.2 Các tác hại 157 6.3 ĐIỆN TỪ TRƢỜNG TẦN SỐ RADIO 157 6.3.1 Ngành, nghề, công việc tiếp xúc: 157 6.3.2 Biện pháp an toàn: 158 6.4 BỨC XẠ ION HỐ (TIA PHĨNG XẠ) 158 6.4.1 Ngành nghề, công việc tiếp xúc 158 6.4.2 Tính nguy hiểm xạ thƣờng gặp 159 6.4.3 Tác hại đến sức khoẻ 159 6.4.4 Biện pháp an toàn 159 6.5 BỨC XẠ TỬ NGOẠI 160 6.5.1 Ngành, nghề, công việc tiếp xúc: 160 6.5.2 Tác hại đến sức khoẻ 161 6.6 BỨC XẠ HỒNG NGOẠI 161 6.6.1 Ngành, nghề, công việc tiếp xúc 161 6.6.2 Tác hại đến sức khoẻ 161 6.6.3 Biện pháp an toàn 162 6.7 CÁC BIỆN PHÁP AN TOÀN CHUNG KHI LÀM VIỆC TRONG TRƢỜNG ĐIỆN TỪ TẦN SỐ CAO VÀ CỰC CAO 162 Chƣơng BẢO VỆ CHỐNG SÉT 165 Nguyễn Cao Trí Trang AN TỒN ĐIỆN 7.1 HIỆN TƢỢNG SÉT 165 7.2 TÁC HẠI CỦA SÉT 166 7.3 BẢO VỆ CHỐNG SÉT ĐÁNH TRỰC TIẾP 167 7.3.1 Kim thu sét Franklin 169 7.3.2 Dây thu sét 183 7.4 BẢO VỆ CHỐNG SÉT CẢM ỨNG VÀ LAN TRUYỀN 188 7.4.1 Chống sét van (LA: Lightning Arrester) 189 7.4.2 Bộ lọc xung (SRF : Surge Reduction Filter) 191 7.4.3 Chống sét thông minh 192 7.4.4 Đặt thiết bị chống sét lan truyền cảm ứng sơ đồ TN 195 7.4.5 Đặt thiết bị chống sét lan truyền cảm ứng sơ đồ TT 196 7.4.6 Đặt thiết bị chống sét lan truyền cảm ứng sơ đồ IT 198 TÀI LIỆU THAM KHẢO .202 Nguyễn Cao Trí Trang AN TỒN ĐIỆN Chƣơng CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ AN TOÀN ĐIỆN 1.1 KHÁI NIỆM VỀ AN TOÀN ĐIỆN 1.1.1 Các thuật ngữ an tồn điện An tồn điện: Tình trạng thiết bị khơng gây tình trạng nguy hiểm điện với ngƣời lao động Kỹ thuật an toàn điện: Hệ thống biện pháp tổ chức kỹ thuật, phƣơng tiện nhằm bảo vệ ngƣời khỏi bị tai nạn điện Tai nạn điện: Tác động có hại nguy hiểm dòng điện, hồ quang điện, trƣờng điện từ tĩnh điện lên thể ngƣời Chấn thương điện: Tai nạn tác động dòng điện hồ quang điện lên thể ngƣời Thiết bị điện: Thiết bị sản xuất biến đổi, truyền dẫn, phân phối tiêu thụ lƣợng điện Chạm vỏ: Hiện tƣợng nối điện phần mang điện với phần kim loại bình thƣờng khơng mang điện thiết bị có cố Làm việc có cắt điện hồn tồn cơng việc làm thiết bị điện ngồi trời nhà đƣợc cắt điện từ phía (kể đầu vào đƣờng dây không đƣờng cáp), lối phần phân phối trời thơng sang phịng bên cạnh có điện khố cửa; trƣờng hợp đặc biệt có nguồn điện hạ áp để tiến hành cơng việc Làm việc có cắt điện phần cơng việc làm thiết bị điện trời nhà có phần đƣợc cắt điện để làm việc thiết bị điện đƣợc cắt điện hoàn toàn nhƣng lối phần phân phối trời thơng sang phịng bên cạnh có điện mở cửa Phương tiện bảo