Một Số Biện Pháp Thực Hiện Bảo Vệ Chống Điện Giật
Biện pháp thực hiện hệ thống TT
Các biện pháp bảo vệ chống chạm điện gián tiếp
Trường hợp tổng quát
– Bảo vệ chống chạm gián tiếp được thực hiện bằng RCD có độ nhạy lΔn tuân theo điều kiện: lΔn = 50V/RA (1)
– Độ nhạy được chọn của thiết bị tác động theo dòng rò là hầm theộ điện trở RA của điện cực tiếp đất an toàn, giá trị này được cho trên hình
– Trường hợp các mạch phân phối (xem hình dưới) IEC 60364-4-41 và một số tiêu chuẩn quốc gia chấp nhận thời gian cắt tối đa là 1 giây trong mạng phân phối (chứ không phải ở mạch cuối). Điều này cho phép thực hiện được sự phối hợp chọn lọc ở các mức độ:
+ Ở mức A: RCD có thời gian trễ, ví dụ loại “S”
+ Ở mức B: RCD cắt tức thời
– Trường hợp vỏ dẫn điện của một thiết bị hoặc một nhóm thiết bị được nối đất bằng điện cực nối đất riêng:
+ Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp bằng RCD tại các CB bảo vệ cho từng nhóm hoặc từng thiết bị nối đất riêng. Trường hợp này, độ nhạy phải phù hợp với điện trở điện cực nối đất liên quan.
RCD có độ nhạy cao
– Theo IEC 60364-4-41, các RCD có độ nhạy cao(≤ 30 mA) phải được sử dụ về cho ổ cắm ngoài có dòng định mức ≤ 20 A tại mọi địa điểm. Việc sở RCD này cũng được khuyến cáo trong các trường hợp sau:
+ Mạch ổ cắm ngoài nơi ẩm ướt ứng với mọi dòng định mức.
+ Mạch ổ cắm ngoài trong mạng điện làm việc tạm thời.
+ Mạch cấp nguồn cho phòng giặt và bể bơi.
+ Mạch cấp nguồn cho công trường, nhà lưu động, thuyền buồm, phà du lịch.
Ở nơi có nguy cơ hỏa hoạn cao
– Cần có bảo vệ bằng RCD tại các CB điều khiển tất cả nguồn cấp tới khu vực có nguy cơ cháy cao, và đây là điều bắt buộc ở vài quốc gia. Độ nhạy của RCD phải ≤ 500 mA, nhưng giá trị được khuyến cáo là 300 mA.
Bảo vệ khi vỏ dẫn điện không được nối đất
– (Trường hợp mạng hiện hữu ở nơi khô và không thể nối đất được, hoặc khi dây nối đất bảo vệ bị đứt). Các RCD có độ nhạy cao (≤ 30 mA) sẽ đáp ứng cả hai nhiệm vụ bảo vệ chống chạy điện gián tiếp và bảo vệ phụ chống những mối nguy hiểm do chạm điện trực tiếp.
Phối hợp các thiết bị bảo vệ tác động theo dòng rò
– Phối hợp cắt chọn lọc được thực hiện bằng thời gian trễ hoặc chia nhỏ các mạch điện bảo vệ riêng từng phần hoặc từng nhóm, hoặc kết hợp cả hai phương pháp. Việc phối hợp chọn lọc này nhằm tránh các RCD cắt nhầm, hoặc cắt tức thời phía nguồn khi xảy ra sự cố:
+ Với các thiết bị hiện có, trong mạng phân phối có thể đảm bảo phối hợp chọn lọc theo ba hoặc bốn mức:
Tại tủ phân phối chính chung
Tại tủ phân phối tại chỗ
Tại các tủ phân phối phụ
Tại các ổ cắm ngoài dùng cho bảo vệ thiết bị riêng lẻ
– Thông thường, tại các tủ phân phối (và tủ phân phối phụ, nếu có) ở mạch bảo vệ cho thiết bị riêng lẻ, các thiết bị tự động cắt nguồn tránh nguy hiểm do chạm gián tiếp được lắp đặt cùng với thiết bị bảo vệ phụ chống chạm điện trực tiếp.
