Giáo trình môn học Kỹ thuật điện

ính
Tủ phân phối 
cho sử dụng 
chung
Sưởi ấm, vv...
Hình 4.16 Vị trí lắp đặt các lọai tủ phân phối ở một nhà cao tầng 
4.4.1 Các lọai tủ phân phối 
Các tủ phân phối hoặc một tập hợp các thiết bị đóng cắt hạ thế sẽ 
khác nhau theo lọai ứng dụng và nguyên tắc thiết kế (đặc biệt theo 
sự bố trí của thanh cái), được phân lọai dựa theo yêu cầu của tải. 
Các lọai tủ phân phối chính tiêu biểu là: 
 Tủ phân phối chính. 
 Tủ phân phối khu vực. 
 Tủ phân phối phụ. 
 Tủ điều khiển công nghệ hay tủ chức năng. Ví dụ như tủ điều 
khiển động cơ, tủ điều khiển sưởi ấm 
Các tủ khu vực và tủ phụ nằm rải rác ở khắp lưới điện. Các tủ điều 
khiển công nghệ có thể nằm gần tủ phân phối chính hoặc gần với 
dây chuyền công nghệ được kiểm sóat. 
4.4.2 Các thành phần cơ bản của tủ phân phối 
 99 
Tùy theo chức năng, yêu cầu cần bảo vệ của tải mà tủ phân phối có 
các thành phần sau: 
 Vỏ tủ điều khiển và phân phối. 
 Đầu kết nối: Cầu dao tự động (CB) đầu vào. 
 Bảo vệ chống sét: Bột bảo vệ chống sét. 
 Bảo vệ quá dòng và cách ly: Cầu chì ống, CB, ELCB 
 Điều khiển từ xa: bộ định thới 
 Quản lý năng lượng 
Tủ cần đặt ở độ cao với tới được từ 1÷1,8m. Độ cao 1,3m giành cho 
người tàn tật và lớn tuổi. 
4.4.3 Cách thực hiện hai lọai tủ phân phối 
Người ta phân biệt: 
 Tủ phân phối thông dụng trong đó công tắc và cầu chì được 
gắn vào một khung nằm bên trong. 
 Tủ phân phối chức năng cho những ứng dụng đặc thù. 
Các tủ phân phối thông dụng: 
CB và cầu chì thường nằm trên một giàn khung lui về phía sau của 
tủ. Các thiết bị hiển thị và điều khiển: Đồng hồ đo, đèn, nút ấn 
được lắp ở mặt trước hoặc hông của tủ. Việc đặt các dụng cụ bên 
trong tủ cần được nghiên cứu cẩn thận có xét đến kích thước của 
mỗi vật, các chỗ đấu nối và khỏang trống cần thiết đảm bảo họat 
động an tòan và thuận lợi. Để dự đóan tổng diện tích cần thiết có thể 
nhân tổng diện tích các thiết bị với 2,5. 
Các tủ phân phối chức năng 
Tủ này giành cho các chức năng đặc biệt và sử dụng các mô dun 
chức năng bao gồm máy cắt và các thiết bị cùng các phụ kiện để lắp 
đặt và đấu nối. Ví dụ như các đơn vị điều khiển động cơ dạng ô kéo 
bao gồm công tắc tơ, cầu chì, cầu dao, nút nhấn, đèn báoThiết kế 
các tủ lọai này thường không tốn thời gian, vì chỉ cần cộng một số 
mô đun cần thiết cùng với khỏang trống để thêm vào sau này nếu 
cần. Dùng các bộ phân tiền chế để lắp tủ được dễ dàng hơn. 
Các kỹ thuật lắp ráp tủ phân phối chức năng: 
 Các đơn vị chức năng cố định: Tủ bao gốm nhiều đơn vị chức 
năng cố định như: Khởi động từ và các rơ le liên quan tùy theo 
chức năng. Các đơn vị này không thích hợp cho việc cô lập 
thanh cái. Do đó bất kỳ một sự can thiệp nào để bảo trì, sửa 
chữa, thay đổiđều phải cắt điện tòan tủ. Sử dụng các đơn vị 
tháo lắp được để giảm tối thiểu thời gian cắt điện. 
