PHỤ LỤC 3D: KIỂM TRA ĐỘ DỠI TỐI ĐA CHO PHÉP CỦA MẠCH ĐIỆN TRONG SƠ ĐỒ NỐI ĐẤT TN

Trong sơ đồ nối đất T N, khi có sự một pha chạm vỏ thì dòng điện sự cố là dòng điện ngắn mạch một pha với dây trung tính. Về nguyên tắc, dòng điện này đủ lớn để tác động thiết bị bảo vệ quá dòng điện đặt ở đầu mạch điện cần bảo vệ và tự động cắt nguồn trong thời gian quy định.

Nếu mạch điện cần bảo vệ quá dài, tổng trở mạch sự cố quá lớn, dòng điện sự cố bị giảm đi, có thể đến mức không đủ lớn để tác động thiết bị bảo vệ quá dòng điện, không cắt được nguồn điện và sự cố tồn tại kéo dài. Hậu quả là gây ra nguy cơ :

- Bị điện giật do tiếp xúc gián tiếp.

- Xẩy ra hoả hoạn.

Do đó khi áp dụng sơ đồ nối đất T N phải có một mục là tính toán kiểm tra chiều dài tối đa cho phép.

Trong sơ đồ I T, khi xảy ra sự cố chạm vỏ ở điểm thứ hai thì tình hình trở nên tương tự như sơ đồ T N với một điểm chạm vỏ. Do đó đối với sơ đồ I T cũng phải có mục tính toán này.

Có nhiều phương pháp để tính độ dài tối đa cho phép của mạch điện cần bảo vệ. Sau đây giới thiệu phương pháp truyền thống.

Giả thiết rằng khi xẩy ra sự cố chạm vỏ thì điện áp tại đầu mạch điện cần bảo vệ (nghĩa là tại điểm đặt thiết bị bảo vệ quá dòng điện) còn bằng 80% điện áp pha định mức U0

Trong một sợi cáp 3 pha 4 ruột, các ruột cáp đặt gần nhau nên trở kháng thường rất nhỏ so với điện trở thuần nên có thể bỏ qua. Điều này đúng với cáp từ 120 mm² trở xuống. Đối với cáp ruột to hơn thì phải tính đến trở kháng này như sau :

S = 150 mm² tổng trở = R + 15%

S = 185 mm² tổng trở = R + 20%

S = 240 mm² tổng trở = R + 25%

Công thức xác định độ dài tối đa cho phép là :

Trong đó:

L_max là độ dài tối đa cho phép tính bằng mét.

U₀ là điện áp pha ( = 230v cho hệ 230/400v)

₀ là điện trở suất tính bằng đơn vị Ω mm²/m:

= 22,5.10^-3 đối với đồng

= 36.10^-3 đối với nhôm

I_a là dòng điện tác động cắt nhanh của thiết bị bảo vệ quá dòng điện (trong thời gian qui định).

m là tỉ số S ph/Spe

S ph là tiết diện dây pha (mm²)

Spe là tiết diện dây bảo vệ (mm²)

Có thể từ công thức này tính ra các trị số khác nhau của chiều dài tối đa cho phép theo các tiết diện dây dẫn và các trị số dòng điện tác động khác nhau để lập thành bảng tra cứu.

Thí dụ tính toán : một mạch điện 3 pha 4 dây, sơ đồ nối đất TN – C. Mạch điện gồm có một sợi cáp nhôm tiết điện dây pha là 50 mm², tiết diện dây trung tính + bảo vệ (PEN) là 25 mm², thiết bị bảo vệ là một máy cắt hạ áp, dòng điện định mức là 63A.

Kết quả tính toán: bằng cách áp dụng công thức và ứng với dòng điện cắt nhanh của máy cắt, chiều dài tối đa cho phép là 259m.

Chỉ số bảo vệ (viết tắt theo tiếng Anh là IP) cho biết mức độ được bảo vệ của thiết bị điện đặt trong vỏ, hộp hoặc lưới bảo vệ.

- Chữ số thứ nhất (từ 0 đến 6) sau chữ IP cho biết mức độ bảo vệ chống các vật rắn.

0 - Không được bảo vệ gì

1- Được bảo vệ chống các vật rắn kích thức trên 50mm (thí dụ như tiếp xúc vô tình bằng tay)

2 - Được bảo vệ chống các vật rắn kích thước trên 12,5mm (thí dụ như ngón tay)

3 - Được bảo vệ chống các vật rắn kích thước trên 2,5mm (thí dụ như dụng cụ, đinh vít…)

4 - Được bảo vệ chống các vật rắn kích thước trên 1mm (thí dụ dụng cụ nhỏ, dây nhỏ)

5 - Được bảo vệ chống bụi ( không phủ bụi )

6 - Được bảo vệ hoàn toàn chống bụi

- Chữ số thứ 2 (từ 0 đến 8) sau chữ IP cho biết mức độ bảo vệ chống nước xâm nhập.

