Bài giảng An toàn điện - Chương 4: Bảo vệ nối đây trung tính

17/02/2014
1
LOGO
www.themegallery.com
An toàn là trên hết- safety first
CÁC NỘI DUNG SẼ NGHIÊN CỨU
1. Mục đích, ý nghĩa
2. Phạm vi ứng dụng
3. Nối đất làm việc và nối đất lặp lại
4. Cách thực hiện bảo vệ nối đây trung tính
5. Thiết bị đóng cắt và bảo vệ hạ áp
1. Mục đích, ý nghĩa
 Mục đích
• Bảo vệ nối dây trung tính nhằm bảo đảm an toàn cho
người khi có sự chạm vỏ của 1 pha nào đó bằng cách
nhanh chóng cắt phần điện có sự chạm vỏ.
1. Mục đích, ý nghĩa
 Mục đích
• Bảo vệ nối vỏ thiết bị với trung
tính được coi là bảo vệ chính.
• Đôi khi ta còn nối vỏ thiết bị với
đất qua một điện trở phụ Rp = 4
và được coi là bảo vệ phụ.
17/02/2014
2
1. Mục đích, ý nghĩa
 Ý nghĩa
• Biến sự chạm vỏ của thiết bị thành ngắn mạch một pha để
các thiết bị bảo vệ cắt nhanh phần bị chạm vỏ bảo đảm an
toàn cho người.
2. Phạm vi áp dụng
 Phạm vi áp dụng
• Dùng cho mạng điện 3 pha 4 dây,
điện áp < 1000V, có trung tính
nối đất.
• Dùng cho mọi cơ sở sản xuất
không phụ thuộc vào môi trường
xung quanh.
3. Nối đất làm việc và nối đất lặp lại
3.1. Nối đất làm việc
3.2. Nối đất lặp lại
3.1. Nối đất làm việc
 Nối đất làm việc: Nối đất ở đầu nguồn điện, tạo điều kiện
làm việc bình thường cho các thiết bị điện.
• Đối với mạng 660/380V điện trở nối đất < 2Ω
• Đối với mạng 380/220V điện trở nối đất < 4Ω
• Đối với mạng 220/127V điện trở nối đất < 8Ω
17/02/2014
3
3.2. Nối đất lặp lại
 Nối đất lặp lại: Nối đất lặp lại từng đoạn của mạng điện
• Giảm điện áp đối với đất của dây trung tính khi có sự chạm
vỏ thiết bị hay khi có sự lệch pha.
• Giảm được chế độ sự cố ở trường hợp dây trung tính bị đứt.
 Trường hợp không có nối đất lặp lại
• Dây trung tính không đứt
- Điện áp Utx1 trên vỏ thiết bị
Trong đó
• IN là dòng ngắn mạch 1 pha
• ZK là tổng trở ngắn mạch của dây trung tính tính từ
nguồn đến điểm ngắn mạch.
fKNtx UZIU 1
3.2. Nối đất lặp lại
 Trường hợp không có nối đất lặp lại
• Dây trung tính bị đứt
- Điện áp Utx1 = 0V
- Điện áp Utx2 = Utx3 = Uf
3.2. Nối đất lặp lại
 Trường hợp có nối đất lặp lại
• Dây trung tính không bị đứt
- Điện áp Utx1 trên vỏ thiết bị
Trong đó
• Utx1 là điện áp trên vỏ thiết bị khi nối đất lặp lại
• R0 là điện trở nối đất trung tính
• R2 là điện trở nối đất lặp lại 
3.2. Nối đất lặp lại
2
20
21
*
* R
RR
ZI
RIU KNdtx
17/02/2014
4
 Trường hợp có nối đất lặp lại
• Dây trung tính bị đứt
- Điện áp trên vỏ thiết bị trước chổ đứt
- Điện áp trên vỏ thiết bị sau chổ đứt
3.2. Nối đất lặp lại
f
f
dtx URRR
U
RIU 
 0
20
01 *
f
f
dtxtx URRR
U
RIUU 
 2
20
232 *
 Khi thực hiện bảo vệ nối dây trung tính
• Tất cả các phần kim loại của các thiết bị điện
• Vỏ thiết bị
• Khung bệ của thiết bị phân phối điện
• Vỏ kim loại của cáp,..
• Phải được nối một cách chắc chắn với dây trung
tính.
4. Cách thực hiện bảo vệ nối đây trung tính
 Khi thực hiện bảo vệ nối dây trung tính
• Không được đặt cầu chì trên dây trung tính
• Không được đặt cầu dao trên dây trung tính
• Không được đặt các thiết bị đóng cắt khác trên
dây trung tính
• Trừ trường hợp đặc biệt khi cắt đồng thời các
dây pha và dây trung tính.
4. Cách thực hiện bảo vệ nối đây trung tính 4. Cách thực hiện bảo vệ nối đây trung tính
1. Điểm nối vỏ thiết bị với dây trung
tính.
2. Thiết bị đóng cắt bảo vệ: cầu dao, áp
tô mát...