Phối hợp chọn lọc giữa các RCD
– Tiêu chuẩn chung để thực hiện phối hợp chọn lọc toàn bộ giữa hai RCD như sau:
+ Tỷ số giữa hai dòng rò tác động định mức phải ≥ 2
+ RCD phía nguôn phải có thời gian trễ
– Phối hợp chọn lọc được thực hiện bằng cách sử dụng nhiều mức độ nhạy chuẩn. hóa như: 30 mA, 100 mA, 300 mA và 1 A với các thời gian cắt tương ứng, xem trang sau
Phối hợp chọn lọc 2 mức
– Bảo vệ
+ Mức A: RCD cắt có trễ trị số đặt I (đối với thiết bị công nghiệp) hoặc loại S (đối với thiết bị dân dụng) dùng trong bảo vệ chống chạm gián tiếp.
+ Mức B: RCD cắt tức thời, độ nhạy cao tại mạch cấp nguồn cho ổ cắm hoặc thiết bị có nguy cơ rò điện cao (ví dụ máy giặt,…).
– Các giải pháp của Schneider Electric
+ Mức A: CB loại Compact hoặc Multi 9 với mô-đun RCD tùy chọn (Vigi NSX160, Vigi NC100), chính trị số đặt I hoặc loại S.
+ Mức B: CB có tích hợp mô-đun RCD (DPN Vigi) hoặc mô-đun RCD lắp thêm (ví dụ Vigi C60 hoặc Vigi NC100 hay Vigicompact).
+ Ghi chú: Trị số đặt của RCCB phía nguồn phải tuân theo quy tắc về sự chọn lọc và phải kể đến tổng dòng rò xuống đất của mạch phía dưới nguồn.
Phối hợp chọn lọc 3 hoặc 4 mức
– Bảo vệ
+ Mức A: RCD có thời gian trễ (trị số đặt III)
+ Mức B: RCD có thời gian trễ (trị số đặt II).
+ Mức C: RCD có thời gian trễ (trị số đặt I) hoặc loại S.
+ Mức D: RCD cắt tức thời
– Các giải pháp của Schneider Electric
+ Mức A: CB kết hợp với RC và biến dòng hình xuyến riêng (Vigirex RH328AP)
+ Mức B: Vigicompact hoặc Vigirex
+ Mức C: Vigirex, Vigicompact hoặc Vigi NC100 hoặc Vigi C60
+ Mức D:
Vigicompact
Vigirex
Multi 9 kết hợp mô-đun RCD hoặc mô-đun RCD lắp thêm Vigi C60 hoặc DPN Vigi
– Ghi chú: Trị số đặt của RCCB phía nguồn phải tuân theo quy tắc về sự chọn lọc và phải kể đến tổng dòng rò xuống đất của mạch phía dưới nguồn.
Bảo vệ chọn lọc 3 mức
Biện pháp thực hiện hệ thống TN
Các điều kiện ban đầu
– Ở giai đoạn thiết kế, chiều dài tối đa cho phép của các phía tải của một CB bảo vệ (hoặc của cầu chì) phải được tính toán, và trong quá trình lắp đặt những qui định. sau đây cần phải tuân thủ đầy đủ.
– Các điều kiện phải xem xét được liệt kê dưới đây:
+ Dây PE phải được nối lặp lại xuống đất nhiều lần tùy theo điều kiện có thể.
+ Dây PE không được đi ngang qua ống dẫn sắt từ, dây dẫn, vay hoặc không được lắp trên khung thép, vì hiện tượng cảm ứng và / hoặc hiệu ứng gần có thể làm tăng tổng trở hiệu dụng của dây.
+ Trường hợp dây PEN (dây trung tính được dùng như dây bảo vệ), phải nối trực đầu nối đất của thiết bị trước khi nối mạch vòng tới đầu trung tính của thiết bị này.
