đồ án nghiên cứu thiết kế an toàn điện

TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN ĐIỆN

Khái niệm về điện

Từ thời cổ đại, con người đã nghiên cứu hiện tượng điện, nhưng lý thuyết về điện chỉ thực sự phát triển vào thế kỷ 17 và 18 Đến cuối thế kỷ 19, ngành kỹ thuật điện bùng nổ, đưa điện vào ứng dụng trong công nghiệp và đời sống hàng ngày, làm thay đổi nền công nghiệp chạy bằng hơi nước và xã hội loài người Điện đã trở thành xương sống của công nghệ hiện đại, cho phép ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như giao thông, chiếu sáng, và viễn thông Khái niệm điện bao gồm các hiện tượng do điện tích đứng yên hoặc chuyển động, cùng với điện trường và từ trường mà chúng tạo ra Các điện tích có thể mang điện tích âm (electron) hoặc dương (proton, ion dương), và chúng tương tác với nhau qua lực đẩy và lực hút Điện là tập hợp các hiện tượng vật lý liên quan đến sự có mặt và dịch chuyển của dòng điện tích, với điện tích là tính chất cơ bản của các hạt hạ nguyên tử, ảnh hưởng đến trường điện từ.

Dòng điện: là sự di chuyển hay dòng các hạt điện tích, được đo bằng

Điện trường là một thành phần cơ bản của trường điện từ, được tạo ra bởi một hạt điện tích ngay cả khi không có dòng điện Nó tác động lực lên các điện tích lân cận và khi điện tích di chuyển, sẽ phát sinh thêm từ trường Điện thế là khả năng của điện trường thực hiện công lên một hạt điện tích, được đo bằng đơn vị Vôn.

Nam châm điện: dựa trên tính chất dòng điện sinh ra từ trường, và từ trường biến đổi sinh ra dòng điện cảm ứng.

Trong ngành kỹ thuật điện, ứng dụng của điện chính yếu bao gồm:

Điện năng là nguồn năng lượng chính cho các thiết bị, trong khi điện tử học nghiên cứu các mạch điện sử dụng linh kiện điện tử chủ động như đèn điện tử chân không, tranzito, điốt bán dẫn và mạch tích hợp Những linh kiện này được kết hợp với các linh kiện điện tử thụ động khác thông qua nhiều công nghệ khác nhau.

Sét là hiện tượng thiên nhiên nổi bật liên quan đến điện năng, bao gồm sự tham gia của điện tích âm và dương Tuy nhiên, sét cũng tiềm ẩn nguy cơ lớn cho các khu vực có cây cao hoặc công trình, vì nó có thể gây ra cháy nổ và điện giật, thậm chí dẫn đến tử vong nếu có người bị ảnh hưởng.

Một số loài cá có khả năng tạo ra hiệu điện thế cao để tự vệ hoặc thu tín hiệu điện từ con mồi Điện thường được hiểu là hiệu điện thế hay dòng điện, nhưng cần phân biệt rõ ràng giữa chúng vì các tác dụng của điện phụ thuộc vào cả hai yếu tố này Trong cuộc sống hiện đại, điện năng đóng vai trò quan trọng, hiện diện trong mọi lĩnh vực và được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là trong việc thắp sáng.

Vai trò của điện đối với đời sống con người

Điện có vai trò và giá trị rất lớn trong cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của con người, những tác dụng của dòng điện:

+) Tác dụng nhiệt: nồi cơm điện, bàn ủi điện, bóng đèn dây tóc, bếp điện, lò nướng điện, …

+) Tác dụng phát sáng: đèn chiếu sáng,đèn LED báo ở các thiết bị điện tử, đèn ống, đèn bút thử điện,

+) Tác dụng từ: chuông điện, quạt điện, cần cẩu điện, máy xay sinh tố, máy bơm,

+) Tác dụng hóa học: mạ điện, đúc điện, tinh luyện kim loại,

+) Tác dụng sinh lí: kích tim trong cấp cứu, điện châm trong đông y

Súng sốc điện phát ra dòng điện lớn dạng xung, gây đau đớn và mất kiểm soát cơ bắp cho nạn nhân Đặc biệt, đối với những người có sức khỏe yếu, có thể dẫn đến bất tỉnh hoặc ngừng tim Dòng điện này cũng được sử dụng trong ghế điện và các cây vợt điện để tiêu diệt côn trùng nhỏ như ruồi và muỗi Trong môi trường bệnh viện, sốc điện có thể được áp dụng cho bệnh nhân tim khi nhịp tim yếu.

Điện năng đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất hàng hóa cho nhiều ngành công nghiệp như dệt may, in ấn và sản xuất tivi Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong nông nghiệp để chế biến thức ăn cho vật nuôi và bảo quản thực phẩm bằng cách làm lạnh Trong lĩnh vực dịch vụ, điện cũng là yếu tố thiết yếu cho các hoạt động truyền thông và viễn thông.

Những yếu tố ảnh hưởng tới tác dụng của dòng điện vào cơ thể người

Khi con người tiếp xúc với mạng điện, dòng điện sẽ chạy qua cơ thể, gây ra hiện tượng điện giật Hiện tượng này có thể gây ra nhiều tác động nghiêm trọng đến sức khỏe con người.

Tác dụng nhiệt có thể gây cháy và bỏng cho cơ thể, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thần kinh, tim, não và các cơ quan nội tạng khác, dẫn đến rối loạn chức năng.

Điện phân có tác dụng quan trọng trong việc phân ly máu và các chất lỏng hữu cơ, dẫn đến sự phá hủy các thành phần hóa lý của máu và tế bào.

Chất này có tác dụng sinh lý mạnh mẽ, gây ra sự hung phấn và kích thích các tổ chức sống, dẫn đến co rút các bắp thịt, bao gồm cả tim và phổi Hệ quả có thể dẫn đến sự phá hoại nghiêm trọng, thậm chí làm ngừng hẳn hoạt động hô hấp và tuần hoàn.

Dòng điện là yếu tố vật lý chính gây ra tổn thương khi bị điện giật, trong khi điện trở của cơ thể và điện áp chỉ ảnh hưởng đến cường độ dòng điện đi qua.

Mức độ nguy hiểm của điện giật tuỳ theo:

- Biên độ dòng điện (trị số dòng điện);

- Điện trở cơ thể người;

- Trị số điện áp đặt lên cơ thể người;

- Đường đi của dòng điện;

- Thời gian tồn tại điện giật;

- Trình trạng sức khỏe (hoàn cảnh xảy ra tai nạn, và phản xạ của nạn nhân).

1.3.1 Ảnh hưởng của trị số dòng điện giật

Giá trị dòng điện qua cơ thể người là yếu tố quyết định mức độ nguy hiểm khi bị điện giật Mức độ này phụ thuộc vào hai yếu tố chính: điện áp mà người tiếp xúc và điện trở của cơ thể khi tiếp xúc với điện áp.

Dòng điện nguy hiểm nhất đối với cơ thể người là dòng xoay chiều 50-

100 Hz Trị số an toàn lấy bằng 10mA.

Dòng điện 1 chiều cũng nguy hiểm nhưng khả năng tự giải phóng của nạn nhân khỏi dòng điện cao hơn nên lấy trị số an toàn là 50mA.

Qua các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã thu thập dữ liệu về mức độ phản ứng của cơ thể đối với các loại dòng điện và trị số của chúng.