 100 
 Các đơn vị chức năng có thể cô lập: Mỗi đơn vị chức năng 
được đặt trên một panel tháo lắp được, có kèm theo thiết bị cô 
lập phía đầu vào (thanh cái) và ngắt điện phía lộ ra. Một đơn vị 
như vậy có thể rút ra để bảo trì mà không cần ngắt điện tòan 
bộ. 
 Các đơn vị chức năng dạng ngăn kéo: Máy cắt và phụ kiện 
được lắp trên một khung dạng ô kéo nằm ngang rút ra được. 
Chức năng này phức tạp và thường được dùng để điếu khiển 
động cơ. Cách ky được cả phía vào và phía ra bằng các ô kéo. 
Bài tập 
1. Nghiên cứu phương pháp lắp đặt đường dây điện lực trên sàn 
nhà của phân xưởng. Nêu phạm vi áp dụng, yêu cầu kỹ thuật , 
cách thực hiện 
2. Nghiên cứu kết cấu và lắp đặt đường dây điện treo. 
3. Nghiên cứu kết cấu, các thủ thuật và các phương pháp đặt 
đường dây dẫn và cáp điện trong các rãnh. 
4. Nghiên cứu kết cấu và các phương pháp đặt các hộp dây dẫn 
và cáp điện. 
 96 
Bài 5. LẮP ĐẶT HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 
5.1. Khái niệm về nối đất và chống sét trong hệ thống công nghiệp. 
5.1.1 Khái niệm về nối đất 
Nối đất và nối dây trung hòa thực hiện chức năng bảo vệ cho người khỏi 
bị điện giật, nghĩa là bảo đảm cho thiết bị điện hay các dụng cụ điện làm việc 
bình thường . 
Nôi đât và nối dây trung hòa chỉ là một trong những biện pháp bảo vệ an 
toàn về điện. Ngoài hai phương pháp kể trên người ta còn có một số cách khác: 
cân bằng điện tích, dùng điện áp thấp, cách điện và thường xuyên kiểm tra cách 
điện, cắt điện tự động, biến áp phân chia, rào chắn bảo vệ, và các biện pháp 
khác. 
Nối đất và nối dây trung hòa là những biện pháp bảo vệ chủ yếu. Nối đất 
là tạo nên giữa vỏ máy cần bảo vệ và đất một mạch điện an toàn với điện trở đủ 
nhỏ để khi điện rò do cách điện hỏng, dòng điện sẽ đi qua vỏ máy xuống đất, 
còn nếu có người chạm phải vỏ máy, dòng điện đi qua người sẽ nhỏ nhất không 
gây nguy hiểm cho người. Xong đôi khi dòng điện chập khá lớn, nên dòng điện 
qua người trong trường hợp này có thể gây nguy hiểm. Vì vậy người ta còn áp 
dụng các biện pháp đặc biệt khác để tránh khỏi sự nguy hiểm đó, thí dụ dùng 
biện pháp cân bằng điện thế tại vùng dòng điện chập đi qua. 
Nối đất dây trung hòa là tạo nên một mạch điện an tòan giữa tất cả vỏ 
máy hay kết cấu bằng kim lọai với dây trung hòa nối đất của máy biến áp qua 
một dây dẫn bảo vệ đặc biệt gọi là dây trung hòa, dây trung hòa còn có thể nối 
đất lặp lại. Chính nhờ biện pháp này tất cả các dòng điện mát ra vỏ đều trở 
thành dòng ngắn mạch, chúng được chuyển qua dây bảo vệ, dây trung hòa làm 
cắt cầu chì hay cắt tự động đọan sự cố được bảo vệ. 
5.1.2 Khái niệm về chống sét 
Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa đám mây và đất, hay giữa các 
đám mây mang điện khác dấu. Trước khi có sự phóng điện của sét đã có sự 
phân chia và tích lũy rất mạnh điện tích trong các đám mây giông do tác dụng 
của các luồng không khí nóng bốc lên và hơi nước ngưng tụ trong các đám mây. 
Các đám mây mang điện là do kết quả của sự phân tích các điện tích trái dấu và 
tập trung chúng trong các phần tử khác nhau của đám mây. 