+ Khi dây pha ≤ 6 mm2 đối với đồng hoặc 10mm2 đối với nhôm, hoặc ở các mạng điện di động, dây trung tính và dây bảo vệ phải tách riêng (nghĩa là hệ thống TN-S nên được áp dụng trong hệ thống này).
+ Sự cố chạm đất có thể được loại trừ bằng thiết bị bảo vệ quá dòng như cầu chì hoặc CB.
– Các điều kiện nêu trên cần được tuân thủ khi lắp đặt mạng theo sơ đồ TN nhằm bảo vệ chống những nguy hiểm do chạm điện gián tiếp:
– Ghi chú:
+ Sơ đồ TN yêu cầu trung tính phía hạ thế (LV) của máy biến Trung Hạ ( MV/V), các phần dẫn điện của trạm biến áp và của toàn mạng điện, các vật dẫn tự nhiên phải được nối vào điện cực nối đất chung của hệ thống.
+ Đối với trạm được đo lường phía hạ thế, biện pháp cách ly cần phải thực hiện tại điểm bắt đầu của mạng hạ thế và phải được nhìn thấy một cách rõ ràng.
+ Dây PEN không được phép ngắt dù bất kỳ tình huống nào. Máy cắt bảo vệ và điều khiển trong mạng nối theo TN sẽ phải:
Loại 3 cực khi mạng có dây PEN.
Nên là loại 4 cực (3 pha + trung tính) khi mạch bao gồm dây trung tính được tách khỏi dây PE.
Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp
Các phương pháp xác định dòng ngắn mạch
– Trong hệ thống nối đất TN, về nguyên tắc, sự cố ngắn mạch với đất sẽ luôn cung cấp dòng đủ để thiết bị bảo vệ quá dòng tác động được.
– Tổng trở nguồn và mạch chính thường nhỏ hơn nhiều so với mạch phân phối , do đó những hạn chế về độ lớn của dòng chạm đất chủ yếu là do dây dẫn tới thiết bị (dây dẫn mềm và dài nối tới thiết bị làm tăng đáng kể tổng trở “mạch vòng sự cố”, theo đó dòng ngắn mạch sẽ giảm).
– Những khuyến cáo gần đây nhất của IEC về bảo vệ chống chạm điện gián tiếp trong hệ thống nối đất TN chỉ liên quan đến thời gian cắt cho phép tối đa ứng với điện áp định mức của hệ thống.
– Lý do của những khuyến cáo này này là vị trong hệ thống TN, dòng chạy qua các vò dẫn điện làm tăng điện áp vỏ rất cao, tới 50V hoặc cao hơn, sẽ xảy ra hai khả năng:
+ Hoặc mạch dòng sự cố tự nóng chảy hầu như tóc thời và do đó sự cố bị loại trừ.
+ Dây dẫn sẽ bị nóng chảy biến thành sự cố lâu dài và tạo đông đủ lớn để thiết bị bảo vệ quá dòng tác động.
– Để đảm bảo thiết bị quá dòng tác động đúng trong trường hợp sau, việc đánh giá chính xác một cách hợp lý đồng ngắn mạch chạm đất phải được xác định ở giai đoạn làm dự án.
– Để phân tích một cách chính xác cần sử dụng kỹ thuật thành phần thứ tự pha lần lượt cho từng mạch. Nguyên tắc thì dễ thực hiện, nhưng các đại lượng tính toán thì không thể xem xét hợp lý hết được, đặc biệt là thành phần thứ tự không rất khó xác định ứng với mức độ chính xác trong mạng hạ thế.
– Các phương pháp khác đơn giản hơn có mức chính xác có thể chấp nhận được.
– Ba phương pháp thực dụng là:
+ “Phương pháp tổng trở”, dựa trên tổng tất cả tổng trở (chỉ xét thành phần thứ tự thuận) của mạch vòng sự cố, đối với từng mạch.
+ “Phương pháp tổng hợp”, dòng sự cổ ở cuối mạch vòng ngắn mạch được ước tính từ trị số dòng ngắn mạch phía trước đã được biết.