0- Không được bảo vệ gì

1- Được bảo vệ chống giọt nước rơi thẳng đứng

2- Được bảo vệ chống dòng nước rơi nghiêng 150 so với đường thẳng đứng.

3 - Được bảo vệ chống dòng nước mưa rơi nghiêng 600 so với đường thẳng đứng.

4 - Được bảo vệ chống dòng nước rơi theo mọi hướng.

5 - Được bảo vệ chống dòng nước phun theo mọi hướng.

6 - Được bảo vệ hoàn toàn chống tia nước bắn theo mọi hướng

7 - Được bảo vệ chống hậu quả ngập trong nước.

8 - Được bảo chống hậu quả dìm trong nước kéo dài.

Khi số thứ nhất (hoặc số thứ hai) được thay bằng chữ X thì có nghĩa là không đề cập đến mức độ bảo vệ chống vật rắn (hoặc chống dòng nước).

Tiếp sau các chữ số, có thể có các chữ sau đây với ý nghĩa chống sự xâm nhập vô tình của.

A: bàn tay

B: ngón tay

C: dụng cụ

D: Sợi dây.

Sau chữ thứ nhất đó, có thể có chữ thứ hai với ý nghĩa sau:

H Thiết bị điện cao áp

M chuyển động khi thí nghiệm dưới nước

S đứng yên khi thí nghiệm dưới nước

ω điều kiện thời tiết.

Thí dụ: IP34

Cho biết vỏ bọc bảo vệ có tác dụng.

(3). Bảo vệ chống sự xâm nhập các vật rắn ngoại lại có đường kính từ 2,5mm trở lên, bảo vệ người làm dụng cụ có đường kính từ 2,5mm trở lên không vô tình xâm nhập vào trong.

(4). Bảo vệ thiết bị bên trong chống tác động có hại của dòng nước rơi theo mọi hướng.

Vỏ bọc có ký hiệu này có nghĩa là

(2). Bảo vệ chống sự xâm nhập của các vật rắn có đường kính từ 12,5mm trở lên

Bảo vệ chống người vô tình xâm nhập bằng ngón tay

(3). Bảo vệ thiết bị bên trong chống tác dụng có hại của dòng nước mưa rơi nghiên 60⁰.

(C) Bảo vệ người cầm dụng cụ đường kính 2,5mm, dài 100mm chống vô tình tiếp xúc với các phần nguy hiểm bên trong.

Khi thí nghiệm về nước thì thiết bị điện ở bên trong là ở tình trạng đứng yên (thí dụ như roto của 1 máy điện quay)

Ghi chú: Chi tiết xem thêm IEC - 529 (1989)

Phụ lục 3F: Phòng tránh hỏa hoạn do điện: Sự hình thành đường rò điện

Trong khi sử dụng điện ở cấp hạ áp phục vụ đời sống và sản xuất, có 3 loại sự cố có thể làn cho nhiệt độ trong thiết bị điện tăng cao và nếu không được xử lý kịp thời sẽ dẫn đến hỏa hoạn:

- Ngắn mặch

- Quá tải

- Sự hình thành đường rò điện.

Hai loại sự cố quá tải và ngắn mạch đẫ được nói đến và thường được bảo vệ bằng cầu chì hoặc máy cắt hạ áp, dòng điện sự cố lớn hơn dòng điện định mức nhiều lần, tới hàng ngàn A.

Loại sự cố thứ ba là sự hình thành đường rò điện, chưa được đề cập đến nhiều, dòng điện sự cố là rất nhỏ, thường tính bằng mili ampe, nhưng lại là một trong những nguyên nhân dẫn đến hỏa hoạn hay gặp.

Theo định nghĩa thuật ngữ kỹ thuật điện quốc tế, sự hình thành đường rò điện là sự tạo ra dần dần những đường dẫn điện trên bề mặt các chất cách điện rắn do tác động kết hợp của điện áp và chất điện phân.