Phần dưới của đám mây giông thường tích điện tích âm. Các đám mây 
cùng với đất hình thành các tụ điện mây đất. Ở phần trên đám mây thường tích 
lũy điện tích dương. Cường độ điện trường của tụ điện mây – đất tăng dần lên 
và nếu tại chỗ nào đó cường độ đạt tới trị số giới hạn 25-30 kV/cm thì không khí 
bị i ôn hóa và bắt đầu trở nên dẫn điện. Sự phóng điện của sét chia làm ba giai 
đọan: 
 97 
Phóng điện giữa đám mây và đất được bắt đầu bằng sự xuất hiện một 
dòng sáng chuyển xuống đất, chuyển động từng đợt với tốc độ 100 ÷ 1000 
km/gy. Dòng này mang phần lớn điện tích của đám mây, tạo nên ở đầu cực của 
nó một điện thế rất cao hàng triệu vôn. Giai đọan này gọi là giai đọan phóng điện 
tiên đạo từng bậc. 
Khi dòng tiên đạo vừa mới phát triển đến đất hay các vật dẫn điện nối đến 
đất thì giai đọan thứ hai bắt đầu, đó là giai đọan phóng điện chủ yếu của sét. 
Trong giai đọan này, các điện tích dương của đất di chuyển có hướng từ đất 
theo dòng tiên đạo với tốc độ lớn (6.104 ÷ 10
5 km/gy) chạy lên và trung hòa các 
điện tích âm của dòng tiên đạo. 
Sự phóng điện chủ yếu được đặc trưng bởi dòng điện lớn qua chỗ sét 
đánh gọi là dòng điện sét và sự lóe sáng mãnh liệt của dòng điện phóng. Không 
khí trong dòng phóng được nung nóng đến nhiệt độ khỏang 10.0000C và giãn nở 
rất nhanh tạo thành dòng điện âm thanh. Ở giai đọan thứ ba của sét sẽ kết thúc 
sự di chuyển các điện tích của mây và từ đó bắt đầu phóng điện, và sự lóe sáng 
dần dần biến mất. 
Bảo vệ chống sét cho nhiều đối tượng khác nhau cũng khác nhau: Bảo vệ 
chống sét đánh trực tiếp đối với trạm biến áp, Bảo vệ chống sét đường dây tải 
điện, bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm, bảo vệ chống sét cho các 
công trình. Những nguyên tắc bảo vệ thiết bị nhờ cột thu sét còn gọi là cột thu lôi 
đã hầu như không thay đổi từ những năm 1750 khi B.Franklin kiến nghị thực 
hiện bằng một cột cao có đỉnh nhọn bằng kim lọai được nối đến hệ thống nối đất. 
Trong quá trình thực hiện người ta đã đưa đến những kiến thức khá chính xác 
về hướng đánh trực tiếp của sét, về bảo vệ cột thu sét và thực hiện hệ thống nối 
đất (còn gọi là hệ thống tiếp đất). 
Khi có một đám mây tích điện tích âm đi qua đỉnh của một cột thu lôi có 
chiều cao đối với mặt đất và có điện thế của đất xem như bằng không. Nhờ cảm 
ứng tĩnh điện thì đỉnh của cột thu lôi sẽ nạp một điện tích dương. Do đỉnh cột thu 
lôi nhọn nên cường độ điện trường trong vùng này khá lớn. Điều này sẽ dễ tạo 
nên một kênh phóng điện từ đầu cột thu lôi đến đám mây tích điện tích âm, do 
vây sẽ có dòng điện phóng từ đám mây xuống đất. Khỏang không gian gần cột 
thu lôi mà vật được bảo vệ đặt trong đó, rất ít có khả năng bị sét đánh gọi là 
vùng hay phạm vi bảo vệ của cột thu lôi. 
5.2 Lắp đặt hệ thống nối đất 
Thực hiện nối đất thường có hai lọai: Nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo. 
5.2.1 Nối đất tự nhiên bao gồm: 
1. Các đường ống nước, các đường ống bằng kim lọai trừ các đường ống dẫn 
khí đốt hóa lỏng cũng như những đường dẫn khí đốt và các khí dễ cháy dễ 
nổ. 
2. Các ống chôn sâu trong đất của giếng khoan. 
 98 
3. Kết cấu kim lọai và bê tông cốt thép nằm dưới đất của các nhà ở và công 
trình xây dựng 
4. Các đường ống kim lọai của công trình thủy lợi. 
5. Vỏ chì của các đường cáp chôn trong đất. 
Khi xây dựng trang bị nối đất cần phải tận dụng các vật liệu tự nhiên sẵn có. 
