Hỏi Đáp Là gì

Mạng trung tính nối đất trực tiếp là gì

- 27 - hưởng đến pha khác. Điều này sẽ hạn chế khả năng phá hủy bởi nhiệt của dòng sựcố, giảm chi phí sửa chữa, giảm tần suất hay kéo dài thời gian bảo quản máy cắt. - Trong lưới điện kiểu này, khi một pha chạm đất thì điện áp của các phalành có thể tăng lên bằng điện áp dây. Vì vậy, cách điện của hệ thống vẫn phải được thiết kế để chịu được điện áp dây.- Do dòng chạm đất lớn nên bảo vệ rơ le sẽ tác động cắt sự cố làm gián đoạn cung cấp điện. Vì vậy, nếu xét về độ tin cậy cung cấp điện thì thấp hơn lưới trungtính cách đất. - Lưới điện nối đất kiểu này có dòng chạm đất lớn so với lưới trung tính cáchđất nên kém an tồn hơn, nhưng lại an tồn hơn so với lưới trung tính trực tiếp nối đất vì dòng chạm đất của nó bé hơn lưới trực tiếp nối đất.- Cuộn dây thứ cấp của máy biến áp nguồn phải đấu Y hoặc phải có thiết bịtạo trung tính giả, điều này gây khó khăn cho việc lựa chọn máy biến áp nguồn nguồn hoặc tăng chi phí đầu tư thiết bị tạo trung tính giả.- Do lưới điện này là lưới ba pha, ba dây nên chỉ cấp điện cho các phụ tải ba pha hoặc một pha sử dụng điện áp dây.

