I. TIẾP XÚC TRỰC TIẾP VÀO ĐIỆN
1. Lưới điện đơn giản (mạng 1 pha hoặc điện DC):
a. Chạm trực tiếp vào 2 cực của mạng :
tx(a) = Utx(b) = Ung = Upha: không phụ thuộc vào tình trạng vận hành
(có tải hay không tải)
Vì : R
dây <<< Rng nên bỏ qua Rdây
32 trang |
Chia sẻ: hoang10 | Lượt xem: 600 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Kỹ thuật điện cao áp - Chương 2: Phân tích an toàn, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1GV: Nguyễn Công Tráng
Chöông 2:
PHAÂN TÍCH AN TOAØN
2GV: Nguyễn Công Tráng
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
a. Chaïm tröïc tieáp vaøo 2 cöïc cuûa maïng :
U
Hình a
U
Hình b
Sô ñoà töông ñöông:
U
R daây
R ng
I ng
Utx(a) = Utx(b) = Ung = Upha: khoâng phuï thuoäc vaøo tình traïng vaän haønh
(coù taûi hay khoâng taûi)
Vì : Rdaây <<< Rng neân boû qua Rdaây
3GV: Nguyễn Công Tráng
U
Hình b
Ví duï: maïng 1 pha 220V , Rng = 2kΩ
Giaûi
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
a. Chaïm tröïc tieáp vaøo 2 cöïc cuûa maïng :
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
4GV: Nguyễn Công Tráng
b. Chaïm vaøo moät cöïc cuûa maïng
TH1: Maïng khoâng noái ñaát:
- Khi chaïm 1 daây trong traïng thaùi maïng bình thöôøng
U
R cñ1 R cñ2
1
2
Sô ñoà töông ñöông:
U R ng
I ng
R cñ
R cñ
I Σ
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
5GV: Nguyễn Công Tráng
Coâng thöùc naøy ñöôïc aùp duïng ñeå xaùc ñònh ñieän trôû caùch ñieän caàn
thieát cho caùc maïng ñieän caùch ly baûo veä an toaøn chống chaïm ñieän tröïc
tieáp ôû maïng haï aùp .
⎟⎟
⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎜
⎝
⎛
−〉⇒
<+=
ngöôøi2R
giôùihaïnI
U
caùchñieänR
guyhieåmgiôùihaïnnI
ngöôøi2RcaùchñieänR
U
ngöôøiI
b. Chaïm vaøo moät cöïc cuûa maïng
TH1: Maïng khoâng noái ñaát:
- Khi chaïm 1 daây trong traïng thaùi maïng bình thöôøng
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
6GV: Nguyễn Công Tráng
Ví duï: Maïng 220V, Rng = 1kΩ , ñeå khoâng bò ñieän giaät (I giôùi haïn nguy
hieåm = 10 mA) khi chaïm 1 daây thì ñieän trôû caùch ñieän maïng ñieän phaûi
cheá taïo bao nhieâu ?
Giaûi
Theo ñieàu kieän an toaøn:
b. Chaïm vaøo moät cöïc cuûa maïng
TH1: Maïng khoâng noái ñaát:
- Khi chaïm 1 daây trong traïng thaùi maïng bình thöôøng
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
7GV: Nguyễn Công Tráng
pha
N
U
U
I ng
R neàn+ng
b. Chaïm vaøo moät cöïc cuûa maïng
TH1: Maïng khoâng noái ñaát:
- Khi chaïm 1 daây vaø daây coøn laïi ngaén maïch xuoáng ñaát
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
Sô ñoà töông ñöông:
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
GV: Nguyễn Công Tráng
Ví duï: Maïng 220V, Rng = 2kΩ , Rneàn = 10kΩ. Tìm doøng qua ngöôøi ?
Giaûi
b. Chaïm vaøo moät cöïc cuûa maïng
TH1: Maïng khoâng noái ñaát:
- Khi chaïm 1 daây vaø daây coøn laïi ngaén maïch xuoáng ñaát
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
pha
N
U
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
9GV: Nguyễn Công Tráng
U
pha
N
Z taûi
R nñHT
N
U
I ng
Z taûi
R nñHT
R neàn+ng
Utx = Upha
boû qua RP , Ztaûi , vaø RN
b. Chaïm vaøo moät cöïc cuûa maïng
TH2: Maïng trung tính noái ñaát:
- Khi chaïm vaøo daây pha
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
Sô ñoà töông ñöông:
Neáu: =>
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
10
GV: Nguyễn Công Tráng
U
pha
Z taûi
R nñHT
N U
I ng
Z taûi
R neàn+ng R nñHT
R N // R N /
Utx = Itaûi.RN = (5%÷10%).Upha =>
b. Chaïm vaøo moät cöïc cuûa maïng
TH2: Maïng trung tính noái ñaát:
- Khi chaïm vaøo daây trung tính: phuï thuoäc vaøo vò trí chaïm
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
Sô ñoà töông ñöông:
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
11
GV: Nguyễn Công Tráng
Ví duï: Maïng 220V, moâi tröôøng aåm öôùt, Ucp = 50V ; RnñHT = 3Ω ;
Rng = 1kΩ. Tìm doøng qua ngöôøi ?