Bảng 1.1 Ngưỡng giá trị dòng điện I ng giới hạn gây tác hại lên cơ thể người

Tác hại đối với người Điện xoay chiều AC, f = (50 - 60) Hz Điện một chiều DC

0,6 – 1,5 Bắt đầu thấy tê Chưa có cảm giác

2 – 3 Tê tăng mạnh Chưa có cảm giác

5 – 7 Bắp thịt bắt đầu co Đau như bị kim đâm

8 – 10 Tay không rời vật có điện

20 – 25 Tay không rời vật có điện, bắt đầu khó thở

Bắp thịt co và rung

50 – 80 Tê liệt hô hấp, tim bắt đầu đập mạnh

Tay khó rời vật có điện, khó thở

90 – 100 Nếu kéo dài với t ≥ 3[s] tim ngừng đập

Hệ Hô hấp tê liệt

1.3.2 Ảnh hưởng của thời gian điện giật

Thời gian tiếp xúc với điện giật càng lâu, điện trở của cơ thể người càng giảm do lớp da nóng lên và lớp sừng trên da bị tổn thương Hệ quả là tác hại của dòng điện đối với cơ thể sẽ gia tăng đáng kể.

Khi dòng điện tác động trong thời gian ngắn, mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào nhịp tim Mỗi chu kỳ giãn của tim kéo dài khoảng 1 giây, trong đó có khoảng 0.4 giây tim nghỉ giữa hai trạng thái co và giãn Trong giai đoạn này, tim rất nhạy cảm với dòng điện đi qua.

Nếu dòng điện qua cơ thể người lớn hơn 0.4 giây, nó có thể trùng với thời điểm hoạt động của tim Các thí nghiệm cho thấy rằng ngay cả khi dòng điện lớn (gần 10 mA) đi qua cơ thể mà không trùng với thời điểm nghỉ của tim, vẫn không gây nguy hiểm.

Theo lý thuyết, tại các mạng cao áp 110 kV, 35 kV, 10 kV và 6 kV, tai nạn do điện thường không gây ra tình trạng tim ngừng đập hay ngừng hô hấp Khi có điện áp cao, dòng điện xuất hiện trước khi người tiếp xúc với vật mang điện, tác động mạnh vào cơ thể và tạo ra phản xạ tức thì Kết quả là hồ quang điện bị dập tắt ngay lập tức hoặc chuyển sang bộ phận khác, khiến dòng điện chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn, thường chỉ vài phần giây, do đó hiếm khi dẫn đến tình trạng tim ngừng đập hay hô hấp bị tê liệt.

Mặc dù điện áp cao có thể gây ra dòng điện lớn đi qua cơ thể trong thời gian ngắn, nhưng điều này không có nghĩa là nó không nguy hiểm; thực tế, nó có thể gây bỏng nghiêm trọng và thậm chí dẫn đến tử vong Thêm vào đó, khi làm việc trên cao, nguy cơ rơi xuống đất do phản xạ cũng rất đáng lo ngại.

Thời gian và điện áp điện giật (xem bảng 1.2): (theo quy định của Uỷ ban điện quốc tế IEC).

Bảng 1.2 Điện áp và thời gian tiếp xúc cho phép Điện áp tiếp xúc [V] Thời gian tiếp xúc, [s]

1.3.3 Đường đi của dòng điện Đường đi của dòng điện qua người: người ta đo phân lượng dòng điện qua tim người để đánh giá mức độ nguy hiểm của các con đường dòng điện qua người Qua thí nghiệm nhiều lần và có kết quả sau:

Bảng 1.3: Dòng điện đi qua tim

Dòng điện đi Sẽ có % dòng điện tổng đi qua tim

1.3.4 Ảnh hưởng của tần số dòng điện

Khi tần số dòng điện tăng, tổng trở cơ thể người thực tế giảm, nhưng công suất hiệu dụng lại giảm theo, dẫn đến mức độ nguy hiểm cũng giảm.

Tần số dòng điện công nghiệp dao động trong khoảng 50 - 60 Hz có thể gây nguy hiểm Khi tần số thấp hơn hoặc cao hơn mức này, mức độ nguy hiểm sẽ giảm đi đáng kể.

Dự đoán trị số dòng điện an toàn cho phép qua người trong nhiều trường hợp không làm được.

Xác định giới hạn an toàn cho người không dựa vào “dòng điện an toàn” mà phải theo “điện áp cho phép”.

Thường dùng tiêu chuẩn “điện áp cho phép”, vì mỗi mạng điện lực quốc gia có một điện áp tương đối ổn định.

Tiêu chuẩn điện áp cho phép ở mỗi nước mỗi khác:

Bảng 1.4 Tiêu chuẩn điện áp cho phép ở các quốc gia tham khảo

Quốc gia Điều kiện Điện áp cho phép

Pháp Ngập nước 12V Ẩm ướt 24V

1.3.6 Ảnh hưởng của điện trở cơ thể người

Nguyên nhân xảy ra các tai nạn điện

Có rất nhiều nguyên nhân xảy ra hiện tượng trên:

+ Do trình độ tổ chức, quản lý công tác lắp đặt, xây dựng, sửa chữa công trình điện chưa tốt.

+ Do vi phạm quy trình kỹ thuật an toàn, đóng điện khi có người đang sửa chữa, công tác vận hành thiết bị điện không đúng qui trình.

Tai nạn về điện thường xảy ra ở cấp điện áp U ≥ 1000[V]:

+Tai nạn do sự phóng điện hồ quang.

+Tai nạn xảy ra do “điện áp bước”.

+Dây điện ở trên cột điện do mưa bão làm đứt dây rơi xuống đất.

+ Xây nhà sai vi phạm khoảng cách an toàn.

+Trời mưa to đứng dưới gốc cây cao.

+Thả diều, chơi đùa gần cột điện, dây điện, dây chằng néo

Biện pháp an toàn điện

+ Thực hiện tốt cách điện cho các dụng cụ điện, dây dẫn điện

+ Kiểm tra cách điện của đồ điện (sử dụng bút thử điện)

+ Lắp lại các ổ điện và để dây trên cao khỏi tầm tay trẻ em

+ Thực hiện nối đất các thiệt bị điện, đồ điện

+ Sử dụng các thiết bị đảm bảo an toàn điện như: thiết bị chống dòng rò, máy biến áp cách ly, …

Để đảm bảo an toàn trong thời tiết xấu, cần giữ khoảng cách an toàn với các nguồn điện cao áp và trạm biến áp Trong trường hợp mưa to, tránh đứng dưới gốc cây hoặc khu đất trống, hãy tìm nơi trú ẩn an toàn như nhà ở có cột nối đất Ngoài ra, việc sử dụng aptomat có thể giúp tự động ngắt điện khi xảy ra sự cố, bảo vệ bạn khỏi nguy hiểm.

Nếu phát hiện cột điện ngã hoặc dây điện bị đứt nằm trên đường, hãy ngay lập tức thông báo cho cơ quan hoặc trạm quản lý điện gần nhất, chẳng hạn như Công ty Điện Lực.

Phương pháp sửa chữa an toàn

- Trước khi sửa chữa phải ngắt nguồn điện để không bị giật:Rút phích cắm, tắt công tắc Rút nắp cầu chì Cắt cầu dao hay aptomat tổng.

- Bắt đầu sửa chữa phải mang những thứ sau: Găng tay cách điện, ủng(giày)cách điện, mũ bảo hộ, quần áo bảo hộ.

Hình 1.1: Quần áo, mũ bảo hộ

- Sử dụng các vật lót cách điện

- Sử dụng các thiết bị lao động cách điện

Hình 1.3: Ủng, bao tay cách điện

Hình 1.4: Kìm và xào cách điện

-Sử dụng các dụng cụ kiểm tra

Hình 1.5 Đồng hồ vạn năng, bút thử điện, Ampe kìm

Một số tiêu chuẩn về An toàn điện

Hiện nay, việc tuân thủ các tiêu chuẩn Quốc Gia là yêu cầu thiết yếu cho các đơn vị nhằm đảm bảo sản phẩm và dịch vụ đạt chất lượng, tuân thủ pháp luật và được cộng đồng chấp nhận Dưới đây là một số tiêu chuẩn TCVN liên quan đến lĩnh vực Điện.