Điện trở nối đất này được xác định bằng cách đo thực tế tại chỗ hay dựa theo 
các tài liệu để tính. 
5.2.2 Nối đất nhân tạo : 
 Thường sử dụng các cọc thép tròn, thanh thép dẹp hình chữ nhật hay hình 
thép góc dài từ 2÷ 3m đóng sâu vào đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt 
đất khỏang 0,5 ÷ 0,7. Các lọai nối đất nhân tạo: 
1. Các cọc thép tròn hoặc thép góc, thép ống đóng thẳng đứng xuống đất. 
2. Các thanh thép dẹt, thép tròn đặt nằm ngang trong đất. 
Kích thước tối thiểu các điện cực nối đất (các cọc, ống, thanh) cho trong bảng 
5.1 
Kích thước nhỏ nhất của các cọc thép nối đất và dây nối đất 
Tên gọi cực nối đất Trong nhà Thiết bị đặt 
ngòai trời 
Trong đất 
Dây dẫn tròn, đường kính, mm 5 6 
Thanh dẫn hình chữ nhật 
Tiết diện, mm2 
Bề dày, mm2 
24 
3 
48 
4 
Thép góc, bề dày của cạnh, mm 2 2,5 4 
Thép ống, bề dày của ống, mm 2,5 2,5 3,5 
Đối với mạng điện áp dưới 1000V, điện trở nối đất tại mọi thời điểm trong năm 
không được vượt quá 4 . Riêng đối với các thiết bị nhỏ, công suất tổng của 
máy phát điện và máy biến áp không quá 100kVA thì cho phép đến 10. 
Nối đất lập lại của dây trung tính trong mạng 380/220V phải có điện trở không 
được quá 10. 
Đối với thiết bị điện áp cao hơn 1000V có dòng điện chạm đất bé và các thiết bị 
có điện áp đến 100V nên sử dụng nối đất tự nhiên sẵn có. 
Đối với đường dây tải điện trên không, cần nối đất các cột bê tông cốt thép và 
cốt sắt của tất cả các đường dây tải điện 35kV, còn các đường dây 3-20kV chỉ 
cần nối đất ở khu vực có dân cư. 
Trên các đường dây ba pha bốn dây 380/220V có điểm trung tính trực tiếp nối 
đất, các cột sắt, xà sắt của cột bê tông cốt thép cần phải được bố trí nối với dây 
trung tính. 
 99 
Trong các mạng điện có điện áp dưới 1000V, có điểm trung tính cách điện, các 
cột sắt và bê tông cốt thép cần có điện trở nối đất không quá 50. 
5.2.3 Lắp đặt điện cực nối đất 
Thiết bị nối đất thẳng đứng 
Thiết bị tiếp đất có thể làm bằng thép với các kích thước sau: 
 Hình tròn, đường kính 10mm, nếu cực tròn tráng kẽm thì có thể giảm 
xuống còn 6cm;. 
 Hình chữ nhật tiết diện 48mm2, dầy 4mm. 
 Thép góc thành dầy 4 mm. 
 Théo dạng ống, thành ống dầy 3,5 mm hình 5.1 
Tất cả các thanh dẫn dài 2 ÷3 m 
Hình 5.1Cấu tạo của thiết bị tiếp đất 
Trước khi đóng điện cực xuống đất, tất cả các điện cực đều phải cạo sạch sơn, 
gỉ, dầu mỡNếu môi trường đóng có tính xâm thực cao, thì tiết diện điện cực có 
thể tăng lên hay bề mặt của nó được tráng kẽm. 
Để đóng các thiết bị tiếp đất, trước hết người ta đào một đường rãnh sâu 
500÷700mm và đóng ép hay đóng xoắn các điện cực xuống đáy rãnh. Để làm 
việc đó người ta thường dùng búa tạ, máy ép rung, máy ép thủy lực hay bằng 
các máy khoan chuyên dùng. Đầu điện cực thò lên trên rãnh đào khỏang 
100÷200mm. Các điện cực ngang được đặt trực tiếp trên đáy rãnh, nếu các điện 
cực bằng thép dẹt thì người ta đặt nó theo chiều dẹt áp với thành rãnh. 