1.2.5 Mạng điện ba pha trung tính nối đất trực tiếp

Hình 1.5. Sơ đồ mạng điện ba pha trung tính nối đất trực tiếp Dòng chạm đất khi pha A chạm đất là:. AI =1 23oX XX .E =13 2oX X.E 1.17 Điện áp các pha:CN BNANU UU AB CN1- 28 -. AU = 0. BU =. .1 12A oB oE XX UX X  Tỉ sốcó trị số bé hơn 1. Vì vậy, nếu1X X ta có các giá trị của. BU. BU,. CU. CU . Nếu1X X ta có các giá trị của. BU. BU,. CU. CU . Khi1 oX X 3 thì điện ápBU,CUln có giá trị khơng lớn hơn 0,8Ud, tức là lúc đó ta có hệ thống đã đạt tới nối đất hiệu quả.Thực tế các hệ thống, với 1km đường dây1X X nên khi chiều dài đườngdây tăng thì tỷ số1 oX Xcũng tăng và có thể vượt quá giá trị1 oX X= 3, có nghĩa là lúc này nối đất trực tiếp không phải là nối đất hiệu quả ngay cả khi điện trở nối đấtbằng 0 và không thể chọn cách điện của thiết bị theo điện áp pha được. Ngày nay ở Việt Nam cũng như trên thế giới, phương thức nối đất trực tiếpđược nhiều nước áp dụng không chỉ cho những cấp điện áp cao U ≥ 110kV mà còn được áp dụng cho các lưới điện trung thế bởi những hiệu quả rõ rệt mà trongthực tế vận hành đã chứng minh được điều đó. Ở lưới điện có trung tính cách đất, khi xảy ra chạm đất một pha sẽ sinh rahiện tượng hồ quang cháy lập loè không ổn định, hiện tượng này là nguyên nhân dẫn đến quá điện áp, có thể lên đến 2,5-3 lần điện áp định mức. Trong mạng điện 6-20kV, dự trữ cách điện lớn, vì vậy quá điện áp do hồ quang cháy lập loè không nguy hiểm. Tuy nhiên với lưới điện 20-35kV có dự trữ cách điện thấp hơn thì quáđiện áp có thể làm phá hỏng cách điện ở những vị trí yếu gây nên sự cố ngắn mạch hai pha hoặc ba pha rất nguy hiểm.Các mạng điện có cấp điện áp từ 110kV trở lên đều có trung tính nối đất trực tiếp vì các lý do sau đây:- 29 - - Dòng điện dung của nó lớn do điện áp cao và chiều dài đường dây lớn vàhiện tượng hồ quang cháy sẽ gây nguy hiểm đến các pha bên cạnh. Mặt khác, dòng chạm đất có thành phần tác dụng khơng được cuộn dập hồ quang triệt tiêu, do vậyhồ quang khó dập tắt và cuộn dập hồ quang sẽ khơng còn tác dụng. - Chi phí về cách điện giảm nhiều do cách điện chỉ phải chịu mức điện áppha trong chế độ vận hành bình thường cũng như chế độ sự cố. Đối với mạng điện từ 110kV trở lên, cách điện của đường dây và thiết bị thiết kế ở mức điện áp dây làkhông kinh tế. Tuy vậy, mạng điện ba pha trung tính nối đất trực tiếp cũng có những nhượcđiểm sau: - Khi xảy ra chạm đất một pha là ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch một phalà rất lớn, rơ le bảo vệ đường dây sẽ tác động cắt đường dây sự cố, làm gián đoạn cấp điện cho phụ tải. Để nâng cao hiệu quả làm việc của mạng điện, nên dùng cácbảo vệ theo từng pha hoặc phải trang bị tự động đóng lại cho đường dây vì trong thực tế vận hành phần lớn các sự cố là ngắn mạch một pha và có tính chất thốngqua. - Dòng điện ngắn mạch một pha lớn nên thiết bị nối đất phức tạp và đắt tiền.- Dòng ngắn mạch một pha có những trường hợp còn lớn hơn cả dòng ngắn mạch ba pha. Để hạn chế nó phải tăng điện kháng thứ tự không bằng cách khôngnối đất trung điểm một vài máy biến áp của hệ thống hay nối đất trung tính qua điệntrở hoặc điện kháng. KẾT LUẬNChương này đã khái quát các dạng QĐA tồn tại trong lưới điện trung áp và đánh giá các xác suất xảy ra của nó. QĐA của lưới điện trung áp có nguồn gốc từcác QĐA khí quyển và QĐA thao tác. Nghiên cứu QĐA khí quyển trước hết cần xác định xác suất xuất hiện các cú sét có biên độ lớn và đầu sóng dốc cũng nhưcường độ hoạt động của sét trong khu vực. Với QĐA thao tác, phát sinh do các thao tác đóng cắt và sự cố trong lưới điện, bao gồm QĐA quá độ Transient- 30 - Overvoltage và QĐA tạm thời TOV. TOV là dạng QĐA thao tác chủ yếu quantâm xem xét ở lưới điện trung áp, trong đó tập trung nghiên cứu QĐA phát sinh trên các pha lành khi có sự cố chạm đất một pha do có xác suất xảy ra là lớn nhất.TOV đặc trưng bởi biên độ QĐA và thời gian tồn tại của TOV. Hai thông số này của TOV khi xảy ra ngắn mạch chạm đất một pha ở lưới trung áp phụthuộc chủ yếu vào tỉ số X X1của lưới điện, tức phụ thuộc vào chế độ nối đất trung tính cũng như vấn đề vận hành tương ứng của lưới điện với các chế độ nốiđất trung tính khác nhau.- 31 -CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ QUÁ ĐIỆN ÁP DO CHẠM ĐẤT MỘT PHA TRONG LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁPỞ chương 1 ta đã thấy biên độ quá điện áp do ngắn mạch chạm đất một pha phụ thuộc chủ yếu vào tỉ số XX1. Tỉ số X X1của phần lưới điện nhìn từ phía điểm sự cố phụ thuộc vào sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch cũng như thứ tự không củalưới điện. Đối với sơ đồ thay thế thứ tự không, kéo dài từ điểm sự cố đi về hai phía đường dây và kết thúc ở phần tử MBA có cuộn dây đấu tam giác hoặc đấu sao cótrung tính cách điện. Sơ đồ thay thế thứ tự khơng của MBA hồn tồn rõ ràng, vấn đề còn lại là xác định tổng trở thứ tự khơng của đường dây tải điện.2.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN TỔNG TRỞ THỨ TỰ KHÔNG CỦA ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

