Phân tích an toàn mạng điện 3 pha trung tính trực tiếp nối đất

I. Đánh giá an toàn mạng điện 3 pha có trung tính nối đất

1. Mạng điện hạ áp U = 1000 V

Mạng điện ba pha có điểm trung tính nối đất trực tiếp là nguy hiểm nhất khi một dây chạm đất hoặc chạm vào vỏ máy và người đứng trên mặt đất chạm vào một trong hai dây dẫn còn lại. Để giảm nguy hiểm trong trường hợp này, cần nối đất điểm trung tính của nguồn điện (mạng 380 / 220V) để đảm bảo các thiết bị điện bảo vệ (rơ le, cầu dao, cầu chì) nhanh chóng cắt điện. khi một pha chạm đất.

Nhược điểm chính của mạng điện có trung tính nối đất trực tiếp là trong trường hợp làm việc bình thường người ta chạm vào dây dẫn, dòng điện qua người tương đối lớn.

Nơi đây:

– RẺ_D là điện trở nối đất của điểm trung tính;

– RẺ_N là lực cản của mặt đất dưới chân con người;

– U_fa là điện áp pha.

Nếu nối đất tốt (_D ≈ 0) và tầng trệt ẩm ướt (_N ≈ 0) thì dòng điện đi qua người sẽ là:

Đối với mạng trung tính nối đất, không tính đến điện trở cách điện, vỏ bọc cách điện của các pha với đất là rất lớn (R_{Đầu tiên} = RẺ₂ = RẺ₃ = RẺ_{đĩa CD}) vẫn không làm giảm dòng điện đi qua người và hiệu điện thế mà người đó phải chịu là điện áp pha rất nguy hiểm.

2. Mạng điện cao áp U> 1000V

– Đối với lưới điện có cấp điện áp U = 110 kV, về mặt an toàn, trung tính được nối đất trực tiếp, lợi ích là khi xảy ra sự cố nối đất một pha, mạch bảo vệ sẽ cắt ngay sự cố nên làm giảm tuổi thọ của điện áp. chạm đất ngay lập tức. Do đó, xác suất nguy hiểm cho những người làm việc gần đó được giảm bớt. Nhược điểm của mạng trung tính nối đất trực tiếp là dòng ngắn mạch nối đất lớn.

– Đối với mạng điện có cấp điện áp U = 35 kV, điểm trung tính ít khi được nối đất trực tiếp, thường được cách điện và nối đất qua cuộn dập hồ quang.

Khi nối đất qua cuộn dập hồ quang, về mặt an toàn, nó có tác dụng làm giảm dòng điện qua sự cố chạm đất, do đó điện áp xung quanh sự cố chạm đất giảm.

II. Đánh giá ưu nhược điểm Các phương pháp nối đất lưới điện trung thế

1. Cách ly trung tính

Thuận lợi: Dòng sự cố 1 pha, điện áp bước, điện áp tiếp xúc nhỏ, cho phép vận hành trong thời gian nhất định khi sự cố chạm đất 1 pha xảy ra.

Khuyết điểm: Mức cách điện của thiết bị phụ thuộc vào điện áp đường dây, khả năng quá áp bên trong do nhấp nháy hồ quang, khó tìm điểm sự cố, việc thực hiện bảo vệ chọn lọc khi nối đất một pha là khá phức tạp, và đặc biệt đối với lưới điện 35kV, nó chỉ được phép làm việc khi IC ≤ 10A.

Hiện tại, các mạng trung lập biệt lập được sử dụng ở các quốc gia như Ý, Nhật Bản và Ireland. Ở Việt Nam, các lưới điện 6, 10 và 35kV đang sử dụng mạng trung tính nối đất.

2. Mạng 3 pha 3 dây, trung tính nối đất trực tiếp

Thuận lợi: Tránh quá áp lớn trong mạng, cách điện của thiết bị chỉ được thiết kế với điện áp pha, dễ phát hiện các dạng sự cố, bảo vệ rơ le đơn giản và tin cậy.