Giaûi
b. Chaïm vaøo moät cöïc cuûa maïng
TH2: Maïng trung tính noái ñaát:
- Khi chaïm vaøo daây trung tính: phuï thuoäc vaøo vò trí chaïm
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
U
pha
Z taûi
R nñHT
N
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
12
GV: Nguyễn Công Tráng
- Do trò soá C lôùn , trong quaù trình vaän haønh seõ xaûy ra hieän töôïng caûm
öùng vaø tích luõy ñieän tích q coù giaù trò q = C.U treân ñöôøng daây.
- Khi caét nguoàn do löôïng q tích ñöôïc neân ñieän aùp treân caùc daây taïi thôøi
ñieåm caét nguoàn khaùc 0 vaø baèng Udö ; Udö taét daàn theo haøm muõ
( )1 2dö e
t
R.CU U U= − −
U
1
2
C 12
C 11
C 22
U 2
U 1
c. Maïng caùch ñieän vôùi ñaát coù ñieän dung lôùn
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
13
GV: Nguyễn Công Tráng
- Ngöôøi chaïm vaøo 2 daây taïi thôøi ñieåm maïng
vöøa ñöôïc caét nguoàn
ng 12dö
ng
ng
.e
t
U R .Ci
R
−
= >>: cuõng gaây nguy hieåm
- Doøng Ing naøy khoâng chæ nguy hieåm do trò soá coù theå lôùn, thôøi gian toàn
taïi phuï thuoäc Rng vaø C11 ; C12 maø coøn nguy hieåm do nhieät löôïng sinh
ra lôùn laøm ñoát noùng thaân theå. Nhieät löôïng sinh ra:
c. Maïng caùch ñieän vôùi ñaát coù ñieän dung lôùn
1. Löôùi ñieän ñôn giaûn (maïng 1 pha hoaëc ñieän DC):
U
1
2
C 12
C 11
C 22
U 2
U 1
)Joule(CUW 2
2
1=
KL: Khi caét ñieän ñeå söûa chöõa caàn noái ñaát caùc ñaàu daây ñeå xaû heát ñieän
tích dö xuoáng ñaát tröôùc khi ngöôøi thao taùc
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
14
GV: Nguyễn Công Tráng
2. Maïng 3 pha
a. Caáu truùc maïng 3 pha
TH1: Maïng 3 pha trung tính noái ñaát tröïc tieáp
U ≥ 110kV => RnñHT ≤ 0,5Ω
U RnñHT ≤ 4Ω
R nñHT
A
B
C
N
Yo
- U ≥ 110kV :
- U = 22kV :
- U = 0,4kV:
AÙp duïng:
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
15
GV: Nguyễn Công Tráng
2. Maïng 3 pha
a. Caáu truùc maïng 3 pha
TH2: Maïng trung tính caùch ly hoaëc noái ñaát qua cuoän L hoaëc R lôùn
A
B
C
Y
A
B
C
N
Y
R nñHT
A
B
C
N R
R nñHT
A
B
C
N
L
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
16
GV: Nguyễn Công Tráng
- Khi chaïm ñaát 1 pha thì doøng chaïm ñaát beù => khoâng caàn caét nguoàn.
Tuy nhieân ñieän aùp caùc pha coøn laïi phaûi taêng leân ñieän aùp U daây neân
caùch ñieän cuûa thieát bò phaûi chòu U daây => giaù thaønh thieát bò caøng cao
khi caáp ñieän aùp caøng cao
- AÙp duïng VN:
+ Maïng 35kV, 22kV
+ Maïng 0,4kV: vì ñaûm baûo tính cung caáp ñieän
2. Maïng 3 pha
a. Caáu truùc maïng 3 pha
TH2: Maïng trung tính caùch ly hoaëc noái ñaát qua cuoän L hoaëc R lôùn
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
17
GV: Nguyễn Công Tráng
2. Maïng 3 pha
b. Maïng 3 pha coù trung tính noái ñaát tröïc tieáp
Luùc 1 pha chaïm ñaát => doøng chaïm ñaát lôùn => caét nguoàn
R nñHT
A
B
C
N
Yo
I chaïm ñaát
N
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
18
GV: Nguyễn Công Tráng
2. Maïng 3 pha
b. Maïng 3 pha coù trung tính noái ñaát tröïc tieáp
R nñHT
A
B
C
N
Yo
I chaïm ñaát
N
Chế độ tải:
- 3 pha đối xứng: IN = 0
- 3 pha không đối xứng:
+ Có dây NN/ thì: N A B C
. . . .