Các mạng cung cấp điện hạ áp được xây dựng theo hệ thống dây dẫn khác nhau, được định nghĩa trong quy chuẩn quốc gia và quốc tế. Nắm rõ sơ đồ nối dây, phân biệt được các loại mạng cung cấp điện hạ áp giúp cho kỹ thuật viên, người dùng có những quyết định đúng đắn trong việc lựa chọn trang bị điện, phương án bảo vệ chống điện giật, chống hỏa hoạn, chống sét … nhằm đáp ứng mục đích sử dụng và tính kinh tế kỹ thuật của công trình.

Trong tài liệu kỹ thuật của các thiết bị cắt sét AC, thiết bị cắt lọc sét AC cho nguồn điện hạ áp mà công ty ThyAn đang phân phối luôn chỉ ra các mạng điện TT, IT, TN, TN-C, TN-S cho mỗi model sản phẩm.

Ví dụ như dòng thiết bị cắt sét type 1 DS254E của CITEL như bên dưới được phân ra thành nhiều model khác nhau:

Vậy các tham số "AC system" đó là gì ? xin giới thiệu sơ lược về các mạng điện như bên dưới để tham khảo trước khi chọn và lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền được phù hợp nhất.

I. Ý nghĩa về tên gọi các mạng điện TT, IT, TN

Các mạng cung cấp điện hạ áp được xây dựng theo các quy chuẩn về số lượng dây dẫn, nhiệm vụ của mỗi dây và sự “liên hệ với đất” [nối đất] của hai thành phần trên mạng điện là

Điểm trung tính của nguồn cấp điện được nối đất như thế nào ?
Vỏ kim loại của thiết bị tiêu thụ điện được nối đất bằng cách gì ?

Như vậy chúng chỉ khác nhau ở vấn đề kết nối tiếp đất của các chủ thể trên hệ thống nên chúng ta có thể gọi chung là mạng điện nối đất. Theo các quy chuẩn trên thế giới đã quy định có 3 loại gồm TT, IT và TN, mạng TN lại chia làm các dạng riêng là TN-C, TN-S và TN-C-S.

Các ký hiệu mạng điện như trên sẽ gồm 2, 3 hoặc 4 chữ cái đầu của từ tiếng Pháp như sau:

Chữ thứ nhất: thể hiện sự liên hệ với đất của điểm trung tính cấp nguồn:

T [Terre] - điểm trung tính trực tiếp nối đất.
I [Isolé] - điểm trung tính cách ly với đất hoặc nối đất qua một trở kháng lớn [hàng ngàn ôm].

Chữ thứ hai: thể hiện sự liên hệ với đất của vỏ kim loại thiết bị điện sử dụng:

T [Terre]- vỏ kim loại của thiết bị điện nối đất trực tiếp.
N [Neutral]- vỏ kim loại của thiết bị điện nối với dây trung tính N.

Chữ thứ ba: thể hiện sự liên hệ của dây trung tính và dây tiếp đất bảo vệ PE [Protective Earthing]

S [Séparé] – dây trung tính và dây PE tách rời nhau.
C [combiné] - dây trung tính và dây PE kết hợp chung.

Tất cả các vỏ kim loại của thiết bị điện được nối với nhau bằng dây PE, dây PE được nối tiếp đất tại nơi sử dụng điện [trong sơ đồ TT & IT] hoặc với điểm trung tính [đã được nối đất] của nguồn [trong sơ đồ TN].