Khuyết điểm: Dòng ngắn mạch trong mạng lớn ảnh hưởng đến sự hoạt động ổn định của thiết bị, gây nhiễu cho các đường dây thông tin lân cận, điện áp bước và điện áp tiếp xúc lớn nên phải cắt đường dây ngay khi có sự cố. Ngẫu nhiên, khi sử dụng máy biến áp (MBA) một pha công suất nhỏ, cấp cách điện của thiết bị là điện áp đường dây. Mạng 3 pha 3 dây ở trạm điện được sử dụng ở các nước như Anh, một phần của Úc, và một phần nhỏ của mạng 15kV miền Trung nước ta.

3. Mạng 3 pha 4 dây, trung tính nối đất trực tiếp

Thuận lợi: Tránh quá áp lớn trong mạng, cách điện của thiết bị chỉ phải thiết kế với điện áp pha, dễ phát hiện các dạng sự cố, rơ le bảo vệ đơn giản và tin cậy, dễ dàng sử dụng các máy biến áp công suất nhỏ 1 pha.

Khuyết điểm: Dòng ngắn mạch trong mạng lớn ảnh hưởng đến sự hoạt động ổn định của thiết bị, gây nhiễu cho các đường dây thông tin lân cận, điện áp bước và điện áp tiếp xúc lớn nên phải cắt đường dây ngay khi có sự cố. cố gắng bảo tồn nhiều tiếp địa dọc tuyến.

Mạng 3 pha 4 dây được sử dụng ở các nước như Mỹ, Canada, một phần của Úc, nơi có mật độ tải nhỏ và bán kính cung cấp điện lớn. Tại Việt Nam, lưới điện 15 kV, 22 kV ở miền Trung và miền Nam sử dụng mô hình này.

4. Phương pháp nối đất trung tính qua cuộn dập hồ quang

Thuận lợi: Dòng sự cố chạm đất một pha, điện áp bước và điện áp chạm rất nhỏ, cho phép vận hành trong thời gian nhất định khi có sự cố chạm đất một pha, có khả năng dập tắt nhanh chóng sự cố chạm đất hồ quang.

Khuyết điểm: Cấp cách điện của thiết bị phải chọn ở điện áp đường dây, khó tìm ra sự cố, có khả năng gây quá áp bên trong do hiện tượng cộng hưởng, hệ thống điều khiển và bảo vệ phức tạp.

Phương pháp này được sử dụng bởi các nước như Đức, Thụy Sĩ và Liên Xô (cũ). Ở Việt Nam, lưới điện 35kV ở một số khu vực cũng áp dụng phương pháp này.

5. Chế độ nối đất trung tính qua trở kháng

Phương pháp nối đất qua trở kháng là giải pháp dung hòa giữa nối đất trực tiếp và trung tính cách ly. Nối đất qua trở kháng có thể là điện trở nhỏ hoặc điện kháng nhỏ.

Thuận lợi: Dòng sự cố chạm đất một pha, điện áp bước và điện áp chạm vừa phải, giảm quá điện áp bên trong (nếu kết nối qua điện trở), giảm thiểu các yêu cầu về điện trở nối đất, bảo vệ rơ le đơn giản, đáng tin cậy.

Khuyết điểm: Cấp cách điện của thiết bị phải chọn ở điện áp đường dây, có khả năng gây quá áp bên trong do hiện tượng cộng hưởng (nếu nối qua điện kháng thuần), đường dây phải được cắt ngay trong trường hợp có sự cố chạm đất, bảo vệ phụ thuộc vào chiều dài đường dây, tổn thất nhiệt lớn (nếu mắc qua điện trở).

Phương pháp này được các nước như Pháp, Tây Ban Nha sử dụng. Tại Việt Nam, lưới điện 22kV Tp. Huế cũng áp dụng phương pháp này.

Đăng bởi: Trường ĐH KD & CN Hà Nội

Chuyên mục: Lớp 12, Vật lý 12