I I I I 0= + + ≠
/
A B CA B CNN
A B C
. . .
. U .Y U .Y U .Y
U 0
Y Y Y
+ += + + ≈ ( )N N
1
0
Y
R
= →∞→Vì:
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
19
GV: Nguyễn Công Tráng
( )N N
1 0Y
R
= →→∞
+ Đứt dây trung tính:
/NN
.
U 0≠ >>>=> : Phụ thuộc vào mất đối xứng của tải
2. Maïng 3 pha
b. Maïng 3 pha coù trung tính noái ñaát tröïc tieáp
R nñHT
A
B
C
N
Yo
ñöùt => taûi ko ñx
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
20
GV: Nguyễn Công Tráng
Khắc phục: Nối đất lặp lại (Rnđll) trên dây trung tính để
2. Maïng 3 pha
b. Maïng 3 pha coù trung tính noái ñaát tröïc tieáp
R nñHT
A
B
C
N
Yo
ñöùt => taûi ko ñx
- Khi ngöôøi chaïm tröïc tieáp vaøo 1 pha: Ung ~ Upha
Neáu Rneàn beù, doøng Ing seõ ñuû lôùn khieán ngöôøi bò nguy hieåm.
/NN
.
U 0≈
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
21
GV: Nguyễn Công Tráng
R nñHT
A
B
C
N
Yo
(a) (b) (c) (d)
TH a: Utx = Udaây
TH b: Utx = Upha
TH c: Utx = Upha
TH d: Utx phuï thuoäc tình traïng mang taûi vaø traïng thaùi daây trung tính .
2. Maïng 3 pha
b. Maïng 3 pha coù trung tính noái ñaát tröïc tieáp
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
Các kết luận về Utx:
22
GV: Nguyễn Công Tráng
Khi taûi 3 pha ñoái xöùng: Utx ~ 0 khoâng phuï thuoäc tình traïng daây N
Khi taûi 3 pha khoâng ñoái xöùng: Utx ≠ 0 phuï thuoäc tình traïng N
Trung tính taûi ñöôïc noái veà trung tính nguoàn :
Utx = Itaûi.RN’’ = Utrung tínhtaïi vòtríchaïmsovôùiñaát : beù
Daây trung tính bò ñöùt (tình traïng troâi trung tính): Utx lôùn hay beù phuï
thuoäc vaøo Rnñll
R nñHT
A
B
C
N
Yo
(a) (b) (c) (d)
2. Maïng 3 pha
b. Maïng 3 pha coù trung tính noái ñaát tröïc tieáp
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
23
GV: Nguyễn Công Tráng
c. Maïng coù trung tính caùch ly hoaëc noái ñaát qua toång trôû coù giaù trò lôùn
A
B
C
N
I chaïm ñaát
R cñ X C pha-ñaát
pha
chaïm
Cpha ñaát
3.U
I
X −
= không cần cắt nguồn
U đặt lên cách điện thiết bị nối vào các pha không bị chạm là U dây
=> cách điện của thiết bị phải chịu U dây => tốn kém
2. Maïng 3 pha
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
A
B
C
N
I chaïm ñaát
R cñ X C pha-ñaát
24
GV: Nguyễn Công Tráng
Ngöôøi chaïm vaøo 1 trong 3 pha ñang coù ñieän :
229
3
Cngöôi
pha
ngöôøi
XR
U
I
+
=xeùt Rcñ = ∞
Hoaëc khi XC~∞
caùchñieänngöôøi
pha
ngöôøi RR
U
I += 3
3
c. Maïng coù trung tính caùch ly hoaëc noái ñaát qua toång trôû coù giaù trò lôùn
2. Maïng 3 pha
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
25
GV: Nguyễn Công Tráng
Lưu ý:
- Cpha-đất phụ thuộc vào hằng số điện môi, cách điện dây, phụ thuộc
vào khoảng cách từ đường dây so với đất
- Nếu đường dây càng dài thì C càng giảm và XC càng tăng