2. Mạng điện IT

I : điểm trung tính cách ly với đất hoặc nối đất qua một trở kháng lớn [hàng ngàn Ohm]
T : vỏ kim loại của thiết bị điện được nối trực tiếp với đất ở nơi sử dụng

Như vậy mạng điện IT có thể gọi chung là mạng trung tính cách ly và tiếp đất bảo vệ tại chỗ. Trong sơ đồ này dây trung tính không được nối đất hoặc nối qua một trở kháng lớn [hàng ngàn Ohm] ở nguồn cấp điện, các thiết bị điện sử dụng đều được nối đất ở nơi sử dụng cho vỏ hoặc khung kim loại của chúng. Sơ đồ mô phỏng kết nối như hình 1 và 2:

Ưu nhược điểm của mạng IT

Có khả năng bảo vệ chống hoả hoạn tốt nhất;
Có thể cung cấp điện liên tục tốt nhất vì trong mạng IT khi có 1 điểm chạm vỏ thì dòng điện sự cố rất nhỏ, không gây nguy hiểm, nên không bắt buộc phải cắt nguồn cung cấp điện. Nếu quản lý tốt, giải trừ kịp thời điểm sự cố chạm vỏ thì khả năng xảy ra đồng thời 2 điểm chạm vỏ ở 2 pha khác nhau là rất thấp, như vậy mức độ liên tục cung cấp điện cao hơn, đồng thời các hậu quả khác gắn liền với dòng điện sự cố cũng không đáng kể.
Đáp ứng được yêu cầu về bảo vệ chống nhiễu điện từ;
Trong thực tế triển khai, vận hành yêu cầu phải có đội ngũ quản lý chặt chẽ, thường xuyên, có khả năng giải quyết sự cố kịp thời.

Phạm vi áp dụng của mạng IT

Mạng IT có ưu điểm là đảm bảo cấp điện liên tục cao, nên sử dụng trong các công trình yếu cầu cao về mặt liên tục cung cấp điện, vd: hầm mỏ, bệnh viện, …
Trong mạng điện IT khuyến nghị không nên có dây trung tính, trừ trường hợp thiết bị sử dụng điện dùng điện áp pha có trung tính.

3. Mạng điện TT

T - điểm trung tính trực tiếp nối đất
T - vỏ kim loại của thiết bị điện nối đất trực tiếp

Mạng điện TT là mạng trung tính nối đất và tiếp đất bảo vệ tại chỗ. Trong hệ thống điện 3 pha sẽ gồm 4 dây [3 dây pha L + 1 dây trung tính N], trong đó dây trung tính sẽ được nối trực tiếp với hệ thống tiếp đất ở ngoài trước khi cấp cho các thiết bị điện. Các dây bảo vệ PE cho vỏ máy sẽ được nối tiếp đất riêng lẻ tại chỗ.

Ưu nhược điểm của mạng TT

Có khả năng bảo vệ chống hoả hoạn tương đối tốt;
Khả năng cung cấp điện liên tục: không có, vì khi có sự cố chạm đất 1 pha sẽ trở thành sự cố ngắn mạch 1 pha. Thiết bị bảo vệ quá dòng và dòng rò đều tác động ngắt nguồn điện ngay lập tức;
Đáp ứng được yêu cầu về bảo vệ chống nhiễu điện từ;
Là mạng điện đơn giản trong thiết kế, lắp đặt, ít khó khăn nhất trong vận hành, không hạn chế chiều dài mạch điện, khả năng mở rộng không hạn chế.

Phạm vi áp dụng của mạng TT

Mạng TT áp dụng tốt nhất cho các công trình không có sự giám sát kỹ thuật một cách chặt chẽ và có thể phải mở rộng trong tương lai. Trong thực tế mạng TT là đơn giản nhất, áp dụng phổ biến nhất;
Đối với các công trình lấy điện trực tiếp từ lưới phân phối công cộng hạ áp [vd: nhà phố, các cơ sở kinh doanh, sản xuất nhỏ, …]: lưới phân phối công cộng hạ áp là lưới 3 pha - 4 dây [3 dây pha + 1 dây trung tính], điểm trung tính của lưới được nối đất trực tiếp nên mạng điện thích hợp nhất để sử dụng là TT.

4. Mạng điện TN

T - điểm trung tính trực tiếp nối đất;
N - vỏ kim loại của thiết bị điện nối với điểm trung tính N của nguồn cấp điện [điểm này đã được nối đất trực tiếp].