vệ cá nhân trang bị mà n gƣời đơn vi ̣công tác phải sử dụng để phịng ngừa tai nạn cho Xe chun dùng loại xe đƣơ ̣c trang b ị phƣơng tiện để sử dụng cho mu ̣c đić h riêng biê ̣t Cắ t điện cách ly phần mang điện khỏi nguồ n điện Điện hạ áp: điện áp dƣới 1000 V Điện cao áp: điện áp từ 1000 V trở lên 1.1.2 Hiện tƣợng điện giật (electric shock) Hiện tƣợng điện giật tình trạng xuất dòng điện chạy qua thể ngƣời gây nên hậu sinh học làm ảnh hƣởng tới chức thần kinh, tuần hồn, hơ hấp gây cho ngƣời bị tai nạn Nguyễn Cao Trí Trang AN TỒN ĐIỆN Khi dịng điện đủ lớn không đƣợc cắt kịp thời, ngƣời bị nguy hiểm đến tính mạng • Vật dẫn điện: vật liệu cho phép Electron dịch chuyển qua chịu tác dụng trƣờng tĩnh điện.Ví dụ nƣớc, đồng, sắt, nhơm Cơ thể ngƣời vật dẫn điện • Vật cách điện ( chất điện môi ) : vật liệu không cho phép Electron dịch chuyển qua Ví dụ nhựa, sứ, gỗ, khơng khí, chân khơng Một mạng điện làm việc bình thƣờng, dây pha thiết bị điện đƣợc cách điện với vỏ đất, ngƣời vận hành, ngƣời sử dụng không tiếp xúc đƣợc với nguồn điện Khi cách điện bị hỏng, bất cẩn, thao tác sai, ngƣời chạm vào nguồn điện 1.1.3 Điều kiện xảy tƣợng điện giật • Tiếp xúc vào nguồn điện mang điện • Hình thành mạch khép kín nguồn áp qua thể ngƣời • Dịng điện qua ngƣời có giá trị đủ lớn tồn thể với thời gian đủ lâu 1.1.4 Các tai nạn điện thƣờng xảy  Điện giật: Điện giật nguyên nhân sau:  Chạm trực tiếp: Xảy ngƣời chạm vào dây dẫn trần mang điện trạng thái làm việc bình thƣờng  Chạm gián tiếp: Xảy ngƣời chạm vào vật xuất điện áp bất ngờ hƣ hỏng cách điện Hình 1.1: Các loại chạm điện  Đốt cháy điện Trƣờng hợp đốt cháy điện xảy do:  Ngắn mạch kéo theo phát sinh hồ quang điện Nguyễn Cao Trí Trang 10 AN TỒN ĐIỆN Bƣớc 3: Chọn cấp bảo vệ, tính khoảng cách xa ứng với độ cao cần bảo vệ, chọn loại ESE Tính số lƣợng đầu thu sét cần đặt theo điều kiện bảo vệ chống sét Bƣớc 4: Vẽ phạm vi bảo vệ Ví dụ: Sử dụng đầu thu sét ESE chiều cao than đỡ 5m, bảo vệ cho cơng trình gồm khối nhà, cấp bảo vệ I Bƣớc 1: Chọn vị trí đặt tâm tịa nhà cao 25m Bƣớc 2: Các độ cao cần bảo vệ 502 + 302 = 29,5𝑚 𝑕𝑥1 = 25𝑚; 𝑕1 = 5𝑚; 𝑟1 = 𝑕𝑥2 = 10𝑚; 𝑕2 = + 15 = 20𝑚; 𝑟2 = 452 + 152 = 47,43𝑚 Bƣớc 3: Chọn đầu thu ESE hiệu Sant Elmo Với h1 = 5m; r1 = 29,15m chọn SE-9, ΔL = 30m có Rp = 38m h = 4m, cấp bảo vệ I Với h2 = 20m, SE-9, ΔL = 30m có Rp = 50m > 47,43m Bƣớc 4: Vẽ phạm vi bảo vệ 7.4 BẢO VỆ CHỐNG SÉT CẢM ỨNG VÀ LAN TRUYỀN Sét cảm ứng: sét cảm ứng bao gồm cảm ứng tĩnh