Bảng 1.5: Một số tiêu chuẩn việt nam về an toàn điện

Tiêu Chuẩn Nội Dung Chính

TCVN 5556 - 1991 Thiết bị hạ áp – Yêu cầu chung về bảo vệ chống điện giật TCXDVN 319 :

Lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị cho các công trình công nghiệp - Yêu cầu chung

Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện cách ly, đóng cắt và điều khiển điện áp bước cùng điện áp tiếp xúc lớn là rất quan trọng Khi xảy ra sự cố, cần phải cắt ngay đường dây để đảm bảo an toàn Đồng thời, việc bảo quản nhiều tiếp địa dọc tuyến cũng cần được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 7447-5-54.

Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - bố trí nối đất, dây bảo vệ và dây liên kết bảo vệ.

Bảo vệ an toàn -bảo vệ chống các ảnh hưởng về nhiệt.

Chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng, và kỹ thuật hạ tầng đô thị -

Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 7447-2006 Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà

Yêu cầu đối với hệ thống lắp đặt đặc biệt hoặc khu vực đặc biệt - khu vực y tế.

Chiếu sáng nơi làm việc - Phần 1: Trong nhà

Chiếu sáng nơi làm việc - Phần 3: Yêu cầu chiếu sáng an toàn và bảo vệ tại những nơi làm việc ngoài nhà

Nguyên tắc cơ bản, đánh giá các đặc tính chung, định nghĩa.

TCVN 7447-4- Bảo vệ an toàn - bảo vệ chống điện giật.

Bảo vệ an toàn - bảo vệ chống quá dòng

Bảo vệ an toàn - bảo vệ chống nhiễu điện áp và nhiễu điện từ.

Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - quy tắc chung.

Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - hệ thống đi dây TCVN 7447-5-

Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - các thiết bị khác TCVN 7447-2011 Hệ thống lắp đặt điện hạ áp

Kiểm tra hệ thống lắp đặt điện hạ áp

Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện - dịch vụ an toàn.

Yêu cầu đối với hệ thống lắp đặt đặc biệt hoặc khu vực đặc biệt - khu vực có bồn tắm hoặc vòi hoa sen

Yêu cầu đối với hệ thống lắp đặt đặc biệt hoặc khu vực đặc biệt - hệ thống lắp đặt dùng cho chiếu sáng bằng điện áp cực thấp

Yêu cầu đối với hệ thống lắp đặt đặc biệt hoặc khu vực đặc biệt -các khối di động hoặc vận chuyển được

Hệ thống lắp đặt đặc biệt và khu vực đặc biệt yêu cầu lối đi thuận tiện cho việc vận hành và bảo dưỡng, theo tiêu chuẩn TCVN 9206:2012 về việc đặt thiết bị điện trong nhà ở và công trình công cộng Đồng thời, tiêu chuẩn TCVN 6160 quy định các yêu cầu về phòng cháy chữa cháy cho nhà cao tầng, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thiết kế.

Yêu cầu thiết kế TCVN 7447-1

Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà - Phần1: Nguyên tắc cơ bản, đánh giá các đặc tính chung, định nghĩa

Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà - Phần 5-51: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện

- Cách ly, đóng cắt và điều khiển TCVN 7447-5-54

- Bố trí nối đất, dây bảo vệ và dây liên kết bảo vệ TCVN 7447-5-55

- Các thiết bị khác TCVN 9207 :

2012 Đặt đường dây dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng TCVN 7996-2-

Tiêu chuẩn quốc gia về Dụng cụ điện cầm tay truyền động bằng động cơ - An toàn

Tiêu chuẩn quốc gia về Cáp cách điện bằng chất vô cơ và các đầu nối của chúng có điện áp danh định không vượt quá 750 V

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7591:2014 quy định về cáp cách điện bằng polyvinyl clorua với điện áp danh định lên đến 450/750 V, đảm bảo an toàn và chất lượng trong ứng dụng Đồng thời, TCVN 7672:2014 cũng đưa ra các quy định an toàn cho bóng đèn huỳnh quang một đầu, góp phần nâng cao tiêu chuẩn an toàn trong ngành điện.

Tiêu chuẩn quốc gia về Bóng đèn có balát lắp liền dùng cho chiếu sáng thông dụng - Yêu cầu về an toàn

Tiêu chuẩn quốc gia về Đánh giá thiết bị chiếu sáng liên quan đến phơi nhiễm trường điện từ đối với con người

TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG HỒ KYORITSU KEW 4106

Giới thiệu về đồng hồ Kyoritsu KEW 4106

Bộ đồng hồ Kyoritsu KEW 4106 gồm có các bộ phận chính sau đây:

- Các cọc thăm dò (4 cọc);

- Tài liệu hướng dẫn bằng tiếng anh;

Hình 2.1: Bộ đồng hồ Kyoritsu KEW 4106

Hình 2.2: Các bộ phận của đồng hồ

2: Nút ấn Lựa Chọn/ Lưu

6: Nút ấn Sang trái, sang phải, lên, xuống

8: Núm điều chỉnh thang đo9: Cổng kết nối chân E10: Cổng kết nối chân ES11: Cổng kết nối chân S12: Cổng kết nối chân H13: Cổng kết nối với máy tính

Hình 2.3: Dây đo và cọc chữ T nối đất

Hình 2.4: Dây nối và Đĩa hướng dẫn sử dụng

2.2 Hướng dẫn sử dụng đồng hồ đo Kyoritsu 4106

4 Dây : xanh, đen, đỏ, vàng mỗi dây có 2 đầu :

- 1 đầu có giắc tròn để kết nối với đồng hồ

Một đầu của thiết bị được trang bị kẹp, cho phép nó gắn chặt vào vỏ sắt hoặc thép của hệ thống nối đất cần đo Ngoài ra, kẹp này cũng có thể được sử dụng để kết nối với thanh nối đất chữ T, giúp thực hiện các phép đo bằng cách cắm xuống đất.

Trước khi kết nối hệ thống nối đất hoặc phần vỏ thiết bị với dây đo, cần phải cọ hoặc mài cho bề mặt tiếp xúc sạch và sáng Điều này giúp tăng cường khả năng tiếp xúc giữa dây đo và vỏ thiết bị, đảm bảo hiệu quả trong quá trình đo lường.

- Đối với phép đo sử dụng 3 dây ta sử dụng 3 dây xanh, vàng , đỏ, đối với phép đo 4 dây ta dùng 4 dây xanh, đen, vàng, đỏ.

2.3 Nguyên lý của Phương pháp đo Vôn-Ampe Đây là Phương pháp đo điện trở đất dựa trên độ rơi điện áp, khi xuất hiện dòng xoay chiều I ta đo được giá trị Rx giữa 2 dây E(điện cực nối đất) với H(điện cực dòng) và tìm ra độ lệch điện áp giữa điện cực nối đất E và điện cực S(P) Giá trị Rx được xác định bởi dòng xoay chiều I và độ lệch điện áp U

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý phương pháp đo vôn- ampe

2.4 Phương pháp điểm rơi điện áp 62%

Máy đo điện trở tiếp đất hoạt động dựa trên nguyên lý Vôn - Ampe, bao gồm nguồn phát dòng và mạch đo điện áp Nguồn phát dòng điện được kết nối với hai điện cực C1 và C2 (hay E và H), trong khi mạch đo điện áp sử dụng hai điện cực P1 và P2 (hay ES và S) Đối với loại máy có ba điện cực, C1 và P1 (hay E và ES) được nối chung thành một điện cực E.

Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo hoạt động của máy đo điện trởđất

Để đo điện trở của tổ tiếp đất, cần đóng điện cực dòng C2 (điện cực phụ) và điện cực áp P2 trên một đường thẳng với tổ tiếp đất Khoảng cách từ tâm tổ tiếp đất đến điện cực dòng C2 phải từ 3 đến 5 lần đường chéo D của tổ tiếp đất, trong khi khoảng cách từ tâm tổ tiếp đất đến điện cực áp P2 cần bằng 62% khoảng cách từ tâm tổ tiếp đất đến điện cực dòng C2.

Hình 2.7: Nguyên lý bố trí đo điện trở tiếp đất bằng phương pháp điểm rơi điện áp 62%

Để đảm bảo hiệu quả trong phương pháp đo, khoảng cách từ tâm của tổ tiếp đất đến điện cực dòng C2 cần phải đạt từ 3 đến 5 lần đường chéo của tổ tiếp đất Điều này giúp đảm bảo rằng điện cực áp P2 nằm ngoài điện cực bán cầu tương đương của tổ tiếp đất.

Máy đo hoạt động theo nguyên lý Vôn - Ampe, phát một dòng điện xoay chiều vào tổ tiếp đất qua mạch C1 và C2, với tần số thường chọn là 128Hz để tránh nhiễu từ nguồn điện lưới Mạch điện áp P1 và P2 sẽ đo điện thế dâng lên của tổ tiếp đất, từ đó giá trị điện trở của tổ tiếp đất được xác định bằng điện thế dâng lên chia cho dòng điện do máy đo tạo ra chảy vào tổ tiếp đất.

2.5.1 Đo điện trở hệ thống nối đất với phép đo 4 dây

Phương pháp đo 4 dây bắt đầu bằng việc cắm 4 đầu dây có giắc kết nối: xanh, đen, vàng, đỏ vào các cổng tương ứng trên đồng hồ đo Sau đó, đầu còn lại của dây xanh và dây đen được kẹp vào phần vỏ thiết bị nối đất, trong khi đầu còn lại của dây vàng và dây đỏ được kẹp vào thanh nối đất chữ T.

Dây vàng cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a (mét),

Dây đỏ cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a(mét).

(Lưu ý : 2 đầu nối đất của 2 dây đỏ và vàng phải nối đất ở cùng 1 phía so với đồng hồ đo)

Bật máy đo điện trở hệ thống nối đất bằng cách xoay núm vặn từ vị trí off lên mức 20 ôm để thực hiện việc đo lường chính xác.

Bước 2: Ấn , đồng hồ hiển thị bảng SYSTEM MENU , Gồm có ReviewData , Config Setting

Hình 2.9: Chế độ SYSTEM MENU Ấn nút để chọn chế độ Config Setting, sau đó nhấn để vào chế độ CONFIG_SETTING, lúc này màn hình hiển thị:

Hình 2.10: Chế độ CONFIG_SETTINGBước 3: Nhấn để vào phần cài đặt số dây cần đo, đồng hồ hiển thịbảngWire:

Hình 2.11: Chế độ WIRE Ở bảng này chúng ta có các phương pháp đo:

2-wire (phương pháp đo 2 dây)

4-wire (phương pháp đo 4 dây) ρ ( đo điện trở của đất)

Bước 4: Ấn hoặc để lựa chọn phương pháp đo 4 dây 4-wire, sau đó nhấn để lựa chọn, màn hình hiển thị sẽ quay lại bảng của B3:

Hình 2.12: Chế độ CONFIG_SETTING

Lúc này ta nhấn 2 lần để trở về màn hình chính

Bước 5: Ấn nút Fress To Test để bắt đầu đo

2.5.2: Đo điện trở hệt thống nối đất với phép đo 3 dây

Phương pháp đo 3 dây bắt đầu bằng việc cắm 3 đầu dây có giắc kết nối màu xanh, vàng, đỏ vào các cổng tương ứng trên đồng hồ Dây xanh được kẹp vào phần vỏ thiết bị nối đất, trong khi dây vàng và dây đỏ được kẹp vào thanh nối đất hình chữ T.

Dây vàng cắm cách nơi đặt đồng hồ đo 8m,

Dây đỏ cắm cách nơi đặt đồng hồ đo 16m.

(lưu ý : 2 đầu nối đất của 2 dây đỏ và vàng phải nối đất ở cùng 1 phía so với đồng hồ đo)

Để bật máy, xoay núm vặn từ chế độ off lên các thang đo Đối với việc đo điện trở hệ thống nối đất, hãy vặn sang mức 20 ôm.

Bước 2: Ấn , đồng hồ hiển thị bảng SYSTEM MENU Gồm có ReviewData,Config Setting

Hình 2.15: Chế độ SYSTEM MENU Ấn nút để chọn chế độ Config Setting, sau đó ấn nút , đồng hồ hiển thịbảng CONFIG_SETTING:

Hình 2.16: Chế độ CONFIG_SETTING Bước 3: Nhấn để vào phần cài đặt số dây cần đo, đồng hồ hiển thị bảng Wire:

Hình 2.19: Màn hình chính Bước 5: Ấn nút Fress To Test để bắt đầu đo

2.5.3: Đo điện trở suất của đất

Phương pháp đo điện trở suất của đất bao gồm việc cắm 4 đầu dây có giắc kết nối màu xanh, đen, vàng, đỏ vào các cổng tương ứng trên đồng hồ Đầu còn lại của 4 dây được kẹp vào Thanh nối đất chữ T để tiến hành đo.

Dây đen cắm ngay tại nơi đặt đồng hồ đo,

Dây xanh cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a (mét),

Dây vàng cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a(mét),

(Lưu ý : 4 đầu nối đất của 4 dây phải nối đất ở cùng 1 phía so với đồng hồ đo)

Để bật máy, hãy xoay núm vặn từ chế độ off sang các thang đo Trong trường hợp này, chúng ta sẽ điều chỉnh sang mức 20 ôm để đo điện trở của hệ thống nối đất.

Bước 2:Ấn , đồng hồ hiển thị bảng SYSTEM MENU , Gồm có ReviewData , Config Setting

Hình 2.21: Chế độ SYSTEM MENU Ấn nút để chọn chế độ Config Setting, sau đó ấn nút , đồng hồ hiển thị bảng CONFIG_SETTING:

Hình 2.22: Chế độ CONFIG_SETTINGBước 3: Nhấn để vào phần cài đặt số dây cần đo, đồng hồ hiển thị bảngWire:

Bước 4: Ấn hoặc để lựa chọn phương pháp đo điên trở của đất ρ , sau đó nhấn để lựa chọn, màn hình hiển thị sẽ quay lại bảng của B3:

Nguyên lý của Phương pháp đo Vôn-Ampe

Phương pháp đo điện trở đất dựa trên độ rơi điện áp sử dụng dòng xoay chiều I để xác định giá trị Rx giữa hai điện cực E (nối đất) và H (dòng) Đồng thời, nó cũng cho phép đo độ lệch điện áp giữa điện cực nối đất E và điện cực S (P) Giá trị Rx được xác định bởi dòng xoay chiều I và độ lệch điện áp U.