3. Thiết bị 1 pha: đèn chiếu sáng.
4. Thiết bị 2 pha
5. Thiết bị 3 pha
6. Nối đất lập lại dây trung tính
17/02/2014
5
4. Cách thực hiện bảo vệ nối đây trung tính
 Dây trung tính không được đặt cầu chì, cầu dao hoặc các thiết
bị đóng cắt
Sai đúng
4. Cách thực hiện bảo vệ nối đây trung tính
 Dây nối trung tính bảo vệ phải
dùng một dây riêng, dây này
không được đồng thời dùng
làm dây dẫn điện
4. Cách thực hiện bảo vệ nối đây trung tính
 Trong mạng có trung tính trực
tiếp nối đất, nếu vì một nguyên
nhân nào đó mà bị mất trung tính,
không cho phép dùng đất như một
dây dẫn.
5.1. Máy cắt hạ áp
5.2. Thiết bị chống rò dòng
5.3. Cầu chì
5. Thiết bị đóng cắt và bảo vệ hạ áp
17/02/2014
6
5.1.1. Khái niệm
5.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
5.1.3. Phân loại CB
5.1.4. Các thông số cơ bản của BC
5.1. Máy cắt hạ áp
 Khái niệm: Máy cắt hạ áp ( Circuit
Breaker – CB ) là loại khí cụ điện điều
khiển bằng tay nhưng có khả năng tự
động cắt mạch khi mạng điện bị ngắn
mạch, quá tải hoặc sụt áp,
 Lĩnh vực sử dụng: Sử dụng trong công
nghiệp và dân dụng
5.1.1. Khái niệm
1. Cần tác động
2. Cơ cấu tác động đóng, mở
3. Các tiếp điểm
4. Các đầu nối
5. Lưỡng kim nhiệt
6. Vít hiệu chỉnh dòng tác động
7. Cơ cấu cắt điện từ
8. Hệ thống dập hồ quang
5.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
 Cấu tạo
• Vỏ của CB có chức năng đảm bảo
an toàn cho người sử dụng và thao
tác đóng cắt trên CB.
• Cơ cấu cắt điện từ có bộ phận cơ
bản là cuộn dây. Cuộn dây có một
lõi sắt cố định và lõi chuyển động.
5.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
17/02/2014
7
 Cấu tạo
• Cơ cấu nhiệt bảo vệ quá tải bằng thanh
lưỡng kim
• Tiếp điểm gồm có tiếp điểm hồ quang,
tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh.
• Hệ thống dập hồ quang: ngăn dẫn hồ
quang và buồng dập hồ quang.
5.1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
 MCB ( Miniature Circuit Breakers)
• Thường sử dụng trong công nghiệp thương mại,
thiết bị trong nhà và trong dân dụng.
• Có kích thước nhỏ, dòng định mức nhỏ.
• Chỉ phù hợp cho việc bảo vệ cáp, bảo vệ chiếu
sáng, mạch nung, mạch điều khiển động cơ công
suất nhỏ.
5.1.3. Phân loại CB
 MCB ( Miniature Circuit Breakers)
• Số cực: 1P, 1P+1N, 2P, 3P, 4P
• Dòng định mức: 0.1-100A
• Điện áp định mức: 220-415VAC, 60-110VDC
• Khả năng cắt dòng ngắn mạch: 3, 4, 5, 6, 10 KA
5.1.3. Phân loại CB
 MCCB (Moulded Case Circuit Breakers)
• Thường sử dụng trong các hệ thống phân
phối
• Các giá trị điện áp định mức cao hơn có thể
lên đến 1000VAC, 1200VDC.
5.1.3. Phân loại CB
17/02/2014
8
 MCCB (Moulded Case Circuit Breakers)
• Giá trị dòng điện định mức cao hơn 100A, có
thể lên đến 2500A hay lớn hơn.
• Khả năng cắt dòng cũng cao hơn lên đến
50KA hay lớn hơn.
5.1.3. Phân loại CB
 Các thông số cơ bản
• Số cực: 1P, 1P+1N, 2P, 3P, 4P
• Điện áp định mức ( Uc )
• Điện áp cách điện ( Ui )
• Đện áp làm việc cực đại ( UBmax )
• Điện áp làm việc cực tiểu ( UBmin )
• Dòng điện định mức ( In )
5.1.4. Các thông số cơ bản của CB
 Các thông số cơ bản
• Dòng điện tác động bộ phận bảo vệ quá dòng (Ir)
• Tần số làm việc (f)
• Khả năng cắt dòng ngắn mạch lớn nhất (Icu)
• Điện áp thử nghiệm xung (Uimp)
• Các đặc tuyến ngắt dòng B, C, D, K, Z và MA
5.1.4. Các thông số cơ bản của CB
2.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
2.2.2. Phân loại thiết bị chống dòng điện rò
2.2.3. Thông số chính của thiết bị chống dòng rò
5.2. Thiết bị chống dòng rò
17/02/2014
9
 Thiết bị chống rò cơ cấu cơ điện
1. Rơ le tác động
2. Lõi biến dòng
3. Nút nhấn kiểm tra
4. Điện trở hạn dòng
5.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
 Thiết bị chống rò cơ cấu cơ điện
• Biến dòng lõi cân bằng (mạch từ hình xuyến lõi Ferrit
có từ thẩm cao).