điện cảm ứng điện từ Sét cảm ứng tĩnh điện thƣờng nguy hiểm cho cơng trình có chứa chất dễ cháy nổ nhƣ xăng dầu, khí đốt tác động phóng điện thứ cấp cịn sét cảm ứng điện từ nguy hiểm thiết bị đại dùng linh kiện điện tử nhạy với xung điện cơng trình bƣu điện, viễn thơng, phát truyền hình Hiện nay, nhiều quan, xí nghiệp sử dụng dây chuyền cơng nghệ đại máy móc điều khiển tự động bị nhiễu loạn điều khiển liệu khơng xác ảnh hƣởng sét (mặc dù không bị sét đánh vào khu vực sản xuất) Đặc biệt có số khối văn phòng bị hƣ hỏng đàm, máy điện thoại, máy fax có bị hƣ hỏng hàng loạt máy vi tính, liệu….Đó ảnh hƣởng cảm ứng sét thiết bị điện tử nhạy cảm dòng điện lớn sét lan truyền theo đƣờng điện Nguyễn Cao Trí Trang 188 AN TOÀN ĐIỆN nguồn hay đƣờng truyền liệu vào làm hƣ hỏng thiết bị, làm nhiễu loạn thông tin, liệu Do để tránh thiệt hại nguy hiểm kể trên, biện pháp chống sét đánh trực tiếp cần phải thực giải pháp chống sét cảm ứng sét lan truyền thiết bị điện tử nhạy cảm, máy thiết bị văn phòng (bộ đàm, máy điện thoại, máy fax, máy vi tính…) Chống sét cảm ứng : Nối đất cho thiết bị điện, cấu trúc kim loại thiết bị đƣờng ống kim loại, cấu trúc kim loại gần phải nối liên kết với để tránh phóng điện cảm ứng điện từ sét Chống sét lan truyền: Dịng điện sét lan truyền theo đƣờng cáp điện cung cấp cho sản xuất sinh hoạt lan truyền theo đƣờng truyền thông tin, liệu nhƣ đƣờng dây điện thoại, đƣờng nối mạng máy vi tính… ta phải thực biện pháp an toàn hai đƣờng mà sét lan truyền: Chống sét lan truyền đƣờng cấp nguồn điện cho thiết bị Chống sét lan truyền đƣờng truyền thông tin, liệu Hình 7.12: Sét lan truyền đường dây điện 7.4.1 Chống sét van (LA: Lightning Arrester) Hình 7.13: Lắp đặt chống sét van Nguyễn Cao Trí Trang 189 AN TOÀN ĐIỆN Chống sét van thiết bị chống sét hoàn hảo dùng để bảo vệ cho trạm biến áp, trạm phân phối máy điện khác Cấu tạo chống sét van gồm hai phần: Bên ống sứ hay chất dẻo cách điện có hình dạng kích thƣớc tùy thuộc cấp điện áp định mức sử dụng Bên ống chứa hai phần tử khe hở phóng điện điện trở phi tuyến Hình 7.14: Chống sét van Khe hở phóng điện bao gồm nhiều cặp khe hở ghép nối tiếp Mỗi cặp khe hở đƣợc chế tạo đĩa đồng mỏng dập định hình Ở đệm mica bìa cách điện dày khoảng 1mm để tạo khe hở phóng điện Mỗi chống sét van có số cặp khe hở phóng điện tùy theo nhà chế tạo thiết kế Điện trở phi tuyến gồm hình trụ trịn ghép nối tiếp Điện trở phi tuyến Vilit Tirit ZnO (thƣờng Vilit) Nguyên lý