Mô tả hiện tượng

Bề mặt của lớp cách điện có thể bị ẩm ướt (do nước mưa rơi vào, do nước lau rửa nhà hoặc do nước trong không khí ngưng tụ). Kết hợp với bụi bẩn vẫn có ít nhiều trong không khí tạo thành một chất điện phân, hình thành một đường dẫn điện đi từ ruột ra vỏ, sinh ra một dòng điện rò ban đầu, khi thiết bị điện làm việc bình thường. Dòng điện rò ban đầu này chỉ khoảng vài microampe (hình 3F1)

Bề mặt lớp cách điện có lúc khô, lúc ướt. Trong giai đoạn khô, dòng điện rò bị ngắt quãng ở chỗ khô nhất, nhưng ở chỗ đó, 2 bên vẫn là ẩm ướt và dẫn điện, vẫn có điện áp đặt vào, nếu chỗ đó không chịu được điện áp, có thể sinh ra những tia lửa điện rất nhỏ, nhưng nhiệt độ ở tâm điểm của tia lửa cũng rất cao, có thể tới trên 1000⁰C, đủ để làm cháy nhẹ bề mặt lớp cách điện (hình 3F2)

Những chỗ cháy nhẹ đó để lại những vết than nhỏ trên bề mặt lớp cách điện, những vết than này làm cho chỗ đó trở thành dẫn điện và làm suy giảm tính cách điện của lớp cách điện (hình 3F3)

Đến giai đoạn ẩm ướt tiếp theo, vì bề mặt cách điện đã bị suy giảm, dòng điện rò tăng lên, khoảng vài miliampe. Đến giai đoạn khô tiếp theo, dòng điện rò lại bị ngắt quãng và lại sinh ra tia lửa điện (hình 3F4)

Hiện tượng dòng điện rò bị ngắt quãng sinh ra tia lửa, làm cháy bề mặt lớp cách điện để lại vết than, lặp đi lặp lại nhiều lần làm cho bề mặt lớp cách điện bị suy giảm ngày càng nặng, dòng điện rò ngày càng tăng. Nếu dòng điện rò lên tới 15 miliampe thì bề mặt lớp cách điện có thể bị cháy thực sự và lớp cách điện bị tổn thất nặng (hình 3F5)

Cùng với năm tháng, sau những chu kỳ khô - ướt, dòng điện rò lại tăng lên, lớp cách điện bị tổn thất nặng hơn, trên bề mặt có nhiều chỗ đã bị cháy thành than (hình 3F6)

Đến một lúc nào đó, dòng điện đạt đến trị số khoảng 300-500mA, giữa các phần đã bị cháy thành than có thể sinh ra nhưng tia lửa điện và nhiệt tỏa ra từ các tia lửa điện này đủ để làm bốc cháy vật liệu cách điện, nếu không được xử lý kịp thời sẽ dẫn đến hỏa hoạn (hình 3F7).

Tính chất của sự hình thành đường rò điện

Theo mô tả trên, sự hình thành đường rò điện là một hiện tượng phổ biến khắp mọi nơi, tiến triển âm thầm, ở nơi ngóc ngách kín đáo, mức độ tăng dần, nếu không được xử lý sẽ dẫn đến hỏa hoạn. Đó chính là sự nguy hiểm của hiện tượng này.

Hiện tượng này phụ thuộc vào:

- Môi trường xung quanh: độ ẩm ướt, bụi bẩn, sự thay đổi nhiệt độ.

- Bản thân chất cách điện.

+ Có dễ bị nhiễm ẩm và hút bụi không?

+ Có dễ bị cháy không?

+ Khi cháy, nguyên tố cácbon trong thành phần hóa học của chất cách điện bị biến thành thể rắn (thành than) bám trên bề nặt chất cách điện hay thành thể khí bay đi.

Phòng tránh sự cố hình thành đường rò điện

Có các biện pháp chủ yếu:

- Lựa chọn các trang thiết bị đúng tiêu chuẩn, lắp đặt đúng kỹ thuật nhờ đó hạn chế được dòng điện rò và sự phát triển của dòng điện này, không dẫn đến sự cố

- Định kỳ kiểm tra bảo dưỡng, xoá bỏ sự hình thành đường rò điện.

- Dùng thiết bị bảo vệ đặc chủng, thiết bị bảo vệ theo dòng điện dư với độ nhạy trung bình, dòng điện tác động định mức bằng 300mA ÷ 500mA để cắt nguồn điện trước khi dòng điện rò đạt đến trị số nguy hiểm.

Hình 3F1: Bề mặt lớp cách điện bị nhiễm ẩm và bụi bẩn

Một dòng rò nhỏ đi qua mặt nhiễm ẩm và bụi

Nơi khô nhát không chịu được điện áp có thể sinh ra tia lửa nhỏ

Tâm điểm của tia lửa rất nóng tới > 1000⁰C

Hình 3F3: Một vài chỗ bị cháy thành than.