Như vậy TN là mạng điện trung tính và tiếp đất bảo vệ chung nối đất. Trong hệ thống điện 3 pha này sẽ gồm 4 đây [3 dây pha L và 1 trung tính N] hoặc 5 dây [có thêm dây PE], trong đó dây trung tính sẽ được nối trực tiếp với hệ thống tiếp đất ở đầu nguồn trước khi cấp cho các thiết bị điện. Dây nối đất bảo vệ PE của vỏ máy sẽ nối dây trung tính.

Do việc cùng sử dụng chung 1 điểm tiếp đất ở đầu nguồn nên để an toàn hơn, mạng điện TN lại chia làm 3 dạng TN-C, TN-S và TN-C-S để áp dụng.

4.1. Mạng điện TN-C

T - điểm trung tính trực tiếp nối đất
N - vỏ kim loại của thiết bị điện nối với điểm trung tính N của nguồn cấp điện [điểm này đã được nối đất trực tiếp]
C - dây trung tính và dây PE dùng chung một dây

Như vậy TN-C là mạng điện trung tính nối đất cùng dây bảo vệ đi chung. Trong hệ thống điện 3 pha này sẽ gồm 4 đây [3 L + PEN], trong đó dây trung tính sẽ được nối trực tiếp với hệ thống tiếp đất ở đầu nguồn trước khi cấp cho các thiết bị điện. Dây nối đất bảo vệ PE của vỏ máy sẽ được nối tiếp đất tại chổ, đồng thời nối với điểm trung tính, do đó, dây thứ 4 của hệ thống điện vừa làm nhiệm vụ nối đất bảo vệ lẫn trung tính nên được gọi là dây PEN.

Trong mạng điện TN-C, dây PEN cần được nối đất lặp lại càng nhiều càng tốt. Đối với nhà cao tầng, thực tế là không thể thực hiện đuợc việc nối đất lặp lại như trên, thay vào đó việc nối dây PEN với các kết cấu kim loại của công trình, vừa tạo ra mạng liên kết đẳng thế, vừa có tác dụng tương tự như nối đất lặp lại;

Trong mạng điện TN-C có các yêu cầu cấm thực hiện như: không được lắp đặt thiết bị cắt trên dây trung tính, không được sử dụng cho mạng điện tiết diện dây dẫn nhỏ hơn 10mm2 nếu là dây đồng hoặc 16mm2 nếu là dây nhôm, không được sử dụng cho các ổ cắm điện để cắm các dây mềm cung cấp điện cho các thiết bị lưu động.

Trong mạng điện TN-C, khi thiết bị điện làm việc bình thường luôn có dòng điện không cân bằng đi trong dây trung tính và các kết cấu kim loại của công trình, chảy qua các đường ống ga, ống nước .v.v. dẫn đến các hệ quả như: nguy cơ hỏa hoạn cao, các bộ phận kim loại chóng bị ăn mòn điện hóa và gây ra nguồn nhiễu điện từ.

Ưu nhược điểm của mạng TN-C

Tiết kiệm nhất trong triển khai do bớt được một sợi dây.
Có khả năng gây ra hoả hoạn rất lớn, nên mạng này tuyệt đối cấm không được dùng tại những nơi có nguy cơ hoả hoạn cao [như kho chứa nhiên liệu, xưởng chế biến nguyên liệu dễ cháy….].
Không đảm bảo khả năng cung cấp điện liên tục, vì khi có sự cố chạm đất 1 pha sẽ trở thành sự cố ngắn mạch 1 pha, thiết bị bảo vệ quá dòng và dòng rò đều tác động ngắt nguồn điện ngay lập tức.
Yêu cầu về bảo vệ chống nhiễu điện từ trong mạng TN–C: ngay trong chế độ làm việc bình thường, cũng có dòng điện không cân bằng đi trong dây PEN, điều này gây nhiễu điện từ thường xuyên, các sóng điều hoà bậc ba phát sinh, có thể ảnh hưởng đến các thiết bị nhạy cảm khác [thiết bị xử lý thông tin, ...].
Trong thực tế triển khai, vận hành: nếu có sử dụng thiết bị bảo vệ theo dòng điện dư, cũng đạt như mạng TT. Nếu không sử dụng thiết bị bảo vệ theo dòng điện dư thì phải kiểm tra chiều dài mạch điện và khả năng mở rộng bị hạn chế.