hoạt động chống sét van chủ yếu phụ thuộc vào tính chất điện trở Vilit Khi điện áp đặt lên Vilit tăng cao giá trị điện trở giảm ngƣợc lại điện áp giảm xuống điện trở tăng lên nhanh chóng Khi có điện áp đặt lên chống sét van, điện trở chống sét van nhanh chóng hạ thấp xuống tạo điều kiện để tháo hết sóng sét qua xuống đất, đến đặt lên chống sét van điện áp mạng điện trở chống sét van lại tăng lên lớn chấm dứt dòng kế tục vào thời điểm thích hợp Đồng thời tháo sét, điện áp dƣ chống sét van có giá trị nhỏ, điều đảm bảo an toàn cho thiết bị đƣợc bảo vệ Chống sét van có đặc tính tác động tƣơng đối phẳng nên chống sét van khơng có tác dụng hạ thấp biên độ mà cịn làm giảm độ dốc sóng sét Vì thế, bảo vệ chống đƣợc tƣợng xuyên kích vịng dây pha máy điện Điện trở Vilit dễ bị nhiễm ẩm thay đổi đặc tính điện làm tác dụng chống sét van, cần có biện pháp chống nhiếm ẩm cho điện trở Vilit Nguyễn Cao Trí Trang 190 AN TỒN ĐIỆN 7.4.2 Bộ lọc xung (SRF : Surge Reduction Filter) Hình 7.15: Bộ lọc xung SRF thiết bị kết hợp hai chức gồm mạch kẹp lƣợng cao mạch lọc đặc biệt, đƣợc mắc nối tiếp mạch động lực, phía nguồn vào Có khả cắt dịng xung sét cao Có khả cắt đa xung Có khả phân biệt xung sét áp điện lƣới Có kích thƣớc nhỏ gọn vỏ kim loại bọc kín an tồn cho ngƣời sử dụng thiết bị xung quanh Thiết bị cắt lọc sét đƣợc thiết kế phù hợp bảo vệ cho thiết bị điện tử nhạy cảm tránh khỏi hƣ hại gây áp đột biến, xung sét tƣợng giao thoa RF Thiết bị cắt lọc sét đƣợc thiết kế với cấp bảo vệ bên thiết bị nhƣ sau: Tầng bảo vệ sơ cấp, lọc thông thấp cuộn dây tụ điện LC bảo vệ thứ cấp Thiết bị cắt lọc sét có khả hấp thu xung áp đột biến xung sét chế độ thƣờng (pha/trung tính), chế độ ngang (trung tính/đất) từ hai hƣớng, hƣớng từ nguồn vào hƣớng từ phía đầu tải, thiết bị thích ứng lắp nguồn điện pha pha Chống sét lan truyền nguồn điện AC theo cấp: Cắt sét sơ cấp cắt lọc sét thứ cấp Thiết bị cắt lọc sét thứ cấp sử dụng công nghệ thông minh lắp nối tiếp trƣớc tải, phụ thuộc dịng tải, khơng tiêu hao điện năng, thiết bị dùng cơng nghệ thơng minh có thời gian đáp ứng < 1ns có loại sản phẩm: - pha: 10A, 20A, 32A, 40A, 63A, 125A - pha: 20A, 32A, 40A, 63A, 125A, 200A, 315A, 450A 1250A Nguyễn Cao Trí Trang 191 AN TỒN ĐIỆN Thiết bị cắt lọc sét đƣợc lắp nối tiếp trƣớc tải, phụ thuộc vào dịng tải sử dụng, lắp điểm hệ thống phân phối điện hạ thế: Tại tủ phân phối điện nhà tủ phân phối phụ cấp điện cho thiết bị điện tử nhạy cảm có cấu tạo