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý phương pháp đo vôn- ampe

Phương pháp điểm rơi điện áp 62%

Máy đo điện trở tiếp đất hoạt động dựa trên nguyên lý Vôn - Ampe, bao gồm nguồn phát dòng và mạch đo điện áp Nguồn phát dòng được kết nối với 2 điện cực C1 và C2 (hoặc E và H), trong khi mạch đo điện áp kết nối với 2 điện cực P1 và P2 (hay ES và S) Đối với máy sử dụng 3 điện cực, điện cực C1 và P1 (hay E và ES) được nối chung thành điện cực E.

Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo hoạt động của máy đo điện trởđất

Để đo điện trở tiếp đất, cần đóng điện cực dòng C2 (điện cực phụ) và điện cực áp P2 trên một đường thẳng với tổ tiếp đất cần đo Khoảng cách từ tâm tổ tiếp đất đến điện cực dòng C2 phải bằng 3 đến 5 lần đường chéo D của tổ tiếp đất, trong khi khoảng cách từ tâm tổ tiếp đất đến điện cực áp P2 nên là 62% khoảng cách từ tâm tổ tiếp đất đến điện cực dòng C2.

Hình 2.7: Nguyên lý bố trí đo điện trở tiếp đất bằng phương pháp điểm rơi điện áp 62%

Để đảm bảo hiệu quả trong phương pháp đo, khoảng cách từ tâm tổ tiếp đất đến điện cực dòng C2 cần được duy trì từ 3 đến 5 lần đường chéo của tổ tiếp đất Điều này giúp đảm bảo rằng điện cực áp P2 nằm ngoài điện cực bán cầu tương đương của tổ tiếp đất.

Nguyên lý đo hoạt động của máy đo dựa trên nguyên lý Vôn - Ampe, trong đó máy phát một dòng điện xoay chiều vào tổ tiếp đất qua mạch C1 và C2 Dòng điện phát vào có tần số khác với tần số của nguồn điện lưới, thường là 128Hz, nhằm tránh nhiễu từ dòng điện lưới Mạch điện áp P1 và P2 sẽ đo điện thế dâng lên của tổ tiếp đất, và giá trị điện trở của tổ tiếp đất được xác định bằng cách chia điện thế dâng lên cho dòng điện do máy đo tạo ra chảy vào tổ tiếp đất.

Thao tác đo

2.5.1 Đo điện trở hệ thống nối đất với phép đo 4 dây

Phương pháp đo 4 dây yêu cầu cắm 4 đầu dây có giắc kết nối (xanh, đen, vàng, đỏ) vào các cổng tương ứng trên đồng hồ Dây xanh và dây đen được kẹp vào phần vỏ thiết bị nối đất, trong khi dây vàng và dây đỏ được kẹp vào thanh nối đất chữ T.

Dây vàng cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a (mét),

(Lưu ý : 2 đầu nối đất của 2 dây đỏ và vàng phải nối đất ở cùng 1 phía so với đồng hồ đo)

Để bật máy, hãy xoay núm vặn từ vị trí "off" đến các thang đo, và trong trường hợp này, để đo điện trở của hệ thống nối đất, bạn nên điều chỉnh đến mức 20 ôm.

Bước 2: Ấn , đồng hồ hiển thị bảng SYSTEM MENU , Gồm có ReviewData , Config Setting

Hình 2.9: Chế độ SYSTEM MENU Ấn nút để chọn chế độ Config Setting, sau đó nhấn để vào chế độ CONFIG_SETTING, lúc này màn hình hiển thị:

Hình 2.10: Chế độ CONFIG_SETTINGBước 3: Nhấn để vào phần cài đặt số dây cần đo, đồng hồ hiển thịbảngWire:

Bước 5: Ấn nút Fress To Test để bắt đầu đo

2.5.2: Đo điện trở hệt thống nối đất với phép đo 3 dây

Phương pháp đo 3 dây bao gồm việc cắm 3 đầu dây có giắc kết nối: xanh, vàng, đỏ vào cổng tương ứng trên đồng hồ Dây xanh được kẹp vào phần vỏ thiết bị nối đất, trong khi dây vàng và dây đỏ được kẹp vào thanh nối đất chữ T để thực hiện đo đạc chính xác.

Dây vàng cắm cách nơi đặt đồng hồ đo 8m,

Dây đỏ cắm cách nơi đặt đồng hồ đo 16m.

(lưu ý : 2 đầu nối đất của 2 dây đỏ và vàng phải nối đất ở cùng 1 phía so với đồng hồ đo)

Để bật máy, hãy xoay núm vặn từ chế độ off lên các thang đo Trong trường hợp này, để đo điện trở của hệ thống nối đất, bạn cần vặn núm đến mức 20 ôm.

Bước 2: Ấn , đồng hồ hiển thị bảng SYSTEM MENU Gồm có ReviewData,Config Setting

Hình 2.15: Chế độ SYSTEM MENU Ấn nút để chọn chế độ Config Setting, sau đó ấn nút , đồng hồ hiển thịbảng CONFIG_SETTING:

Hình 2.16: Chế độ CONFIG_SETTING Bước 3: Nhấn để vào phần cài đặt số dây cần đo, đồng hồ hiển thị bảng Wire:

Hình 2.19: Màn hình chính Bước 5: Ấn nút Fress To Test để bắt đầu đo

2.5.3: Đo điện trở suất của đất

Phương pháp đo điện trở suất của đất bao gồm việc cắm 4 đầu dây có giắc kết nối màu xanh, đen, vàng, đỏ vào các cổng tương ứng trên đồng hồ Sau đó, đầu còn lại của 4 dây sẽ được kẹp vào Thanh nối đất hình chữ T để tiến hành đo.

Dây đen cắm ngay tại nơi đặt đồng hồ đo,

Dây xanh cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a (mét),

Dây vàng cắm cách nơi đặt đồng hồ đo a(mét),

(Lưu ý : 4 đầu nối đất của 4 dây phải nối đất ở cùng 1 phía so với đồng hồ đo)

Để bật máy, bạn cần xoay núm vặn từ chế độ off lên các thang đo Trong trường hợp này, để đo điện trở hệ thống nối đất, hãy điều chỉnh núm vặn đến mức 20 ôm.

Bước 2:Ấn , đồng hồ hiển thị bảng SYSTEM MENU , Gồm có ReviewData , Config Setting

Hình 2.21: Chế độ SYSTEM MENU Ấn nút để chọn chế độ Config Setting, sau đó ấn nút , đồng hồ hiển thị bảng CONFIG_SETTING:

Hình 2.22: Chế độ CONFIG_SETTINGBước 3: Nhấn để vào phần cài đặt số dây cần đo, đồng hồ hiển thị bảngWire:

Bước 4: Ấn hoặc để lựa chọn phương pháp đo điên trở của đất ρ , sau đó nhấn để lựa chọn, màn hình hiển thị sẽ quay lại bảng của B3:

Hình 2.25: Màn hình chínhBước 5: Ấn nút Fress To Test để bắt đầu đo

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ĐIỆN TẠI

Vật liệu nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào các hệ thống nối đất tại Khoa Cơ Điện, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Các hệ thống này bao gồm nối đất chống sét cho toàn bộ các tòa nhà, nối đất an toàn cho các thiết bị, và nối đất làm việc cho các máy thí nghiệm.

Phương pháp nghiên cứu

Xác định vị trí nối đất và kiểm tra xung quanh để phát hiện rỉ sét, sau đó đo điện trở nối đất bằng dụng cụ chuyên dụng Cuối cùng, phân tích dữ liệu và so sánh với tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam về nối đất trong hệ thống điện.

