Đề cương môn An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng.

An toàn điện
PHÂN TÍCH AN TOÀN ĐIỆN TRONG MẠNG ĐIỆN 3 PHA
I. Giới thiệu về các loại mạng điện 3 pha
1.1 Mạng điện ba pha bốn dây
- Trung tính cách điện nối với đất
- Trung tính nối đất trực tiếp
- Trung tính nối đất qua cuộn kháng nhỏ
1.2 Mạng điện ba pha ba dây
- Trung tính cách điện đối với đất
- Trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang
- Trung tính nối đất trực tiếp
1.3. Sự khác nhau giữa mạng điện 3 pha bốn dây và mạng điện 3 pha 3 dây Đặc điểm Mạng 3 pha 4 dây Mạng 3 pha 3 dây Gồm Chỉ Cấu 3 dây pha (A, B, C) và 1
có 3 dây pha (A, B, C), không trúc dây dây trung tính (N) có dây trung tính Kiểu nối dây
Hình tam giác (Δ) hoặc hình sao
Hình sao (Y) có dây trung tính phổ biến không có dây trung tính Điện
Cung cấp cả điện áp pha và áp Chỉ điện có điện áp dây áp dây
Mạng 3 pha 4 dây thường thấy trong lưới điện hạ áp cấp cho gia đình, văn phòng,
nhà máy vừa và nhỏ vì có thể cấp nguồn cho cả thiết bị 1 pha và 3 pha.
Mạng 3 pha 3 dây chủ yếu sử dụng trong hệ thống truyền tải điện cao áp hoặc các
nhà máy công nghiệp lớn, nơi chỉ dùng động cơ 3 pha mà không cần dây trung tính
II. Phân tích an toàn trong mạng ba pha Nhóm 4 Trang 1
An toàn điện
Ta xét mạng điện tổng quát là mạng điện 3 pha 4 dây ( như hình vẽ ) có trung tính
nối đất qua điện trở R và điện kháng X 0 1
- R1,R2,R3,R4: Điện trở cách điện của các dây
- C1,C2,C3,C4: Điện dung của đường dây đối với đất
- Yi là tổng dẫn của các dây pha, dây trung tính và trung tính máy biến áp so với đất.
Điện áp tiếp xúc đặt vào người U ˙ =U˙ −U˙ ng 1 0 Dòng qua người:
I ng= Y ng ( U˙ − ) 1 U˙ 0 Ta có: U ˙ ( + )+ + 1 Y˙ ng Y˙ 1 U
˙ 2 Y˙ 2 U˙ 3 Y˙ 3 U
˙ = ∑ U˙ Y˙ = . 0 ∑ Y˙ Y˙ +Y˙ + + + +Y˙ 1
Y˙ Y˙ Y˙ 2 3 4 0 ng 1 Với √3 U ˙ =U = 1 f ; U ˙ a2U 2 f ;U
˙ 3=a Uf ; a=e j 120 = − + j 2 2
U f : là giá trị tuyệt đối của điện áp pha Nhóm 4 Trang 2
An toàn điện Suy ra
Y˙ + a2 Y˙ + a Y˙ + Y˙ +Y˙ U ˙ =U 1 2 3 4 ng (3-1) 0 f Y˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
1+ Y +Y +Y +Y +Y 2 3 4 0 ng
Từ đó có thể xác định được điện áp tiếp xúc của người như sau:
(1−a2) Y˙ +(1−a)Y˙ +Y˙ + Y˙ U ˙ =U 2 3 4 0 (3-2) ng f Y˙ +Y˙ + 2 +Y
˙ 3+Y˙ 4+Y˙ Y˙ 0 ng 1 Dòng qua người
(1−a2)Y˙ +( 1−a) Y˙ + Y˙ + Y˙
I˙ = U˙ Y˙ =U Y˙ 2 3 4 0 (3-3) ng ng ng f ng Y˙ +Y˙ + Y˙ 1 2 +Y ˙ 3+Y˙ 4+Y˙ 0 ng
III. Các sự cố trong mạng điện ba pha
Trong mạng điện 3 pha, có nhiều sự cố có thể xảy ra, ảnh hưởng đến an toàn và
hiệu suất của hệ thống. Dưới đây là những sự cố phổ biến:
3.1 Sự cố về điện áp
Mất pha: Một trong ba pha bị mất do đứt dây hoặc hỏng thiết bị, gây mất cân
bằng điện áp và có thể làm hỏng động cơ.
Sụt áp (giảm điện áp): Điện áp thấp hơn mức cho phép do quá tải, dây dẫn quá
dài hoặc nguồn cung yếu, ảnh hưởng đến thiết bị điện.
Quá áp (tăng điện áp): Điện áp cao hơn mức cho phép, có thể do sét đánh, lỗi
máy biến áp hoặc điều chỉnh sai, làm hỏng thiết bị điện.
Không cân bằng điện áp: Điện áp giữa các pha không đều, gây nóng động cơ và tổn hao điện năng.
3.2 Sự cố về dòng điện
Quá dòng (dòng điện quá lớn): Thường xảy ra khi động cơ quá tải, ngắn mạch
hoặc sự cố thiết bị, làm hỏng cách điện và thiết bị điện.
Dòng điện không cân bằng: Khi tải trên các pha không đều nhau, gây tổn thất
năng lượng và ảnh hưởng đến thiết bị.
3.3 Sự cố về dây dẫn và kết nối
Đứt dây pha: Gây mất pha hoặc mất cân bằng điện áp nghiêm trọng. Nhóm 4 Trang 3
An toàn điện
Đứt dây trung tính (với mạng 3 pha 4 dây): Làm điện áp giữa các pha và trung
tính thay đổi bất thường, có thể gây cháy thiết bị.