chi tiết nhƣ sau: - Tầng bảo vệ thứ nhất: Tầng bảo vệ thứ thiết bị cắt lọc sét sử dụng cơng nghệ MOV, SAD, GDT có khả chịu đựng dòng xung sét từ 40KA, 70KA 100KA đƣợc đấu nối dây pha/trung tính để hấp thu xung áp đột biến xung sét chế độ thƣờng (pha/trung tính), xung áp đột biến thƣờng đƣợc tạo cơng tắc đóng ngắt xung nhiễu hệ thống điện - Tầng bảo vệ thứ hai: Tầng bảo vệ thứ hai thiết bị cắt lọc sét gồm cuộn dây (L) tụ điện (C) Hệ thống lọc thơng thấp LC có nhiệm vụ làm suy yếu thêm xung điện áp đƣợc cắt tầng thứ Hơn tầng lọc triệt tạp âm có tần số khoảng 800Hz nhiễu vào hệ thống phân phối điện - Tầng bảo vệ thứ ba: Tầng bảo vệ thứ ba thiết bị cắt lọc sét có khả chịu dịng sét 25KA, 40KA 70KA đƣợc đấu nối sau lọc LC, cấu tạo tƣơng tự nhƣ phần tử tầng thứ Nhiệm vụ tầng ba khơng có nhiệm vụ triệt xung điện áp lại tầng cắt, lọc bên mà triệt xung áp đƣợc tạo từ phía sau tải đóng ngắt hay khởi động thiết bị điện, chúng gây ảnh hƣởng cho thiết bị điện tử khác Chính ƣu điểm mà hãng LPI cịn gọi tầng tầng “back up” Đây điểm bật hãng LPI Úc mà hãng khác khơng có MOV tầng 7.4.3 Chống sét thông minh Chống sét thông minh giải pháp hiệu để bảo vệ đƣờng dây, cấu tạo đơn giản, khối lƣợng nhẹ, lắp đặt dễ không cần nối đất ƣu điểm bật chống sét thơng minh Đây xem thiết bị đơn giản nhƣng hiệu chống sét, vận hành lƣới điện liên tục đảm bảo tin cậy cung cấp điện cho lƣới điện 7.4.3.1 Cấu tạo chống sét thông minh Hiện lƣới điện phân phối thƣờng dùng loại chống sét van, chống sét ống để bảo vệ chống sét cho đƣờng dây thiết bị Các loại chống sét lắp đặt phải nối đầu với dây dẫn đầu lại phải nối đất qua cọc tiếp đất Hệ thống nối đất phải có hệ số điện trở đất nhỏ theo qui định Việc vừa tốn chi phí vật liệu nhân cơng, đặc biệt vùng đất khơ chi phí để đạt hệ số điện trở đất thƣờng tốn Công nghệ giới thiệu loại chống sét thông minh lắp đặt bảo vệ cho thiết bị hay đƣờng dây khơng cần nối đất Chống sét có cấu tạo nhƣ Hình 7.16: Nguyễn Cao Trí Trang 192 AN TỒN ĐIỆN Hình 7.16: Cấu tạo chống sét thơng minh A: Cực thu sét B: Buồng thoát hồ quang C: Khung bắt chống sét D: Lớp điện cực E: Lớp chịu nhiệt F: Thân nhựa silicon 7.4.3.2 Nguyên lý làm việc chống sét thông minh Chống sét thông minh thƣờng dùng cho đƣờng dây không đến 24kV, bảo vệ áp dòng điện sét, vận hành nhiệt độ mơi trƣờng từ -600C đến 400C Khi có dịng sét lan truyền đƣờng dây, điện áp dòng điện cao từ sét tác động đến chống sét với thời gian nhanh dƣới 10ms