Sử dụng đồng hồ chuyên dụng Earth Resistance/Earth Resistivity Tester KEW 4106 để đo điện trở nối đất

Hình 3.1:Đồng hồ Kyoritsu KEW 4106

Nghiên cứu và đánh giá tình trạng an toàn điện

Khảo sát hệ thống nối đất và hệ thống chống sét trong khu vực khoa Cơ Điện, đồng thời kiểm tra các thiết bị đóng cắt bảo vệ như aptomat và cầu dao tại các phòng học, phòng thí nghiệm và xưởng cơ khí.

Một số hình ảnh thực tế trong quá trình khảo sát:

Hình 3.2: Nối đất làm việc thiết bị

Hình 3.3: Nối Đất An Toàn Phòng Thí Nghiệm

Hình 3.4: Nối Đất Chống Sét Tháp Nước và Văn Phòng Khoa

Hình 3.5: Hệ thống thanh nối đất và chống sét

Nhà thực tập sửa chữa máy

Hình 3.6: Nối đất phòng thí nghiệm cao áp

Sử dụng đồng hồ đo Kyoritsu KEW 4016 để đo điện trở nối đất và điện trở suất của các hệ thống nối đất, chúng tôi đã thu được kết quả như trong bảng dưới đây.

Bảng 3.1: Kết quả đo điện trở nối đất của 1 số thiết bị và hệ thống

STT Vị Trí Loại Nối Đất

Văn Phòng Khoa Chống Sét 1 1,78 Ω 1,19 Ω

Chống Sét 2 1,75 Ω 1,19 Ω Nhà thực tập sửa chữa máy

Hệ thống Nối đất An Toàn 1,13 Ω 0,36 Ω

PTN Sử Dụng Điện An Toàn 8,33 Ω 7,5 Ω

PTN Cao Áp An Toàn 1,02 Ω 0,79 Ω

Máy Phay Nằm Làm Việc 7,33 Ω 6,21 Ω

Máy Phay Đứng Làm Việc ∞ ∞

7 Điện trở suất của đất 16,72 Ωm

3.3.2 Nhận xét và đánh giá tình trạng an toàn điện

Qua khảo sát an toàn điện tại Khoa Cơ Điện, tôi nhận thấy rằng các phòng học và phòng thí nghiệm đã được trang bị hệ thống nối đất chống sét, nối đất an toàn và nối đất làm việc, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Tại Xưởng Gia Công Cắt Gọt, mặc dù các thiết bị đã được nối đất an toàn, nhưng do thời gian sử dụng lâu dài, các điểm tiếp xúc giữa vỏ thiết bị và hệ thống nối đất có thể bị ăn mòn và gỉ sét, dẫn đến điện trở nối đất cao Do đó, cần kiểm tra lại các điểm tiếp xúc này để có biện pháp khắc phục, như đấu nối lại hoặc thiết kế hệ thống nối đất mới cho các thiết bị, nhằm đảm bảo an toàn khi sử dụng.

Phòng thí nghiệm sử dụng điện có điện trở nối đất vượt quá giá trị cho phép, cần được cải tạo lại.

Một số phòng đang sử dụng aptomat và cầu dao cũ với vỏ nhựa đã bị vỡ, gây nguy hiểm cho người sử dụng, vì vậy cần thay mới Ngoài ra, một số dây dẫn đấu nối không đảm bảo an toàn cũng cần được thay thế để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Hình 3.7: Các thiết bị cũ nguy hiểm cần thay thế

Hình 3.8: Các dây dẫn, mối nối không đảm bảo an toàn

Hình 3.9: Sơ đồ nối đất làm việc và nối đất an toàn

Phòng thực tập sửa chữa máy

Hình 3.10: Sơ đồ nối đất làm việc và nối đất an toàn

Xưởng Gia Công Cắt Gọt

Theo TCVN 9226-2012, điện trở của hệ thống nối đất và điện áp chạm phải luôn nhỏ hơn giá trị cho phép trong suốt cả năm Cụ thể, điện trở nối đất của hệ thống chống sét không được vượt quá 10Ω, trong khi đối với hệ thống nối đất an toàn cho thiết bị điện, giá trị này tối đa là 4Ω nếu không có quy định khác Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, cần giảm điện trở của hệ thống nối đất trong Phòng Thực Hành Sử Dụng Điện xuống Rđ ≤ 4Ω, đồng thời xây dựng hệ thống nối đất phù hợp cho các thiết bị tại Xưởng Gia Công Cắt Gọt.

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NÂNG CAO AN TOÀN ĐIỆN

Cải tạo hệ thống nối đất an toàn hiện tại cho Phòng thí nghiệm sử dụng điện

4.1.1 Tính toán và thiết kế Điện trở hệ thống cũ: R = 7.5 Ω Điện trở cho phép : = 4 Ω

Vậy điện trở hệ thống nhân tạo cần thiết là = 8.57 Ω

Ta thiết kế hệ thống nối đất sử dụng cọc có thông số như sau:

+ Sắt dùng để đóng là sắt góc: 50x50x5mm

+ Khoảng cách từ mặt đất tới đỉnh cọc: = 0.7m

Sử dụng đồng hồ đo Kyoritsu KEW 4106 ta đo được điện trở của đất: = 16.72 Ω.m và hệ số thời tiết: = 1.4m (Phụ thuộc vào thời tiết với độ sâu từ 0,5÷ 0,8m)

Ta có: h = + = 0.7 + 1.5 = 2.2 (m) Điện trở suất tính toán của đất là:

= 16.72×1.4 = 23.408 (Ω.m) Điện trở của 1 cọc là:

Số cọc cần thiết là:

= = = 0.831Vậy ta cần thêm 1 cọc vào hệ thống nối đất của Phòng thí nghiệm Sử dụng điện để đảm bảo an toàn.

Hình 4.1: Sơ đồ bố trí mạch

Qua hệ thống mới thiết kế ta có thể dự toán kinh phí như sau:

Bảng 4.1: Dự toán kinh phí hệ thống nối đất

Phòng thí nghiệm sử dụng điện

STT Công việc Đơn vị tính Giá

(vnđ) Số lượng Thành tiền

Thiết kế hệ thống nối đất an toàn cho Xưởng Gia Công Cắt Gọt

4.2.1 Tính toán và thiết kế

Ta sử dụng hệ thống nối đất gồm các cọc sắt góc có thông số như sau:

- Khoảng cách giữa các cọc là: a = 2m

- Khoảng cách từ mặt đất tới đỉnh cọc: = 0.7m

Sử dụng đồng hồ đo Kyoritsu KEW 4106 ta đo được điện trở của đất:

= 16.72 Ω.m và hệ số thời tiết: = 1.4m

Ta có: h = + = 0.7+1= 1.7 (m) Điện trở suất tính toán của đất là:

= 16.72×1.4 = 23.408 (Ω.m) Điện trở của 1 cọc là:

Số cọc lý thuyết là:

Chọn n = 2 cọc,khoảng cách giữa các cọc a = 2m

Với số cọc n= 2, a/l =1 tra bảng ta có:

Hệ số sử dụng của cọc là =0.855

Số cọc sơ bộ là: n == = 2.702

Vậy chọn số cọc là n = 3, tra bảng ta có hệ số sử dụng của cọc là= 0.78

Bố trí cọc thành dãy ta có hệ số thanh đặc biệt là K = 1

Thanh nối dài 4m và hệ số sử dụng của thanh nối là = 0.8 Điện trở của thanh nối: ln=ln= 6.56 Ω Điện trở của hệ thống là:

= = = 2.666Ω Điện trở của hệ thống mới thiết kế thỏa mãn điều kiện Vậy hệ thống đạt yêu cầu

Qua khảo sát địa hình thì ta nên đặt hệ thống nối đất ở khoảng đất trống ngay phía sau Xưởng Gia Công Cắt Gọt.