Tiếp xúc kém: Làm tăng điện trở mối nối, gây nóng chảy hoặc đánh lửa. 3.4 Sự cố ngắn mạch
Ngắn mạch pha - pha: Khi hai dây pha chạm vào nhau, dòng điện tăng đột ngột,
có thể làm hỏng thiết bị hoặc gây cháy nổ.
Ngắn mạch pha - trung tính: Gây dòng ngắn mạch lớn, có thể làm nhảy cầu dao hoặc cháy dây dẫn.
Ngắn mạch pha - đất: Khi dây pha chạm đất, có thể gây dòng rò nguy hiểm, ảnh
hưởng đến an toàn điện.
3.5 Sự cố về cách điện
Rò điện: Do hư hỏng lớp cách điện, có thể gây giật điện hoặc đoản mạch.
Cháy cách điện: Xảy ra khi quá tải hoặc quá nhiệt, dẫn đến chập cháy hệ thống điện.
3.6 Sự cố về thiết bị
Hỏng máy biến áp: Do quá tải, ngắn mạch hoặc hư hỏng cách điện.
Hỏng động cơ 3 pha: Do mất pha, không cân bằng điện áp hoặc quá tải.
Hỏng tụ bù công suất: Do quá điện áp hoặc dòng điện lớn.
3.7 Sự cố do tác động bên ngoài
Sét đánh: Gây tăng áp đột ngột, làm hỏng cách điện và thiết bị.
Nhiệt độ môi trường cao: Ảnh hưởng đến thiết bị và làm giảm hiệu suất cách điện.
Động vật cắn phá: Dây dẫn bị chuột, côn trùng phá hoại gây chập điện.
IV. Các biện pháp phòng tránh sự cố xảy ra với mạng điện ba pha
4.1 Bảo vệ chống mất pha và mất cân bằng điện áp
Lắp rơ le bảo vệ mất pha: Ngắt nguồn khi phát hiện mất pha, tránh làm hỏng động cơ. Nhóm 4 Trang 4
An toàn điện
Lắp thiết bị giám sát điện áp: Phát hiện sụt áp, quá áp và không cân bằng điện
áp để cảnh báo hoặc ngắt nguồn.
Định kỳ đo kiểm điện áp các pha: Đảm bảo các pha hoạt động ổn định và cân bằng.
4.2 Bảo vệ chống quá tải và quá dòng
Sử dụng aptomat (MCCB) và rơ le nhiệt: Ngắt điện khi dòng điện vượt quá mức cho phép.
Kiểm tra công suất tải: Tránh tình trạng quá tải làm hư hỏng dây dẫn và thiết bị.
Lắp bộ điều chỉnh công suất: Giúp duy trì dòng điện ổn định, tránh tăng nhiệt gây hỏng thiết bị.
4.3 Phòng tránh sự cố dây dẫn
Sử dụng dây dẫn đạt tiêu chuẩn: Đúng tiết diện, đúng cấp điện áp để đảm bảo an toàn.
Kiểm tra định kỳ hệ thống dây điện: Phát hiện sớm dây bị đứt, lỏng hoặc xuống cấp.
Bảo vệ dây điện khỏi tác động môi trường: Sử dụng ống gen cách điện hoặc
hộp bảo vệ để tránh ẩm ướt, nhiệt độ cao và động vật cắn phá.
4.4 Bảo vệ chống ngắn mạch
Lắp cầu chì hoặc aptomat phù hợp: Ngắt điện khi xảy ra ngắn mạch, tránh cháy nổ.
Lắp đặt dây tiếp địa: Giúp giảm nguy cơ ngắn mạch pha - vỏ thiết bị.
Sử dụng thiết bị cắt hồ quang: Bảo vệ hệ thống khi có hiện tượng chập điện gây tia lửa.
4.5 Bảo vệ cách điện và chống rò rỉ điện
Sử dụng thiết bị chống rò (ELCB, RCCB): Phát hiện và ngắt điện khi có dòng rò xuống đất.
Kiểm tra cách điện định kỳ: Đảm bảo dây dẫn, động cơ và thiết bị không bị suy giảm cách điện. Nhóm 4 Trang 5
An toàn điện
Bố trí tiếp địa tốt cho hệ thống điện: Đảm bảo điện áp an toàn khi có sự cố rò điện.
4.6 Bảo vệ thiết bị điện
Lắp đặt chống sét lan truyền: Giảm thiểu nguy cơ hỏng thiết bị do sét đánh hoặc tăng áp đột ngột.
Lắp tụ bù công suất: Cải thiện hệ số công suất, giảm tổn thất điện năng và bảo vệ thiết bị.
Bảo dưỡng định kỳ động cơ và máy biến áp: Tránh hư hỏng do nhiệt độ cao,
mất pha hoặc làm việc quá tải.
4.7 Giám sát và kiểm tra định kỳ
Lắp hệ thống giám sát từ xa: Theo dõi điện áp, dòng điện và cảnh báo sự cố nhanh chóng.
Định kỳ bảo trì hệ thống điện: Kiểm tra và vệ sinh tủ điện, dây dẫn, thiết bị bảo vệ.
Đào tạo nhân viên vận hành: Nâng cao kỹ năng phát hiện và xử lý sự cố nhanh chóng.
4.8 Phòng tránh sự cố do môi trường
Lắp đặt thiết bị trong tủ kín: Bảo vệ khỏi bụi bẩn, nước và côn trùng.
Giữ nhiệt độ phòng điện ổn định: Lắp quạt tản nhiệt hoặc điều hòa nếu cần.
Tránh để dây điện tiếp xúc với hóa chất: Hóa chất có thể ăn mòn lớp cách điện, gây chập cháy. Nhóm 4 Trang 6