+ “Phương pháp qui ước”, tính mức dòng sự cố chạm đất nhỏ nhất, kết hợp việc sử dụng bảng giá trị để có nhanh kết quả tính toán.
– Những phương pháp này chỉ tin cậy khi cáp trong mạch vòng sự cố chạm đất đặt gần nhau và không bị cách ly bởi vật liệu sắt từ.
Phương pháp tổng trở
– Phương pháp này tính t tổng trở thứ tự thuận của từng thành phần (cáp, dây PE, máy biến áp,…) bao gồm trong mạch vòng sự cố chạm đất được tính toán, sử dụng công thức sau: I = U/[√((ΣR)2 + (∑X)2)]. Trong đó:
+ (∑R)2 = (tổng các điện trở trong mạch vòng)2 ở giai đoạn thiết kế của dự án.
+ (∑X)2 = (tổng các điện khảng trong mạch vòng)2
+ U = điện áp pha – trung tính định mức của hệ thống.
– Việc áp dụng phương pháp này không phải luôn dễ dàng vì cần có kiến thức về thông số và đặc tính của tất cả các phần tử trong mạch vòng. Trong vài trường hợp, tài liệu hướng dẫn quốc gia có thể cung cấp các giá trị tiêu biểu cho mục đích tính gần đúng.
Phương pháp tổng hợp
– Phương pháp này cho phép xác định dòng ngắn mạch ở cuối mạch vòng từ giá trị dòng ngắn mạch đã biết ở phía đầu nguồn, công thức tính toán gần đúng:
I = Isc.[U/(U+Zs.ISC)]
– Trong đó:
Isc = dòng ngắn mạch phía đầu nguồn
I = dòng ngắn mạch cuối mạch vòng
U = điện áp pha định mức của hệ thống
Zs = tổng trở mạch vòng
– Ghi chú: trong phương pháp này, các tổng trở thành phần được cộng số học tương tự “phương pháp tổng trở” nêu trên.
Phương pháp qui ước
– Phương pháp này thường được chấp nhận là đủ chính xác để xác định giới hạn trên của chiều dài cáp.
Nguyên tắc
– Dòng ngắn mạch được tính trên giá thiết điện áp tại đầu nguồn (nghĩa là tại vị trí đặt thiết bị bảo vệ) còn lại 80% hoặc lớn hơn giá trị điện áp pha trung tính định mức. Giá trị 80% được sử dụng, cùng với tổng trở mạch vòng để tính dòng ngắn mạch.
– Hệ số này kể đến tất cả điện áp rơi ở mạch phía nguồn tới vị trí liên quan.
– Trong các hạ thế, khi tất cả dây dẫn của mạng 3 pha 4 dây được đặt đủ gần (đây là trường hợp thông thường), điện cảm tự thân và giữa các dây bé có thể bỏ qua so với điện trở của cáp.
– Tính toán gần đúng này được chấp nhận đối với cáp có tiết diện nhỏ hơn hoặc bằng 120 mm2.
– Trên tiết diện này, giá trị điện trở R tăng như sau:
– Chiều dài tối đa của mạch trong mạng nổi đất theo sơ đồ TN được cho theo công thức:
Lmax = 0,8Uo Sph / p(1+m)la
– Trong đó:
+ Lmax = chiều dài tối đa tính bằng mét
+ Uo = điện áp pha tính bằng von = 230 V đối với mạng 230/400V
+ p = điện trở suất ở nhiệt độ làm việc bình thường tính bằng Ω-mm /m (= 22,5.10-3 đối với đồng; = 36.10-3 đối với nhôm).
+ la = trị số đặt dòng cắt sự cố tác động tức thời của CB, hoặc la = dòng đảm bảo tác động của cầu chì bảo vệ ứng với một thời gian xác định: m = Sph/SPE
Sph = tiết diện cắt ngang của dây pha tính bằng mm2
SPE = tiết diện cắt ngang của dây bảo vệ tính bằng mm2.