Khi chống sét thơng minh tích tụ điện áp giải phóng điện thành hồ quang điện thoát ngồi qua buồng hồ quang lổ hồ quang Hình 7.17: Ngun lý làm việc chống sét thơng minh Nguyễn Cao Trí Trang 193 AN TỒN ĐIỆN 7.4.3.3 Lắp đặt Chống sét thông minh lắp đặt đơn giản không cần dây chống sét Đƣờng dây không pha hay pha lắp đặt theo hình vẽ Các chống sét đƣợc lắp pha vị trí khác Chống sét lắp định vị dƣới chân sứ đứng hay khung bắt vào đà để bảo vệ chống sét đƣờng dây khơng Hình 7.17: Lắp đặt chống sét thông minh Tùy theo cấp điện áp, khoảng cách từ đầu thu sét đến dây dẫn khác từ 50 - 70 mm Hình 7.18: Khoảng cách từ đầu thu sét đến dây dẫn 7.4.3.4 Các thông số kỹ thuật Bảng thông số kỹ thuật vận hành chống sét thông minh Điện áp vận hành lƣới phân phối 10- 24kV Dòng điện làm việc cực đại 1,5 kA Khoảng cách từ đầu thu sét đến dây dẫn 50 – 70 mm Xung điện áp cực đại 85 kV Tỉ lệ dịng điện phóng/thời gian 10kA/8-20µs Dịng điện xung cực đại chịu đƣợc 65kA Khối lƣợng kg Nguyễn Cao Trí Trang 194 AN TOÀN ĐIỆN Chống sét cho lƣới điện phân phối vấn đề đƣợc quan tâm nhiều, đặc biệt vùng có mƣa độ ẩm cao Sét gây cố, phá hỏng thiết bị gây gián đoạn cung cấp điện Các loại chống sét phải có dây nối đất, điều vừa gây tốn chi phí nhân cơng Hơn hệ số tiếp đất thay đổi mùa khô vùng đất cao, dẫn tới chống sét không hiệu gây sƣ̣ cố lƣới điện Chống sét thông minh giải pháp hiệu để bảo vệ đƣờng dây, cấu tạo đơn giản, khối lƣợng nhẹ, lắp đặt dễ không cần nối đất ƣu điểm bật chống sét thơng minh Đây xem thiết bị đơn giản nhƣng hiệu chống sét, vận hành lƣới điện liên tục đảm bảo tin cậy cung cấp điện cho lƣới điện 7.4.4 Đặt thiết bị chống sét lan truyền cảm ứng sơ đồ TN Hình 7.19: Lắp đặt thiết bị chống sét sơ đồ TN Đầu vào trang bị Bảng phân phối điện Đầu nối đất chống sét Thiết bị chống sét Nối đất thiết bị chống sét 5a 5b Thiết bị cần bảo vệ F: Thiết bị bảo vệ định nhà sản xuất thiết bị chống sét (thí dụ: cầu chì, máy cắt điện hạ áp (aptơmát), RCD) Nguyễn Cao Trí Trang 195 AN TỒN ĐIỆN RA: Nối đất (điện trở nối đất trang bị) RB: Nối đất (điện trở nối đất nguồn cung cấp) 7.4.5 Đặt thiết bị chống sét lan truyền cảm ứng sơ đồ TT Hình 7.20: Lắp đặt thiết bị chống sét sau RCD Đầu vào trang bị Bảng phân phối điện Đầu nối đất Thiết bị chống sét Nối đất thiết bị chống sét 5a 5b Thiết bị cần bảo vệ Thiết bị bảo vệ dòng điện dƣ (RCD) F: Thiết bị bảo vệ thí dụ: cầu chì, máy cắt điện hạ áp (aptơmát), RCD,chỉ dẫn nhà sản xuất thiết bị