 100 
Hình 5.2 Nối các thiết bị tiếp đất nằm nngang và đóng điện cực tiếp đất thẳng 
đứng 
Dây nối đất chung đấu với thiết bị tiếp đất ở hai điểm. Việc nối các thiết bị nối 
đất, các đường dây tiếp đất chính và mạng nối đất bên trong thường thực hiện 
bằng cách hàn điện và phải bảo đảm tiếp xúc điện tốt nhất. Chát lượng mối hàn 
phải kiểm tra kỹ trước khi lấp đất và độ bền của chúng có thể dùng búa nặng 
gần 1 kg gõ nhẹ vào mối hàn. Cho phép dùng mối nối bu lông, nếu như không 
làm giảm tiếp xúc điện. 
Một số ví dụ về nối đất 
 a) b) 
Hình 5.3 Nối đất mạng TT, mạng IT (a), nối đất dây trung hòa cho cần cẩu tháp 
5.3. Lắp đặt hệ thống chống sét. 
Hệ thống bảo vệ chống sét cơ bản gồm: Một bộ phận thu đón bắt sét đặt 
trong không trung, được nối xuống một dây dẫn đưa xuống, đầu kia của dây dẫn 
lại nối đến mạng lưới nằm trong đất còn gọi là hệ thống nối đất. Hệ thống bảo vệ 
được đặt ở vị trí nhằm đạt được yêu cầu bảo vệ trườc sự tấn công đột ngột, trực 
tiếp của sét. Vai trò của bộ phận đón bắt sét nằm trong không trung rất quan 
trọng và sẽ trở thành điểm đánh thích ứng nhất của sét. Dây dẫn nối từ bộ phận 
đón bắt sét hay còn gọi là đầu thu từ trên đưa xuống có nhiệm vụ đưa dòng sét 
 101 
xuống hệ thống kim lọai nằm trong đất và tỏa nhanh vào lòng đất. Như vậy hệ 
thống lưới này dùng để khuếch tán năng lượng của sét vào trong đất. 
Một số cách lắp dây chống sét: 
Hình 5.4 Sử dụng thiết bị chống sét 
Thiết bị nối đất 
Chỗ tách 
Khỏang cách 
chống phóng 
tia lửa điện 
Dây dẫn sét 
xuống đất 
Ống thóat nước 
mưa 
Máng thóat nước 
Dây thu sét Nối đất cho 
dây ăng ten Thanh thu sét 
Điểm thu sét 
Thiết bị nối đất 
Điểm tách 
Dây dẫn sét 
xuống đất 
Dây thu sét 
Kích thước 1 
mạng 
max.10mx20m 
 102 
Hình 5.5 Sử dụng dây thu sét trong mạng 
 a) b) 
Hình 5.6 Thiết bị chống sét (a) và điểm tách (b) 
Câu hỏi 
1. Ý nghĩa của việc nối đất. Có mất cách nối đất. 
2. Trong mạng điện có điện áp nhỏ hơn 1000V điện trở nối đất có giá trị là 
bao nhiệu? 
 103 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
TT Tên sách Nhà xuất bản Tác giả 
1 Elektrotechnik 
Grundbildung 
Schaltungstechnik 
Westermamm Klaue, 
Huebscher 
2 Fachkunde Elektrotechnik Eropa Lehrmittel Profssor Dr.Guenter 
Springer 
3 Praxis Elektrotechnik Eropa Lehrmittel Profssor Dr.Guenter 
Springer 
4 Elektrotechnik Tabellen 
Energie-/Industrieelektronik 
Westermamm Brechmann, Dzieia, 
Hoernemann, 
Huebscher, Jagla, 
Klaue 
5 Hướng dẫn thực hành lắp đặt 
điện 
Đại học quốc gia 
Tp.Hồ Chí Minh 
Ngọc Thạch 
6 Giáo trình kỹ thuật lắp đặt điện Nhà XB Giáo dục TS.Phan Đăng Khải 
7 Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện Khoa học và kỹ 
thuật 
Schneider Electric 
8 Tập hợp các tiêu chuẩn kỹ 
thuật an tòan điện 
Nhà XB Lao động Bộ lao động-Thương 
binh xã hội