Hình 4.2: Sơ đồ bố trí cọc

Hình 4.3: Sơ đồ nối đất Xưởng Gia Công Cắt Gọt với hệ thống nối đất mới

Qua hệ thống mới thiết kế ta có thể dự toán kinh phí như sau:

Bảng 4.2: Dự toán kinh phí hệ thống nối đất

Xưởng Gia Công Cắt Gọt

Stt Công việc Đơn vị tính

4.2.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống nối đất Ưu điểm: Thứ nhất, bất kỳ một sự cố chạm chập điện nào đó ra bên ngoài vỏ máy sẽ đuợc đưa về đất tức thì, đảm bảo không tạo nên điện thế quá cao nơi vỏ máy, vỏ thiết bị điện, là những nơi người vốn rất dễ tiếp xúc Thứ hai, khi có sự cố chạm chập điện, dây tiếp đất tạo mạch kín làm dòng điện theo đất trở về nguồn và nếu dòng đủ lớn thì thiết bị bảo vệ sẽ làm việc và ngắt mạch sự cố ra khỏi nguồn, kết quả là đảm bảo an toàn được cho nguời sử dựng và thiết bị.

Nhược điểm: Nếu điện trở suất lớn thì khó thiết kế đảm bảo tiêu chuẩn Rđ

≤ 4Ω và sẽ rất tốn kém chi phí đầu tư hệ thống nối đất.

Thiết kế hệ thống nối dây trung tính cho Xưởng Gia Công Cắt Gọt

4.3.1 Tính toán và thiết kế

Sơ đồ cấp điện cho Khoa Cơ Điện từ Trạm Biến Áp 560kVA – 35/0.4

Hình 4.4: Sơ đồ cấp điện cho Khoa Cơ Điện

Xưởng Gia Công Cắt Gọt đã trang bị hệ thống dây trung tính, tuy nhiên để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, cần phải nối dây trung tính vào vỏ thiết bị Trong quá trình nối dây, cần kiểm tra kỹ lưỡng các thiết bị bảo vệ như Aptomat để đảm bảo chúng hoạt động an toàn Để Aptomat có thể ngắt điện nhanh chóng và hiệu quả khi có sự cố, cần đảm bảo rằng dòng định mức của thiết bị bảo vệ được lựa chọn phù hợp với mức độ nguy hiểm của dòng điện chạm vào vỏ thiết bị.

Thống kê các aptomat có trong Xưởng Gia Công Cắt Gọt trong bảng sau:

Bảng 4.3: Thông số của các aptomat trong Xưởng Gia Công Cắt Gọt ST

Loại Aptomat Đối Với Điện Áp Dòng Chịu Được Trong 1s

Hình 4.5: Một số Aptomat trong Xưởng Gia Công Cắt Gọt

Khi xảy ra sự cố rò điện ra vỏ máy, điểm ngắn mạch sẽ là ngắn mạch ở tải Để bảo vệ an toàn cho người sử dụng, các thiết bị đóng cắt như Aptomat và cầu dao cần phải phát hiện dòng rò và ngắt điện ngay lập tức Để đảm bảo Aptomat hoạt động hiệu quả, cần thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật cụ thể.

Dòng điện ngắn mạch 3 pha có hệ số bảo vệ là 1.4, sử dụng Aptomat với bộ phận cắt điện khi dòng điện định mức của Aptomat nhỏ hơn 100A Để tính toán dòng ngắn mạch, áp dụng công thức tính dòng ngắn mạch phù hợp.

Với : là tổng trở của dây dẫn là tổng trở của MBA

Theo sơ đồ cấp điện cho khoa Cơ Điện, Máy Biến Áp 3 pha 2 dây quấn do Việt Nam sản xuất có mã hiệu 560-35/0.4 Đường dây dẫn vào Xưởng Gia Công Cắt Gọt sử dụng 240m dây M70 và 13m dây M25 Các thông số kỹ thuật được tra cứu từ bảng dữ liệu liên quan.

+ Tổn thất không tải của MBA:

+ Tổn thất ngắn mạch của MBA: = 9400W

+ Điện áp ngắn mạch của MBA:% = 6.5%

+ Dòng điện không tải của MBA: Điện trở kháng của MBA là:

Ω Điện kháng của MBA là:

= 0.0186 Ω Tổng trở của MBA là:

Theo sơ đồ cấp điện cho Khoa Cơ Điện (Hình 4.4) ta thấy :

+ Dây M70 tra bảng ta có:

+ Dây M25 tra bảng ta có:

Tổng trở của dây dẫn là:

0.116 Ω Dòng điện ngắn mạch là:

= = 2823.2 A Kiểm tra với điều kiện : ta có = = 2016.57 A

Tất cả các Aptomat đều đáp ứng yêu cầu cắt sự cố, tuy nhiên, với dòng ngắn mạch 3 pha là 2823.2A, các Aptomat MCCB LG 40A, 20A và 10A không đảm bảo an toàn vì vượt quá dòng ngắn mạch 3 pha mà chúng có thể chịu trong 1 giây.

Ta cần thay thế bởi các Aptomat khác có dòng ngắn mạch 3 pha chịu được trong

4.3.2: Dự toán kinh phí: Đề xuất thay thế các Aptomat MCCB LG 40A, 20A, 10A không đảm bảo bởi các Aptomat tương ứng trong bảng sau:

Bảng 4.4: Dự toán kinh phí thay thế Aptomat

Xưởng Gia Công Cắt Gọt Stt Công việc

Dòng chịu được (380V) Đơn vị tính

Hình 4.6: Sơ đồ nối dây trung tính Xưởng Gia Công Cắt Gọt

4.3.3 Ý Nghĩa và Ưu điểm, Nhược điểm của hệ thống nối dây trung tính Ý nghĩa của bảo vệ nối dây trung tính là biến sự chạm vỏ của thiết bị thành ngắn mạch 1 pha để các thiết bị bảo vệ cắt nhanh và chắc chắn phần bị chạm vỏ đảm bảo an toàn cho người. Ưu điểm: Tránh được quá điện áp lớn trong mạng, cách điện của thiết bị chỉ phải thiết kế với điện áp pha, dễ dàng phát hiện các dạng sự cố, bảo vệ rơle đơn giản tin cậy, dễ dàng sử dụng các MBA công suất nhỏ 1 pha.

Nhược điểm của thiết bị khi hoạt động bình thường là dòng điện không cân bằng luôn chảy qua dây trung tính và các cấu trúc kim loại của công trình, điều này có thể dẫn đến nguy cơ hỏa hoạn, ăn mòn các bộ phận kim loại và gây ra nhiễu điện từ.

Bảo vệ nối dây trung tính chỉ hoạt động hiệu quả khi xảy ra sự cố chạm vỏ thiết bị Tuy nhiên, trong trường hợp có sự cố chạm đất, bảo vệ nối dây trung tính sẽ không có tác dụng, do dòng chạm đất thường nhỏ, dẫn đến các thiết bị bảo vệ không được kích hoạt.

- Cấm không đặt các thiết bị cắt trên dây trung tính.

Sơ đồ bảo vệ nối dây trung tính không được áp dụng cho mạng điện có tiết diện dây dẫn nhỏ hơn, đặc biệt là đối với dây đồng hoặc dây nhôm Ngoài ra, sơ đồ này cũng cấm sử dụng cho các ổ cắm điện để kết nối dây mềm cung cấp điện cho thiết bị di động.