Các chỗ đã cháy thành than sau giai đoạn khô: vật liệu cách điện bị hư hỏng nhẹ

Trong giai đoạn ẩm tiếp theo dòng điện rò đi qua bề mặt hư hỏng lại tăng lên

Số lượng các tia lửa tăng lên, diện tích bị cháy thành than rộng hơn, vật liệu bị hư hỏng nặng hơn

Dần dần bề mặt cách điện giảm đi sau mỗi chu kỳ, dòng điện dò lại tăng lên

Nếu dòng điện đủ lớn, các tia lửa có thể đủ nóng để làm vật liệu bốc cháy

Trong một mạng điện, số lượng dây dẫn cần xem xét là các dây pha thực tế có dòng điện chạy qua. Khi trong một mạng điện nhiều pha, các dòng điện được giả thiết là cân bằng và có tỷ lệ sóng hài bậc 3 và bội số của 3 không quá 15% trong các pha thì không cần phải xét tới dây trung tính tương ứng. Khi dây trung tính có tải một dòng điện mà không có sự giảm tải tương ứng của các dây pha thì dây trung tính phải được kể tới trong việc xác định số lượng các dây dẫn mang tải. Trường hợp này được gặp khi có mặt các dòng hài trong dây trung tính của các mạng điện 3 pha nhất là khi tỷ lệ sóng hài bậc 3 và bội số của 3 lớn hơn 15% ở các dây pha.

Khi dây trung tính có tải việc tính chọn tiết diện của nó theo dòng điện cho phép cũng làm như với các dây pha.

2. Tính tiết diện dây trung tính :

a. Dây trung tính có thể có tiết diện nhỏ hơn tiết diện các dây pha nhưng không dưới 1/2 tiết diện các dây pha.

Chỉ duy nhất trong trường hợp các mạng điện nhiều pha mà các tiết diện dây pha lớn hơn 16mm2 - đồng hoặc 25mm² - nhôm và nếu tỷ lệ sóng hài bậc 3 và bội số của 3 không vượt quá 15% trong dây pha.

b. Dây trung tính phải có cùng tiết diện với các dây pha :

- Trong các mạng điện 1 pha 2 dây với bất kỳ cỡ tiết diện dây nào và với bất kỳ một tỷ lệ sóng hài bậc 3 và bội số của 3 nào.

- Trong các mạng điện nhiều pha mà các dây pha có một tiết diện nhỏ hơn 16mm² - đồng hoặc 25mm² - nhôm nếu tỷ lệ sóng hài có bậc 3 hoặc bội số của 3, không vượt quá 33% dòng điện pha . Nếu tỷ lệ sóng hài vượt quá 15%, dây trung tính được xem như có tải và phải kể tới một hệ số giảm dòng điện cho phép bằng 0,84.

- Trong các mạng điện nhiều pha mà các dây pha có một tiết diện lớn hơn 16mm² - đồng hoặc 25mm² - nhôm nếu tỷ lệ sóng hài bậc 3 và bội số của 3 ở giữa 15% và 33% trong dây pha, dây trung tính được xem như có tải và một hệ số giảm dòng điện cho phép là 0,84 phải được xét tới.

- Trong các mạng điện nhiều pha gồm nhiều cáp điện nhiều ruột và khi tỷ lệ sóng hài bậc 3 và bội số của 3 vượt qua 33%, tiết diện cần xác định là tiết diện dây trung tính, được tính với một dòng điện sử dụng lấy bằng 1,45 lần dòng điện sử dụng trong các dây pha. Dây trung tính được coi như có tải và một hệ số giảm dòng điện cho phép bằng 0,84 phải được xét tới.

c. Dây trung tính phải có một tiết diện lớn hơn tiết diện các dây pha.

Trong trường hợp tỷ lệ sóng hài bậc 3 và bội số của bậc 3 vượt quá 33%. Tiết diện cần xác định là tiết diện của dây trung tính được tính cho một dòng điện sử dụng bằng 1,45 lần dòng điện sử dụng ở dây pha. Dây trung tính được coi như có tải và một hệ số giảm dòng điện cho phép bằng 0,84 phải được xét tới.