• Trên lõi được quấn hai cuộn dây có số vòng bằng nhau,
sao cho khi có dòng điện đi qua thì từ thông tổng của
hai từ thông sinh ra bởi dòng điện đi và dòng điện về
qua hai cuộn dây này có trị số bằng 0
5.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
 Thiết bị chống rò cơ cấu cơ điện
• Một cuộn dây cảm ứng quấn nhiều
vòng dây cỡ dây nhỏ dùng để nhận
dòng điện cảm ứng cung cấp cho
cuộn rơle dòng điện tác động cơ cấu
ngắt làm mở hệ thống tiếp điểm cắt
mạch điện.
5.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
 Cấu tạo thiết bị chống rò rờ le điện tử
1. Vi mạch điện tử
2. Rơ le tác động
3. Lõi biến dòng
4. Nút nhấn kiểm tra
5. Điện trở hạn dòng
5.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
17/02/2014
10
 Thiết bị chống dòng rò rờ le điện tử
• Về cơ bản giống như thiết bị chống dòng rò với cơ cấu
điện cơ chỉ thêm vào vi mạch khuếch đại. Vi mạch này
dùng để khuếch đại dòng điện cung cấp cho rờ le, nhằm
mục đích tăng độ nhay và tính chính xác cao hơn.
• Khi lắp đặt phải đúng dây pha vào cực L, dây trung tính
vào cực N và sử dụng điện áp đúng định mức → đảm
bảo vi mạch không hư hỏng.
5.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 5.2.2. Phân loại thiết bị chống dòng rò
 Thiết bị chống dòng rò RCD, RCCB
• Là thiết bị ngắt mạch điện khi chúng phát hiện dòng rò
khỏi mạch vượt quá giá trị an toàn.
RCD RCCB
5.2.2. Phân loại thiết bị chống dòng rò
 Thiết bị chống dòng rò RCD (Residual Current Device)
• RCD hai cực cung cấp bảo vệ chống quá dòng và hỏng cách
điện cho các mạch điện cuối, Thích hơn với mạch điện TT,
vận hành trên các mạng điện 1 pha.
• Bảo vệ người RCD có dòng rò định mức 30mA
• Bảo vệ chống cháy RCD có dòng định mức rò 300mA-
500mA.
5.2.2. Phân loại thiết bị chống dòng rò
 Thiết bị chống dòng rò RCCB (Residual-Current Circuit
Breaker)
• RCCB được dùng chống dòng rò xuống đất trong mạng điện
hiện hữu được trang bị nhiều CB và cầu chì.
• RCCB tương thích với mọi dạng nối đất của hệ thống.
 Chú ý: Các thiết bị RCD, RCCB cần được sử dụng ghép với
máy cắt hạ áp kiểu từ-nhiệt hay cầu chì để bảo vệ chống quá
dòng và chống ngắn mạch
17/02/2014
11
5.2.2. Phân loại thiết bị chống dòng rò
 Thiết bị ngắt dòng rò đất ELCB (Earth
Leakage Circuit Breaker)
• ELCB gồm mô dun EL tích hợp trong CB
• Bảo vệ chống quá dòng và hỏng cách điện cho
các tủ điện chính hạ áp, các mạch phân phối
phụ trong công nghiệp; bảo vệ động cơ hay
mạch cáp có dòng định mức 250A.
ELCB
5.2.2. Phân loại thiết bị chống dòng rò
 Thiết bị chống rò với bảo vệ quá tải RCBO
( Residual Current Breaker with Overload )
• RCBO là tổ hợp thiết bị chống rò dòng RCD
và máy cắt hạ áp kiểu điện từ nhiệt MCB.
• RCBO có cả hai chức năng bảo vệ chống quá
dòng và chống dòng chạm đất.
 Các thông số chính
• Dòng rò tác động làm việc I∆n
• Dòng rò không tác động I∆ = 0,5 I∆n
- Nếu I∆ < 0,5 I∆n thiết bị RCD không tác động
- Nếu 0,5 I∆n < I∆ < I∆n thiết bị RCD có thể tác động
- Nếu 0,5 I∆n < I∆ < I∆n thiết bị RCD chắc chắn tác động
• Ngoài ra, thiết bị chống dòng rò, đặc biệt có tích hợp máy cắt hạ
áp còn có các thông số chính như mày cắt hạ áp
5.2.3. Các thông số chính 5.3. Cầu chì
 Là thiết bị bảo vệ bằng cách chảy một hay nhiều dây chảy
để ngắt mạch và cắt dòng nếu dòng vượt quá giá trị cài đặt
trong khoảng thời gian cho
 Chống quá tải và ngắn mạch trong mạng điện hạ áp dân
dụng có đặt tính gG phù hợp với tiêu chuẩn IEC 60269-3.
17/02/2014
12
LOGO
www.themegallery.com