A
B
C
N
I chaïm ñaát
R cñ X C pha-ñaát
c. Maïng coù trung tính caùch ly hoaëc noái ñaát qua toång trôû coù giaù trò lôùn
2. Maïng 3 pha
I. TIEÁP XUÙC TRÖÏC TIEÁP VAØO ÑIEÄN
26
GV: Nguyễn Công Tráng
1. Hieän töôïng doøng ñieän ñi trong ñaát (Iñaát) vaø söï taêng ñieän theá ñaát
(GPR _ Ground Potential Rise)
II. TIEÁP XUÙC GIAÙN TIEÁP VAØO ÑIEÄN
Cách xác định sự phân bố điện thế U đất (GPR) bằng thực nghiệm:
- Sử dụng 1 cọc thử và 2 cọc phụ
- Uđất x = I.Rđ – Vđo
R ñaát
coïc thöû coïc phuï 1 coïc phuï 2
R N
UAC A
Vño
27
GV: Nguyễn Công Tráng
2. Phöông phaùp laøm giaûm ñieän aùp tieáp xuùc (Utx) vaø ñieän aùp böôùc (Ub)
II. TIEÁP XUÙC GIAÙN TIEÁP VAØO ÑIEÄN
R nñHT
A
B
C
N R
R nñHT
A
B
C
N
L
a. Noái ñaát trung tính nguoàn qua ñieän trôû R hoaëc cuoän khaùng L
pha
ñ
nñHT nñTB daây
U
I
R R R R+ + +=
28
GV: Nguyễn Công Tráng
2. Phöông phaùp laøm giaûm ñieän aùp tieáp xuùc (Utx) vaø ñieän aùp böôùc (Ub)
II. TIEÁP XUÙC GIAÙN TIEÁP VAØO ÑIEÄN
b. Neáu coù nhieàu maùy phaùt hoaëc maùy bieán aùp laøm vieäc song coù theå caét
bôùt trung tính cuûa moät vaøi MF hay MBA
R = 4Ω nñHT
A
B
C
R = 4Ω nñHT R = 4Ω nñHT R = 10Ω nñll
220/380V
caét caét
GV: Nguyễn Công Tráng
2. Phöông phaùp laøm giaûm ñieän aùp tieáp xuùc (Utx) vaø ñieän aùp böôùc (Ub)
II. TIEÁP XUÙC GIAÙN TIEÁP VAØO ÑIEÄN
b. Neáu coù nhieàu maùy phaùt hoaëc maùy bieán aùp laøm vieäc song coù theå caét
bôùt trung tính cuûa moät vaøi MF hay MBA
Ví duï:
220V 220V 220V
Ω 4Ω 4Ω
10Ω
I ñ
Veõ sô ñoà töông ñöông
Luùc chöa caét:
30
GV: Nguyễn Công Tráng
II. TIEÁP XUÙC GIAÙN TIEÁP VAØO ÑIEÄN
2. Phöông phaùp laøm giaûm ñieän aùp tieáp xuùc (Utx) vaø ñieän aùp böôùc (Ub)
b. Neáu coù nhieàu maùy phaùt hoaëc maùy bieán aùp laøm vieäc song coù theå caét
bôùt trung tính cuûa moät vaøi MF hay MBA
Ví duï:
Veõ sô ñoà töông ñöông
Luùc caét 2 trung tính:
220V
4 Ω
10Ω
I ñ
31
GV: Nguyễn Công Tráng
2. Phöông phaùp laøm giaûm ñieän aùp tieáp xuùc (Utx) vaø ñieän aùp böôùc (Ub)
II. TIEÁP XUÙC GIAÙN TIEÁP VAØO ÑIEÄN
c. Taêng chieàu daøi vaø soá löôïng coïc noái ñaát hoaëc duøng hoùa chaát GEM
ñeå giaûm Rnñ
Daây noái ñaát
Coïc noái ñaát
Hoùa chaát GEM
ñaát
32
GV: Nguyễn Công Tráng
Tröôøng hôïp phaïm vi aûnh
höôûng cuûa söï phaân boá ñieän
theá lôùn do Ichaïm voû = Iñaát raát
lôùn. Ví duï caùc saân phaân phoái
thieát bò cuûa traïm bieán aùp
hoaëc nhaø maùy ñieän
Uñaát=0
Löôùi
ñaúng theá
Söû duïng löôùi noái ñaát nhaèm san phaúng ñoä taêng ñieän aùp ñaát cuûa toaøn
khuoân vieân khi coù Iñ ñi vaøo löôùi.
d. Söû duïng löôùi ñaúng theá noái ñaát (earthing grids)
2. Phöông phaùp laøm giaûm ñieän aùp tieáp xuùc (Utx) vaø ñieän aùp böôùc (Ub)
II. TIEÁP XUÙC GIAÙN TIEÁP VAØO ÑIEÄN