Loại mạng điện Tỷ lệ sóng hài	0 < TH ≤ 15%	15% < TH ≤ 33% (1)	TH > 33% (2)
Mạng điện 1 pha	SN = SP	SN = SP	SN = SP
Mạng điện 3 pha + N Cáp nhiều ruột SP ≤ 16mm2 hoặc 25 mm2 - nhôm	SN = SP	SN = SP Hệ số 0,84	SP = SN SN cần được xác định IN = 1,45 IP Hệ số 0,84
Mạng điện 3 pha + N Cáp nhiều ruột SP > 16mm2 - đồng hoặc 25 mm2 - nhôm	SN = cho phép N cần được bảo vệ	SN = SP Hệ số 0,84	SP = SN SN cần được xác định IN = 1,45 IP Hệ số 0,84
Mạng điện 3 pha + N Cáp một ruột SP > 16mm2 - đồng hoặc 25 mm2 - nhôm	SN = cho phép N cần được bảo vệ	SN = SP Hệ số 0,84	SN > SP IN = 1,45 IP Hệ số 0,84
(1) Mạng điện chiếu sáng cung cấp điện cho các đèn phóng khí, trong đó có đèn huỳnh quang ở văn phòng, xưởng sản xuất v.v.. (2) Mạng điện cấp cho văn phòng, các máy tính, thiết bị điện tử ở các khu văn phòng, trung tâm máy tính, ngân hàng, gian chợ, các cửa hàng chuyên dụng v.v.. Ghi chú: TH - tỷ lệ sóng hài; N dây trung tính P - Dây pha; S tiết diện dây (mm2)

- Dự kiến một tiết diện dây trung tính bằng tiết diện dây pha (hệ số 0,84)

- Bảo vệ dây trung tính chống quá dòng điện

- Không được dùng dây PEN

(dây PEN - dây vừa làm nhiệm vụ bảo vệ PE vừa làm nhiệm vụ trung tính N)

PHỤ LỤC 4B: ĐẶT THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN VỠ CẢM ỨNG Ở SƠ ĐỒ TN

1. Đầu vào của trang bị

2. Bảng phân phối điện

3. Đầu nối đất chống sét

4. Thiết bị chống sét

5. Nối đất các thiết bị chống sét 5a hoặc 5b

6. Thiết bị cần bảo vệ

F: Thiết bị bảo vệ chỉ định bởi nhà sản xuất thiết bị chống sét (thí dụ: cầu chì, máy cắt điện hạ áp (aptômát), RCD)

RA: Nối đất (điện trở nối đất của trang bị.

RB: Nối đất (điện trở nối đất của nguồn cung cấp).

1. Đầu vào của trang bị

2. Bảng phân phối điện

3. Đầu nối đất chính

4. Thiết bị chống sét

5. Nối đất các thiết bị chống sét 5a hoặc 5b

6. Thiết bị cần bảo vệ

7. Thiết bị bảo vệ bằng dòng điện dư (RCD)

F: Thiết bị bảo vệ thí dụ: cầu chì, máy cắt điện hạ áp (aptômát), RCD,chỉ dẫn bởi nhà sản xuất thiết bị chống sét

RA: Nối đất (điện trở tử nối đát của trang bị.

RB: Nối đất (điện trở nối đất của nguồn cung cấp).

I Dòng điện dư tác động.

2. Bảng phân phối điện

3. Đầu nối đất chính

4. Thiết bị chống sét

4a. thiết bị chống sét phù hợp với 534.2.3.2 hoặc khe phóng điện.

5. Nối đất các thiết bị chống sét

5a hoặc 5b

6. Thiết bị cần bảo vệ

7. Thiết bị bảo vệ bằng dòng điện dư (RCD) đặt trước hoặc sau hệ thanh dẫn

F: Thiết bị bảo vệ thí dụ: cầu chì, máy cắt điện hạ áp (aptômát), RCD, do nhà sản xuất thiết bị chống sét chỉ định

RA: Nối đất (điện trở tử nối đất của trang bị.

RB: Nối đất (điện trở nối đất của nguồn cung cấp).

I Dòng điện dư tác động.

Hình 4C2 - Thiết bị chống sét ở phía trước RCD

PHỤ LỤC 4D: ĐẶT THIẾT BỊ CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN VỠ CẢM ỨNG Ở SƠ ĐỒ IT

1. Đầu vào của trang bị

2. Bảng phân phối điện

3. Đầu nối đất chính

4. Thiết bị chống sét

5. Nối đất các thiết bị chống sét

5a hoặc 5b

6. Thiết bị cần bảo vệ

7. Thiết bị bảo vệ bằng dòng điện dư (RCD)

F: Thiết bị bảo vệ thí dụ: cầu chì, máy cắt điện hạ áp (aptômát), RCD, do nhà -sản xuất thiết bị chống sét chỉ định

RA: Nối đất (điện trở tử nối đất của trang bị.