chống sét RA: Nối đất (điện trở tử nối đát trang bị RB: Nối đất (điện trở nối đất nguồn cung cấp) Nguyễn Cao Trí Trang 196 AN TỒN ĐIỆN Hình 7.20: Lắp đặt thiết bị chống sét trước RCD Đầu vào trang bị Bảng phân phối điện Đầu nối đất Thiết bị chống sét 4a thiết bị chống sét phù hợp với 534.2.3.2 khe phóng điện Nối đất thiết bị chống sét 5a 5b Thiết bị cần bảo vệ Thiết bị bảo vệ dòng điện dƣ (RCD) đặt trƣớc sau hệ dẫn F: Thiết bị bảo vệ thí dụ: cầu chì, máy cắt điện hạ áp (aptômát), RCD, nhà sản xuất thiết bị chống sét định RA: Nối đất (điện trở tử nối đất trang bị Nguyễn Cao Trí Trang 197 AN TOÀN ĐIỆN RB: Nối đất (điện trở nối đất nguồn cung cấp) 7.4.6 Đặt thiết bị chống sét lan truyền cảm ứng sơ đồ IT Hình 7.21: Lắp đặt thiết bị chống sét phía sau RCD Đầu vào trang bị Bảng phân phối điện Đầu nối đất Thiết bị chống sét Nối đất thiết bị chống sét 5a 5b Thiết bị cần bảo vệ Thiết bị bảo vệ dòng điện dƣ (RCD) F: Thiết bị bảo vệ thí dụ: cầu chì, máy cắt điện hạ áp (aptômát), RCD, nhà -sản xuất thiết bị chống sét định RA: Nối đất (điện trở tử nối đất trang bị RB: Nối đất (điện trở nối đất nguồn cung cấp) Nguyễn Cao Trí Trang 198 AN TỒN ĐIỆN CHỈ SỐ BẢO VỆ IP Chỉ số bảo vệ IP cho biết mức độ đƣợc bảo vệ thiết bị điện đặt vỏ, hộp lƣới bảo vệ Chữ số thứ (từ đến 6) sau chữ IP cho biết mức độ bảo vệ chống vật rắn 0: Không đƣợc bảo vệ 1: Đƣợc bảo vệ chống vật rắn kích thức 50mm (thí dụ nhƣ tiếp xúc vơ tình tay) 2: Đƣợc bảo vệ chống vật rắn kích thƣớc 12,5mm (thí dụ nhƣ ngón tay) 3: Đƣợc bảo vệ chống vật rắn kích thƣớc 2,5mm (thí dụ nhƣ dụng cụ, đinh vít…) 4: Đƣợc bảo vệ chống vật rắn kích thƣớc 1mm (thí dụ dụng cụ nhỏ, dây nhỏ) 5: Đƣợc bảo vệ chống bụi ( không phủ bụi ) 6: Đƣợc bảo vệ hoàn toàn chống bụi Chữ số thứ (từ đến 8) sau chữ IP cho biết mức độ bảo vệ chống nƣớc xâm nhập 0: Không đƣợc bảo vệ 1: Đƣợc bảo vệ chống giọt nƣớc rơi thẳng đứng 2: Đƣợc bảo vệ chống dòng nƣớc rơi nghiêng 150 so với đƣờng thẳng đứng 3: Đƣợc bảo vệ chống dòng nƣớc mƣa rơi nghiêng 600 so với đƣờng thẳng đứng 4: Đƣợc bảo vệ chống dòng nƣớc rơi theo hƣớng 5: Đƣợc bảo vệ chống dòng nƣớc phun theo hƣớng 6: Đƣợc bảo vệ hoàn toàn chống tia nƣớc bắn theo hƣớng 7: Đƣợc bảo vệ chống hậu ngập nƣớc 8: Đƣợc bảo chống hậu dìm nƣớc kéo dài Khi số thứ (hoặc số thứ hai) đƣợc thay chữ X có nghĩa khơng đề cập đến mức độ bảo vệ chống vật rắn (hoặc chống dịng nƣớc) Tiếp sau chữ số, có chữ sau với ý nghĩa chống xâm nhập vơ tình của: A: Bàn tay