Ứng dụng

Lý thuyết chung về bảo vệ chạm đất

16:29 21/08/2019

 

Sự cố chạm đất là gì?

Sự cố chạm đất được định nghĩa là sự cố khi một thanh/cáp dẫn điện vô tình chạm đất hoặc chạm vỏ thiết bị. Đường đi của dòng sự cố là đi qua hệ thống nối đất hoặc bất kỳ người hoặc thiết bị nào là một phần của hệ thống nối đất đó. Sự cố chạm đất thường là hậu quả  của việc hỏng cách điện. Cũng phải lưu ý là môi trường ẩm hoặc bụi cũng đòi hỏi thiết kế hệ thống điện có dự phòng cao hơn hoặc phải bảo trì bảo dưỡng nhiều hơn. Do nước dẫn điện nên nó sẽ làm giảm điện trở của vỏ cách điện và làm tăng nguy cơ sự cốop.


Click vào đây để xem thêm về sản phẩm rơ le bảo vệ cao áp thấp chạm đất Littelfuse 
 

Mục đích của nối đất để làm gì?

Mục đích chính của hệ thống nối đất là để bảo vệ hệ thống điện, tuy nhiên hệ thống nối đất mới được ứng dụng thực tế từ những năm 1970. Trước thập niên 1970, hầu hết các công trình dân dụng và công nghiệp đều là hệ thống không nối đất. Mặc dù hệ thống không nối đất không gây ra những sự cố nghiêm trọng nhưng có rất nhiều nhược điểm so với hệ thống nối đất. Có những ưu điểm khác của hệ thống nối đất như giảm sự cố tai nạn điện giật hoặc bảo vệ chống sét.

Sự cố điện có thể chia làm hai loại chính: pha chạm pha và pha chạm đất. Các nghiên cứu chỉ ra rằng tới 98% sự cố là pha chạm đất. Trong khi cầu chì có thể bảo vệ sự cố pha chạm pha, các chức năng bảo vệ khác của rơ le thường được ứng dụng trong bảo vệ sự cố pha chạm đất.

 

CÁC NGUYÊN NHÂN SỰ CỐ

% TỶ LỆ

Môi trường ẩm ướt

22.5%

Ngắn mạch bởi sơ ý để chạm các dụng cụ, hoặc chuột bọ...

18.0%

Môi trường nhiều bụi bẩn

14.5%

Các hư hỏng cơ khí

12.1%

Môi trường nhiều hóa chất

9.0%

Sự già hóa cách điện theo thời gian

7.0%

Bảng 1

 

Hãy cùng xem ví dụ về mạch lò nướng dưới đây, dây nóng (đen) bị chạm mạch vào vỏ lò nước. Khi đóng điện, dòng sẽ đi qua vỏ của lò nướng và đi tiếp tới dây tiếp địa (xanh lục). Khi dòng sự cố chạy qua (thường là 6 x 15 A = 90 A), CB bảo vệ sẽ ngắt. Rơ le bảo vệ có thể cài đặt ở mức thấp khoảng 5 mA và tác động để mở CB ở mức dòng sự cố rất thấp và tác động ở thời gian ngắn hơn nhiều so với CB.

Mặc dù ví dụ đơn giản trên là cho mạch điện một pha nối đất, lý thuyết tương tự như vậy cho mạch 3 pha chúng ta sẽ bàn ở phần sau. Rơ le được thiết kế chuyên dụng để phát hiện theo các nguyên nhân sự cố như ở Bảng 1 bằng cách phát hiện các thay đổi ở mức rất nhỏ của dòng, áp, điện trở hoặc nhiệt độ.

Những nguyên nhân nào khiến rơ le chạm đất tác động nhầm?

Sóng hài hoặc các nhiễu cao cần, đặc biệt là hài bậc 3 sẽ xuất hiện như là một dòng sự cố. Nhiễu điện là một vấn đề phát sinh nhiều hơn khi trong tải sử dụng có các tải như biến tần, bộ lưu điện (ắc quy/UPS) hoặc thậm chí như đèn LED. Để trách tác động nhầm chúng ta cần chọn rơ le chất lượng tốt có thể lọc bỏ các nhiễu hoặc sóng hài khỏi bộ đo lường của rơ le.

Ưu điểm khi dùng hệ thống nối đất và hệ thống không nối đất?

Một vấn đề cần chú ý nhất ở hệ thống không nối đất là các nguy cơ có sự cố quá áp nhất thời. Những sự cố chạm đất không liên tục hoặc phóng tia lửa điện chạm đất có thể gây điện áp tăng dẫn tới làm nhanh hỏng cách điện. Điện áp sự cố lúc này có thể cao tới hơn 6 lần so với điện áp thông thường. Một ưu điểm khác của hệ thống nối đất là sẽ giúp dễ dàng xác định được vị trí xảy ra sự cố chạm đất. Hệ thống điện không nối đất không cho dòng sự cố chạy qua điểm sự cố mà thay vào đó gây sụt giảm điện áp ở pha sự cố trong toàn hệ thống. Với hệ thống nối đất ta có thể dùng rơ le bảo vệ chạm đất để xác định chính xác vị trí sự cố.

Có bao nhiêu loại sự cố?

Có 3 loại sự cố: Sự cố pha-pha, sự cố 3 pha và sự cố chạm đất. Sự cố pha-pha hoặc sự cố "ngắn mạch" trong thiết bị là khi dòng quá tải chạy trong dây dẫn và gây cháy dây dẫn. Theo sách của Dunki-Jacobs 95% sự cố điện là sự cố chạm đất, 4% là sự cố pha-pha, và 1% là sự cố 3 pha.

Rơ le bảo vệ chạm đất có thể làm gì?

Trong mạch điện, dòng điện đi và quay trở lại nguồn. Rơ lẽ bảo vệ chạm đất có thể đo dòng chạm đất dựa vào một trong hai cách sau:

1.) Thứ tự không.Với cách này rơ le đo dòng trong các pha và đảm bảo rằng tất cả dòng đi từ một dây nguồn sẽ trở lại đúng dây nguồn đó. Nếu một dòng điện quay trở lại nguồn qua một dây dẫn khác (thường là qua đất), rơ le bảo vệ chạm đất sẽ phát hiện sai lệch này  và nếu dòng sai lệch này vượt quá ngưỡng cài đặt trong khoảng thời gian quá ngưỡng cài đặt thời gian thì rơ le sẽ tác động.

2.) Đo trực tiếp. Rơ le chạm đất cũng sẽ đo dòng điện giữa trung tính máy biến áp  và đât (thêm chí với cả điện trở nối đất). Dù sự cố chạm đất xảy ra ở vị trí nào trên hệ thống thì dòng điện vẫn sẽ phải chạy qua đường này.

arrow
phone 0912329300