Thiết kế hệ thống bảo vệ bằng Rơle cho Xưởng Gia Công Cắt Gọt

Ngoài các phương án đã đề cập, chúng ta có thể áp dụng phương pháp sử dụng Contacto, Rơle dòng và Rơle áp để ngắt thiết bị khỏi hệ thống khi xảy ra sự cố Hệ thống được thiết kế sử dụng Rơle dòng RI, có thể được thay thế bằng Rơle áp RU.

4.4.1 Hệ thống bảo vệ phía đầu nguồn

Ta thiết kế hệ thống bảo vệ cho aptomat 150A, ở đây ta dùng Rơle dòng

RI Khi có sự cố, dòng điện vượt quá mức cho phép sẽ khiến hệ thống hoạt động tách aptomat 150A ra khỏi mạch Toàn bộ mạch sẽ mất điện.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện trong xưởng là khi cần cấp điện cho toàn bộ hoặc một động cơ cụ thể, người dùng sẽ đóng Aptomat 150A, sau đó tiếp tục đóng các Aptomat nhánh và ấn nút Đ Khi đó, cuộn K sẽ có điện, dẫn đến các tiếp điểm thường mở trong contacto K chuyển sang trạng thái đóng, từ đó cấp điện cho thiết bị.

Khi xảy ra sự cố rò điện ra vỏ máy, cuộn dây của rơle dòng RI sẽ kích hoạt, mở tiếp điểm thường đóng của RI Hệ quả là cuộn K mất điện, dẫn đến việc contacto không còn hoạt động và các tiếp điểm trong contacto trở về trạng thái mở, khiến toàn bộ mạch bị mất điện.

+ Ưu điểm: Dễ dàng lắp đặt vì gọn nhẹ và đơn giản.

Khi xảy ra sự cố chạm vỏ với một thiết bị, toàn bộ hệ thống sẽ bị mất điện, gây bất tiện trong quá trình sử dụng Việc sửa chữa trở nên khó khăn do mất thời gian để xác định thiết bị bị rò điện.

Sử dụng phương pháp Bảo vệ đầu nguồn ta có thể đấu nối theo 2 dạng sơ đồ như hình 4.7 và hình 4.8.

Bảng 4.5: Dự toán chi phí cho phương án xây dựng hệ thống bảo vệ đầu nguồn (dạng 1) Stt Công việc Đơn vị tính

4 Nút Bấm (on-off) Cái 1 30.000 30.000

Bảng 4.6: Dự toán chi phí cho phương án xây dựng hệ thống bảo vệ đầu nguồn (dạng 2) Stt Công việc Đơn vị tính

4 Nút Bấm (on-off) Cái 1 30.000 30.000

Hình 4.7: Sơ đồ hệ thống bảo vệ đầu nguồn (dạng 1)

Hình 4.8: Sơ đồ hệ thống bảo vệ đầu nguồn (dạng 2)

4.4.2.Hệ thống bảo vệ tại các thiết bị

Hệ thống bảo vệ được thiết kế đặt sau tất cả các thiết bị đóng cắt, sử dụng Rơle dòng RI (có thể thay thế bằng Rơle áp RU) Khi xảy ra sự cố, dòng điện vượt quá mức cho phép sẽ kích hoạt hệ thống, tự động tách thiết bị gặp sự cố ra khỏi mạch.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện trong xưởng là khi cần cấp điện cho toàn bộ xưởng hoặc một động cơ cụ thể, người dùng chỉ cần đóng Aptomat 150A, sau đó tiếp tục đóng các Aptomat nhánh và ấn nút Đ Khi đó, cuộn K sẽ có điện, dẫn đến việc các tiếp điểm thường mở trong contacto K chuyển sang trạng thái đóng, từ đó cấp điện cho thiết bị.

Khi xảy ra sự cố rò điện ra vỏ máy, cuộn dây của rơle dòng RI sẽ được cấp điện, khiến tiếp điểm thường đóng của RI mở ra Điều này dẫn đến việc cuộn K mất điện, làm cho contacto không còn điện và các tiếp điểm trong contacto trở về trạng thái mở Kết quả là thiết bị gặp sự cố sẽ bị mất điện.

+ Ưu điểm: Chỉ thiết bị có sự cố bị mất điện, thuận tiện cho việc phát hiện và sửa chữa.

+ Nhược điểm: Chi phí đầu tư lớn hơn hệ thống bảo vệ cho 1 Aptomat tổng.

Sử dụng hệ thống bảo vệ tại các thiết bị ta có thể đấu nối theo 2 dạng sơ đồ như hình 4.9 và hình 4.10.

Bảng 4.7: Dự toán chi phí cho phương án xây dựng hệ thống bảo vệ tại các thiết bị (dạng 1)

Stt Thiết Bị Đơn vị tính

7 Nút bấm (on-off) Cái 10 30.000 300.000

Bảng 4.8: Dự toán chi phí cho phương án xây dựng hệ thống bảo vệ tại các thiết bị (dạng 2)

Stt Thiết Bị Đơn vị tính

7 Nút bấm (on-off) Cái 10 30.000 300.000

Hình 4.10: Sơ đồ hệ thống bảo vệ tại các thiết bị (dạng 2)

Kết Luận và Kiến Nghị

1 Kết luận Đề tài mà em thực hiện nhằm mục đích đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao an toàn điện cho các phòng thí nghiệm trong Khoa Cơ Điện.

Sử dụng đồng hồ đo điện trở đất Kyoritsu KEW 4106 giúp đo điện trở của đất, điện trở nối đất của thiết bị và điện trở của hệ thống nối đất một cách chính xác và hiệu quả.

Qua quá trình khảo sát em nhận thấy:

+ Văn phòng Khoa, các phòng thí nghiệm, các nhà xưởng đã có hệ thống chống sét, hệ thống nối đất an toàn, nối đất làm việc.

Sau một thời gian sử dụng, một số hệ thống nối đất có thể bị gỉ sét hoặc ăn mòn, dẫn đến việc không còn đảm bảo an toàn cho người vận hành và các thiết bị.

Hệ thống nối đất an toàn của Phòng thí nghiệm Sử dụng điện hiện đang gặp vấn đề khi giá trị điện trở nối đất vượt quá mức cho phép Nhiều thiết bị trong Xưởng Gia Công Cắt Gọt có điện trở nối đất rất cao, thậm chí một số thiết bị còn vượt quá giới hạn cho phép Nguyên nhân có thể là do mối nối từ thiết bị xuống hệ thống nối đất bị đứt, gỉ sét hoặc ăn mòn.

+ Một số cầu dao có vỏ nhựa đã cũ bị vỡ, một số mối nối dây không đảm bảo an toàn.

2 Kiến nghị Đề xuất giải pháp:

- Thay thế các thiết bị cắt bảo vệ có vỏ nhựa đã hỏng, sửa chữa các mối nối dây dẫn hở nguy hiểm cho người sử dụng.

- Cải tạo lại hệ thống nối đất cho Phòng thí nghiệm Sử dụng điện.

- Kiểm tra lại các mối nối của hệ thống nối đất của Xưởng Gia Công Cắt Gọt.

Để cải thiện an toàn điện cho Xưởng Gia Công Cắt Gọt, tôi đề xuất thiết kế một hệ thống nối đất mới, nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ và giảm thiểu rủi ro điện.

+ Thiết kế hệ thống nối đất mới cho Xưởng, đặt hệ thống nối đất mới ở khoảng đất trống phía sau Xưởng.

+ Thiết kế hệ thống nối dây trung tính cho Xưởng.

+ Thiết kế hệ thống bảo vệ bằng Rơle để cắt các thiết bị ra khỏi sự cố.

Tiêu đề	Đồ Án Nghiên Cứu Thiết Kế An Toàn Điện
Thể loại	khóa luận

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	21,62 MB