B: Ngón tay C: Dụng cụ D: Sợi dây Sau chữ thứ đó, có chữ thứ hai với ý nghĩa sau: H: Thiết bị điện cao áp M: Chuyển động thí nghiệm dƣới nƣớc S: Đứng yên thí nghiệm dƣới nƣớc Nguyễn Cao Trí Trang 199 AN TỒN ĐIỆN ω: Điều kiện thời tiết Thí dụ: IP34 Cho biết vỏ bọc bảo vệ có tác dụng (3): Bảo vệ chống xâm nhập vật rắn ngoại có đƣờng kính từ 2,5mm trở lên, bảo vệ ngƣời làm dụng cụ có đƣờng kính từ 2,5mm trở lên khơng vơ tình xâm nhập vào (4): Bảo vệ thiết bị bên chống tác động có hại dịng nƣớc rơi theo hớng Thí dụ: IP23CS Vỏ bọc có ký hiệu có nghĩa là: (2): Bảo vệ chống xâm nhập vật rắn có đƣờng kính từ 12,5mm trở lên Bảo vệ chống ngƣời vơ tình xâm nhập ngón tay (3): Bảo vệ thiết bị bên chống tác dụng có hại dòng nƣớc mƣa rơi nghiêng 600 (C): Bảo vệ ngƣời cầm dụng cụ đƣờng kính 2,5mm, dài 100mm chống vơ tình tiếp xúc với phần nguy hiểm bên Nguyễn Cao Trí Trang 200 AN TỒN ĐIỆN BÀI TẬP Cơng trình hình khối chữ nhật đƣợc bảo vệ chống sét trực nguyên tắc bảo vệ trọng điểm Các kim thu sét có độ cao 2m a Hãy chọn vị trí đặt, xác định số kim cần bố trí để bảo vệ cho tịa nhà b Giả sử cơng trình đƣợc bảo vệ đầu ESE, cấp bảo vệ I, chọn vị trí đặt, độ cao h, loại đầu ESE để bảo vệ cho cơng trình cơng trình xây dựng có kích thƣớc nhƣ hình vẽ (dài 20m, rộng 6m, cao 10m) Hãy tìm độ cao bé kim thu sét để bảo vệ đƣợc toàn nhà trƣờng hợp sau: a Trƣờng hợp đặt kim thu sét b Trƣờng hợp đặt hai kim thu sét hai điểm A B Cho nhà có kích thƣớc nhƣ hình vẽ Tại A B đặt hai kim thu sét có độ cao lần lƣợt h1 = 6m h2 Tìm h2 bé để nhà đƣợc bảo vệ tồn Nguyễn Cao Trí Trang 201 AN TOÀN ĐIỆN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Thị Thu Vân, “Giáo trình An tồn điện”, NXB Đa ̣i ho ̣c Quố c gia TP.Hồ Chí Minh 2011 [2] Quyền Huy Ánh, “Giáo trình an tồn điện”, NXB Đa ̣i ho ̣c Quố c gia TP Hồ Chí Minh [3] Hƣớng dẫn lắ p đă ̣t điê ̣n theo tiêu chuẩ n IEC 2001 , NXB Khoa ho ̣c và Kỹ thuâ ̣t [4] QCVN 01:2008/BCT, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn điện” [5] TCVN 9385:2012, “Chống sét cho cơng trình xây dựng” [6] TCXDVN 394: 2007 “Tiêu chuẩn thiết kế, lắp đặt trang thiết bị điện cơng trình xây dựng – Phần an tồn điện” [7]“Quy trình An tồn điện” Tập đoàn Điện lực Quốc gia Việt Nam theo Quyết định số 1157/QĐ-EVN ngày 19 tháng 12 năm 2014 Tổng Giám đốc Tập đoàn Điện lực Việt Nam [8] Hồ Văn Nhật Chƣơng, “Bài tập Kỹ thuật điện cao áp”, NXB Đa ̣i ho ̣c Quố c gia TP.Hờ Chí Minh 2012 Nguyễn Cao Trí Trang 202