Phạm vi áp dụng của mạng TN-C

Mạng TN-C có nhiều nhược điểm như đã nêu ở trên nên khi sử dụng phải rất thận trọng, tính toán kỹ lưỡng, tuy rằng sơ đồ này vốn đầu tư ít nhất.
Tuyệt đối cấm không được dùng tại những nơi có nguy cơ hoả hoạn cao [như kho chứa nhiên liệu, xưởng chế biến nguyên liệu dễ cháy….].
Trong thực tế rất hiếm khi áp dụng mạng điện này do e ngại về vấn đề an toàn.

4.2. Mạng điện TN–S

T - điểm trung tính trực tiếp nối đất
N - vỏ kim loại của thiết bị điện nối với điểm trung tính N của nguồn cấp điện [điểm này đã được nối đất trực tiếp]
S - dây trung tính và dây PE tách riêng nhau

Như vây TN-S là mạng điện trung tính nối đất cùng dây bảo vệ đi riêng. Trong hệ thống điện 3 pha này sẽ gồm 5 đây [3 L + N + PE]. Trong đó dây trung tính N và dây bảo vệ PE sẽ được nối đất chung ở đầu nguồn, nhưng 2 dây sẽ đi riêng đến các tải tiêu thụ, vỏ máy của thiết bị điện sử dụng sẽ được nối với dây PE và nối với tiếp đất lân cận [tiếp đất lặp lại]. Sơ đồ mô tả kết nối của mạng TN-S như Hình 5.

Ưu nhược điểm của mạng TN-S

Về mặt bảo vệ chống hỏa hoạn đã được cải thiện hơn nhiều so với mạng TN–C, nhưng vẫn cần phải giám sát chặt chẽ.
Khả năng cung cấp điện liên tục: không có, vì khi có sự cố chạm đất 1 pha sẽ trở thành sự cố ngắn mạch 1 pha, thiết bị bảo vệ quá dòng và dòng rò đều tác động ngắn nguồn điện ngay lập tức.
Đáp ứng được yêu cầu về bảo vệ chống nhiễu điện từ nhưng khả năng gây nhiễu lớn hơn mạng IT và TT do dòng điện sự cố chạm vỏ lớn hơn.

Phạm vi áp dụng của mạng TN-S

Mạng TN–S có thể áp dụng trong trường hợp công trình có sự quản lý kỹ thuật tốt và ít có khả năng mở rộng trong tương lai.
Đối với công trình được cung cấp điện từ một trạm biến áp trung / hạ thế riêng [nhà máy công nghiệp, tòa nhà …] được đặt ngay trong khuôn viên hoặc gần sát công trình thì hệ thống tiếp đất ở trạm sẽ được dùng chung cho dây trung tính N và PE, dây PE cũng sẽ nối với các hệ thống tiếp đất lặp lại khác ở gần tải tiêu thụ.

4.3. Mạng điện TN-C-S

Đây là một mạng điện đặc biệt, là sự kết hợp và chuyển đổi theo yêu cầu sử dụng, chúng có thể được áp dụng trong một mạng điện phân phối nội bộ rất lớn. Phần trước của mạng điện là theo sơ đồ TN-C là 3 pha 4 dây [3L+PEN], phần sau của mạng điện chuyển sang sơ đồ TN–S là 3 pha 5 dây [3L+N+PE]. Sơ đồ mô tả kết nối của mạng TN-S như Hình 6.

Như vậy, khi lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền cho một hệ thống điện nào đó, chúng ta cần quan sát và tìm hiểu xem công trình đang sử dụng loại mạng điện nào để từ đó chọn các model phù hợp nhằm tối ưu hóa tác dụng của SPD nhưng cũng không làm ảnh hưởng đến mạng điện đang hoạt động.

>>>xem tiếp: