Luận án Nghiên cứu đảm bảo điều kiện an toàn điện giật trong các mạng điện mỏ hầm lò điện áp 1140V vùng Quảng Ninh

tính cách ly điện áp trên 1000V, 
các tác gi ả Skrabex Ph. P., Mexiax E. P., Varenik E. A. đã xây d ựng 
cơ s ở lý thuy ết ph ươ ng pháp đo thông s ố cách điện c ủa m ạng b ằng 
hai ngu ồn đo t ần s ố 100 và 200Hz, đư a ra s ơ đồ ch ức n ăng c ủa h ệ 
th ống ki ểm tra t ự động điện tr ở cách điện c ủa m ạng [51], [52], [53]. 
 - Nghiên c ứu v ề dòng điện rò gây b ởi s ức điện động ng ược c ủa 
động c ơ trong m ạng 1140V sau khi c ắt kh ỏi l ưới, có các công trình 
nghiên c ứu c ủa Đdiuban V. S., Iagu đaep B. M.[55], Bildey Katya 
[16], Marenych K., Vasylets S., Kovalyova I. [17]. 
 - Đối v ới các m ạng điện m ỏ điện áp 1140V có s ử d ụng bi ến t ần, 
trong công trình [30], các tác gi ả Marenik K. N., Ruxian X. A., 
Đubinin M. X. đã nghiên c ứu ảnh h ưởng c ủa quá trình quá độ đến s ự 
 7 
làm vi ệc ổn định c ủa rơle rò. K ết qu ả đã xây d ựng được mô hình 
toán cho vi ệc xét các y ếu t ố trên. 
 - Nghiên c ứu đảm b ảo điều ki ện an toàn điện trong các m ạng điện 
mỏ điện áp 1140V có s ử d ụng các b ộ bi ến đổi bán d ẫn công su ất còn có 
các công trình c ủa Petrushin E. I. [33], Xavitsky V. N., Belôsitôv A. I., 
Xavitsky A. V. [36], Xmagulôva K. K. [40]. 
 - Nghiên c ứu v ề thi ết b ị b ảo v ệ rò m ạng 1140V, trong công trình 
nghiên c ứu c ủa mình, Varenik E. A. đã đề xu ất các nguyên lý để xây 
dựng thi ết b ị ki ểm tra cách điện và b ảo v ệ rò m ạng 1140V theo s ơ đồ 
kh ối: kh ối ki ểm tra cách điện, kh ối t ự động hi ệu ch ỉnh bù điện dung, 
kh ối xác định và n ối ng ắn m ạch pha, kh ối b ảo v ệ ng ắt khi điện tr ở 
cách điện gi ảm đến m ức nguy hi ểm. 
 - Tác gi ả c ũng k ết lu ận r ằng, v ới m ức điện áp 1200V để gi ảm 
dòng rò kho ảnh kh ắc và đảm b ảo an toàn điện gi ật thi ết b ị b ảo v ệ rò 
cần ph ải có thêm ch ức n ăng phát hi ện và n ối ng ắn m ạch pha [22]. 
 - Nghiên c ứu v ề thi ết b ị xác định và n ối ng ắn m ạch pha có các 
công trình nghiên c ứu c ủa nhi ều nhà khoa h ọc, đề c ập đến nhi ều khía 
cạnh khác nhau nh ư: 
 - Thu ật toán xác định pha con ng ười ch ạm ph ải có tính đến s ự 
mất đối x ứng c ủa m ạng c ủa Chornôux E. V. [45]; 
 - Ảnh h ưởng c ủa sóng hài b ậc cao trong các m ạng 1140V có s ử 
dụng bi ến t ần đến ch ế độ làm vi ệc c ủa thi ết b ị phát hi ện và n ối ng ắn 
mạch pha c ủa Chornôux E. V [46]; 
 - S ơ đồ thi ết b ị phát hi ện và n ối ng ắn m ạch pha dùng các ph ần 
tử logic [42]. 
 - Ở các n ước thu ộc Liên Xô c ũ, đối v ới m ạng 1140V, t ừ nh ững năm 
sáu m ươ i c ủa th ế k ỷ XX đã s ử d ụng r ơle rò lo ại РУ -1140. 
 8 
 - T ừ n ăm 1985 trong các m ạng điện áp 1140V ở các n ước thu ộc 
Liên Xô c ũ s ử d ụng lo ại r ơle rò АЗУР -4 v ới ch ế độ bù t ĩnh và có 
kh ối n ối ng ắn m ạch pha h ư h ỏng cách điện. 
 - Từ n ăm 2010, trong các m ạng điện m ỏ điện áp 1140V đã đư a 
vào v ận hành r ơle rò lo ại АЗУР -4М có ứng d ụng k ỹ thu ật vi x ử lý 
[31], [35]. 
 - Đặc điểm n ổi b ật khác v ới các r ơle rò 380V và 660V, r ơle rò 
1140V c ủa Nga có b ộ h ạn ch ế dòng rò kho ảnh kh ắc đến giá tr ị an 
toàn b ằng gi ải pháp n ối ng ắn m ạch pha rò xu ống đất. 
1.2.2. Tình hình nghiên c ứu ở Vi ệt Nam 
 Mặc dù c ấp điện áp 1140V đã được s ử d ụng nhi ều n ăm nay ở 
một s ố m ỏ h ầm lò vùng Qu ảng Ninh nh ưng h ầu nh ư ch ưa có m ột 
công trình nghiên c ứu nào đề c ập đến v ấn đề đảm b ảo an toàn điện 
gi ật khi v ận hành m ạng. Các tiêu chu ẩn l ắp đặt và v ận hành m ạng 
điện m ỏ h ầm lò c ấp điện áp 1140V v ẫn ch ưa có m ột v ăn b ản riêng. 
Về c ơ b ản chúng v ẫn được th ực hi ện theo [1]. 
 Nh ận xét ch ươ ng 1 
 Đặc điểm khác c ơ b ản c ủa các m ạng điện m ỏ h ầm lò điện áp 
1140V so v ới các m ạng điện 380V và 660V là s ự có m ặt c ủa các 
động c ơ không đồng b ộ ba pha có công su ất hàng tr ăm kW. Năng 
lượng khi ng ắt các động c ơ này có th ể gây ra m ột điện l ượng l ớn h ơn 
nhi ều l ần điện l ượng an toàn cho phép (Q at = 50mAs) [35]. Vì v ậy, 
nếu ch ỉ áp d ụng các gi ải pháp đảm b ảo an toàn điện gi ật nh ư trong 
mạng 380V và 660V có th ể không đảm b ảo điều ki ện an toàn trong 
mạng 1140V. 
 Gi ải pháp t ự động phát hi ện và n ối ng ắn m ạch pha rò m ặc dù đã 
được s ử d ụng trong các r ơle rò c ấp điện áp 1140V c ủa các n ước thu ộc 
Liên Xô c ũ t ừ nh ững n ăm 60 c ủa th ế k ỷ tr ước. Tuy nhiên, v ấn đề nghiên 
 9 
cứu để đạt được độ nh ạy và độ tin c ậy xác định pha rò cao c ủa thi ết b ị 
vẫn luôn là m ột bài toán có tính th ời s ự. 
 Ở Vi ệt Nam, c ấp điện áp 1140V đã được s ử d ụng nhi ều n ăm nay 
và ch ắc ch ắn s ẽ được s ử d ụng r ộng rãi trong th ời gian t ới. Tuy nhiên, 
vấn đề đảm b ảo điều ki ện an toàn điện gi ật cho các m ạng điện h ầm lò 
điện áp 1140V h ầu nh ư ch ưa có công trình nghiên c ứu nào đề c ập đến. 
 Ch ươ ng 2 
 NGHIÊN C ỨU TR ẠNG THÁI CÁCH ĐIỆN CÁC M ẠNG ĐIỆN 
 MỎ H ẦM LÒ ĐIỆN ÁP 1140V VÙNG QU ẢNG NINH 
2.1. T ổ ch ức cung c ấp điện 1140V m ỏ h ầm lò Qu ảng Ninh 
2.1.1. Các ph ươ ng án cung c ấp điện cho khu v ực lò ch ợ và lò 
chu ẩn b ị điện áp 1140V 
2.1.2. T ổ ch ức cung c ấp điện 1140V trong các m ỏ h ầm lò vùng 
Qu ảng Ninh 
2.2. L ựa ch ọn ph ươ ng pháp đo để xác định thông s ố cách điện 
các m ạng 1140V m ỏ h ầm lò Qu ảng Ninh 
2.2.1. Nghiên c ứu các ph ươ ng pháp đo thông s ố cách điện c ủa 
mạng điện ba pha trung tính cách ly điện áp d ưới 1000V 
 6 ph ươ ng pháp g ồm: Ph ươ ng pháp không t ải và ng ắn m ạch; 
Ph ươ ng pháp vôn-ampe; Ph ươ ng pháp s ử d ụng vôn k ế, ampe k ế và 
oát k ế; Ph ươ ng pháp ba vôn k ế 1; Ph ươ ng pháp ba vôn k ế 2; Ph ươ ng 
pháp s ử d ụng d ụng c ụ nh ạy pha. 
2.2.2. Nghiên c ứu các ph ươ ng pháp đo thông s ố cách điện c ủa 
mạng điện ba pha trung tính cách ly điện áp trên 1000V 
 4 ph ươ ng pháp g ồm: Các ph ươ ng pháp s ử d ụng điện áp làm vi ệc 
của m ạng làm điện áp đo; Các ph ươ ng pháp s ử d ụng ngu ồn điện áp 
tần s ố công nghi ệp làm điện áp đo; Các ph ươ ng pháp s ử d ụng ngu ồn 
điện áp khác t ần s ố công nghi ệp làm điện áp đo; Ph ươ ng pháp s ử d ụng 
ngu ồn điện m ột chi ều làm điện áp đo. 
 10 
2.2.3. L ựa ch ọn ph ươ ng pháp đo để xác định thông số cách điện 
của m ạng điện 1140V m ỏ h ầm lò vùng Qu ảng Ninh 
 Ph ươ ng pháp ba vôn k ế 2 có ưu điểm n ổi b ật là không c ần t ạo 
ng ắn m ạch nhân t ạo, k ỹ thu ật đo và d ụng c ụ đo đơ n gi ản, tính toán 
tuy ph ức t ạp nh ưng n ếu k ết h ợp v ới máy tính l ại thu ận l ợi nên tác gi ả 
lựa ch ọn để thi ết k ế d ụng c ụ đo các thông s ố cách điện m ạng 1140V 
hầm lò vùng Qu ảng Ninh 
 CD 2
 V CD
 CD 1 3
 V3 V2 V1
 C f 1 C f 2 C f 3
Hình 2-21. S ơ đồ nguyên lý đo để xác định thông s ố cách điện m ạng 
 1140V m ỏ h ầm lò vùng Qu ảng Ninh dùng điện dung ph ụ 
 Tính toán thông s ố cách điện theo ph ươ ng pháp ba vôn k ế 2 . 
 - Điện d ẫn và điện tr ở t ổng cách điện được xác định theo các 
bi ểu th ức: 
 ω C (da / − d / a )
 = 1 = f
 g ∑ 2 2 ; (2-32) 
 R ∑ ()()a − a / + d − d /
 C []a / ()()a − a / − d / d − d /
 = f
 C ∑ 2 2
 ()()a − a / + d − d /
 - Các h ệ s ố a, a /, d, d / được xác định theo bi ểu th ức: 
 2 U2−( U 2 + U 2 ) 
 =A B C + 
 a U f
 6 U f  (2-33) 
 2 U/2−() U /2 + U /2 
 / =A B C + 
 a U f 
 6 U f 
 U2− U 2
 d = C B 
 
 2 3 . U f
 U/2− U /2 
 d / = C B 
 2 3 . U f 
2.3. K ết qu ả nghiên c ứu th ực nghi ệm xác định thông s ố cách điện 
các m ạng điện 1140V m ỏ h ầm lò Qu ảng Ninh 
2.3.1. Sai s ố và kh ử sai s ố khi đo th ực nghi ệm [11] 
 11 
2.3.2. Phân tích các k ết qu ả nghiên c ứu th ực nghi ệm thông s ố 
cách điện c ủa m ạng 1140V vùng Qu ảng Ninh [14] 
 Các m ạng điện m ỏ h ầm lò điện áp 1140V vùng Qu ảng Ninh 
hi ện t ại có điện dung cách điện trung bình Ccdtb = 0,39 µF ho ặc Ctb = 
0,13 µF/pha , điện tr ở cách điện trung bình Rcdtb = 75k Ω ho ặc Rtb = 
225k Ω/pha ; điện dung cách điện c ực đại Cmax = 0,19 µF/pha , điện 
tr ở cách điện nh ỏ nh ất Rmin = 168k Ω/pha. 
 Nh ận xét ch ươ ng 2 
 - Có nhi ều ph ươ ng pháp đo th ực nghi ệm để xác định thông s ố 
cách điện ( điện tr ở và điện dung c ủa m ạng so v ới đất) c ủa m ạng ba 
pha trung tính cách ly điện áp trên và d ưới 1000V. M ỗi ph ươ ng pháp 
có ưu nh ược điểm và ph ạm vi áp d ụng phù h ợp. 
 - Ph ươ ng pháp đo điện tr ở và điện dung cách điện b ằng ba vôn 
kế 2 có ưu điểm n ổi b ật là không c ần t ạo ng ắn m ạch nhân t ạo, k ỹ 
thu ật đo và d ụng c ụ đo đơ n gi ản, quá trình đo không yêu c ầu c ắt r ơle 
bảo v ệ rò nên là phù h ợp để đo thông s ố cách điện các m ạng điện m ỏ 
hầm lò điện áp 1140V vùng Qu ảng Ninh. 
 - Các m ạng điện m ỏ h ầm lò điện áp 1140V hi ện t ại có chi ều dài 
không l ớn, s ố thi ết b ị đấu vào m ạng không nhi ều nên điện dung c ủa 
mạng còn nh ỏ, điện tr ở cách điện cao. 
 Ch ươ ng 3 
 XÂY D ỰNG MÔ HÌNH M ẠNG ĐIỆN M Ỏ H ẦM LÒ ĐIỆN ÁP 
 1140V V Ề PH ƯƠ NG DI ỆN AN TOÀN ĐIỆN GI ẬT 
3.1. T ổng quan các mô hình m ạng điện m ỏ h ầm lò v ề ph ươ ng 
di ện an toàn điện gi ật 
 380 V (660 V ) C
 u fC
 B
 0
 u fB
 A
 u
 fA MC
 R R R i
 C C C ro
 Rro
 Hình 3-1. Mô hình đơ n gi ản tính dòng điện rò qua ng ười 
 12 
 R L R L
 ba ba c c 380 V (660 V ) C
 u fC R Lba R Lc
 ba c B
 0
 u fB R Lba R Lc
 ba c A
 u
 fA MC
 R R R i
 C C C ro
 Rro
 Hình 3-2. Mô hình k ể đến ảnh h ưởng c ủa tr ở kháng bi ến áp, cáp 
 Rba Lba R Lc R Ldc
 c 380 V (660 V ) C dc
 u fC R L R L R L
 ba ba c c B dc dc
 0 0/
 u fB R Lba R Lc R Ldc
 ba c A dc
 u
 fA MC
 R R R i
 C C C ro
 Rro
 Hình 3-3. Mô hình k ể đến ảnh h ưởng c ủa tr ở kháng bi ến áp, cáp và 
 tr ở kháng t ải 
3.2. Nghiên cứu xây d ựng mô hình m ạng điện m ỏ h ầm lò điện áp 
1140V v ề ph ươ ng di ện an toàn điện gi ật 
3.2.1. Các gi ả thi ết khi xây d ựng mô hình 
3.2.2. Quá trình quá độ khi ng ắt động c ơ không đồng b ộ ba pha 
kh ỏi ngu ồn cung c ấp 
3.2.3. Xây d ựng mô hình m ạch m ạng điện m ỏ h ầm lò điện áp 
1140V v ề ph ươ ng di ện an toàn điện gi ật 
 u MC
 fA A ~ 1140 V
 u
 fB B
 u
 fC C
 K
 1 K2 K3
 Zcd 1 Zcd 2 Zcdn
 iro
 Hình 3-6. S ơ đồ cung c ấp điện m ạng điện khu v ực m ỏ h ầm lò 
 u Z MC Z
 fA ba cc A ~ 1140 V
 u fB B
 u fC C
 K1 K2 Kn
 Zcd
 K K
 nm ro Z Z
 Zcm 1 cm 2 cmn
 i
 sun iro Z
 Zcd 1 cd 2 Zcdn
 Zdc 1 Zdc 2 Zdcn
 Rnm Rro
 usA 1 usA 2 usAn
Hình 3-7. Mô hình m ạng điện m ỏ h ầm lò 1140V v ề an toàn điện gi ật 
 13 
 Để xây d ựng mô hình tính dòng rò và điện l ượng qua ng ười khi 
ch ạm vào m ột pha c ủa m ạng ba pha trung tính cách ly điện áp 1140V 
tác gi ả s ử d ụng các gi ả thi ết sau: Coi công su ất ngu ồn cung c ấp cho 
máy bi ến áp khu v ực là vô h ạn; Mạch có thông s ố t ập trung; Xét t ải là 
động c ơ ba pha rôto l ồng sóc được cung c ấp tr ực ti ếp t ừ l ưới; Coi s ức 
điện động ng ược c ủa động c ơ có t ần s ố không đổi; Bỏ qua ảnh h ưởng 
của s ự bão hòa t ừ trong động c ơ. 
 a) Mô hình ngu ồn 
 b) Mô hình cáp nhánh và động c ơ 
c) Mô hình tr ở kháng cách điện d) Mô hình cáp chính 
 e) Mô hình t ổng h ợp tính dòng điện rò và điện l ượng qua ng ười 
 Hình 3-10. Mô hình Matlab Simulink tính dòng điện rò và điện 
 lượng qua ng ười 
3.3. Kh ảo sát ảnh h ưởng c ủa m ột s ố y ếu t ố đến dòng điện rò và 
điện l ượng qua ng ười khi ch ạm vào m ột pha c ủa m ạng điện m ỏ 
1140V 
 14 
3.3.1. Xác định th ời gian quá trình quá độ c ủa dòng điện rò khi 
ch ạm vào m ột pha c ủa m ạng điện m ỏ h ầm lò điện áp 1140V vùng 
Qu ảng Ninh 
Hình 3-11. Th ời gian quá trình quá độ c ủa dòng điện rò khi không bù 
 điện dung 
 Hình 3-12. Th ời gian quá trình quá độ c ủa dòng điện rò khi có bù 
 thành ph ần điện dung c ủa dòng điện rò 
3.3.2. Kh ảo sát ảnh h ưởng c ủa s ức điện động ng ược c ủa động c ơ 
đến dòng điện rò và điện l ượng qua ng ười 
3.3.3 Kh ảo sát dòng điện rò và điện l ượng qua ng ười khi ng ắt m ột 
nhóm động c ơ có thông s ố gi ống nhau và khác nhau 
3.3.4. Kh ảo sát dòng điện rò và điện l ượng qua ng ười khi ch ạm 
vào cáp chính và khi ch ạm vào cáp nhánh 
 Hình 3-17. Dòng điện rò và điện l ượng qua ng ười khi ch ạm vào m ột 
 pha c ủa cáp chính m ạng 1140V 
 15 
Hình 3-19. Dòng điện rò và điện l ượng qua ng ười khi ch ạm vào một 
 pha c ủa cáp nhánh m ạng 1140V
3.3.5. Kh ảo sát dòng điện rò và điện l ượng qua người khi áp 
dụng gi ải pháp n ối ng ắn m ạch pha con ng ười ch ạm ph ải 
 - N ối ng ắn m ạch pha phía ngu ồn: 
 =
 tnm tc
 Hình 3-22. Dòng điện rò và điện l ượng qua ng ười khi n ối ng ắn mạch 
 pha rnm = 100 Ω v ới t nm = tc = 0,12s (khi ch ạm vào cáp nhánh) 
 - N ối ng ắn m ạch pha phía t ải: 
 =
 tnm tc
Hình 3-23. Dòng điện rò và điện l ượng qua ng ười khi n ối ng ắn m ạch 
 pha phía t ải 
 Nh ận xét ch ươ ng 3 
 - Th ời gian quá trình quá độ c ủa dòng điện rò khi không có bù 
điện dung là nh ỏ h ơn 20ms, Khi có bù v ượt quá 130ms trong điều 
ki ện thông s ố cách điện hi ện t ại c ủa m ỏ h ầm lò điện áp 1140V vùng 
Qu ảng Ninh. 
 16 
 - S ức điện động ng ược c ủa động c ơ làm t ăng đáng k ể th ời gian t ồn 
tại của dòng điện rò qua ng ười. Vì v ậy điện l ượng do dòng điện này gây 
ra có th ể v ượt quá nhi ều l ần điện l ượng an toàn cho phép (Q at = 50mAs). 
Do ảnh h ưởng c ủa s ức điện động ng ược động c ơ, khi ng ười ch ạm vào 
một pha c ủa cáp chính là ít nguy hi ểm h ơn khi ch ạm vào m ột pha c ủa 
cáp nhánh. 
 - Gi ải pháp n ối ng ắn m ạch pha con ng ười ch ạm ph ải làm gi ảm 
đáng k ể dòng điện rò và điện l ượng qua ng ười. Hiệu qu ả nh ất là n ối 
ng ắn m ạch pha phía t ải. Tuy nhiên, vi ệc th ực hi ện gi ải pháp n ối ng ắn 
mạch pha phía t ải khó th ực hi ện được trong th ực t ế do điểm ch ạm 
của con ng ười là không th ể bi ết tr ước. Vì v ậy, kh ả thi h ơn là áp d ụng 
nối ng ắn m ạch pha t ại đầu ra c ủa bi ến áp khu v ực m ỏ h ầm lò ( đặt 
trong r ơle b ảo v ệ rò). 
 Ch ươ ng 4 
NGHIÊN C ỨU ĐỀ XU ẤT GI ẢI PHÁP ĐẢM B ẢO ĐIỀU KI ỆN 
AN TOÀN ĐIỆN GI ẬT TRONG CÁC M ẠNG ĐIỆN M Ỏ H ẦM 
 LÒ ĐIỆN ÁP 1140V VÙNG QU ẢNG NINH 
4.1. Phân lo ại các ph ươ ng pháp và thi ết b ị đảm b ảo điều ki ện an 
toàn điện gi ật trong các m ạng điện khu v ực m ỏ h ầm lò 
Hình 4-1. Phân lo ại ph ươ ng pháp và thi ết b ị b ảo v ệ t ự động kh ỏi điện 
 gi ật trong công nghi ệp m ỏ 
 17 
4.2. Đề xu ất các gi ải pháp đảm b ảo an toàn điện gi ật áp d ụng cho 
các m ạng điện 1140V m ỏ h ầm lò vùng Qu ảng Ninh 
4.2.1. Ch ọn dòng an toàn kho ảnh kh ắc h ợp lý 
 iro
 − t
 e TnDC
 tc t
 0 t1 t2 t3 t4
 T T T3 T
 1 2 4 
Hình 4-3. Đồ th ị mô t ả s ự bi ến thiên c ủa dòng điện rò qua ng ười 
 Đối v ới m ạng điện m ỏ h ầm lò điện áp 1140V cung c ấp cho m ột 
khu khai thác có động c ơ công su ất t ừ trên 175kW đến 300kW, các 
hằng s ố th ời gian TnDC = 1,5s và TDC = 2,5 s. Điện l ượng ch ảy qua c ơ 
th ể ng ười trong từng kho ảng th ời gian được xác định theo các bi ểu 
th ức [56]: 
 = + ≈
 Q0 (T1 T2 )I 0 0 (I 0 là dòng m ột chi ều đo ki ểm tra điện 
tr ở cách điện c ỡ 0,6mA); 
 T
 T 2
 1 1 2
 = 1 2 ≈ ; Q = T i dt = I T ; 
 Q1 T1 ∫iro dt 0 2 2 ∫ ro ro 2
 T1 0 T2 0
 T3
 = 1 2 ≈ ≈ = = ; 
 Q3 T3 ∫iroDC dt 76,0 Iro T3 76,0 .I ro 6,0. TnDC ,0 456 TnDC Iro ,0 684 Iro
 T3 0
 ∞
 = 1 / 2 ≈ / = / . 
 Q4 T4 ∫iroDC dt 19,0 I ro TDC ,0 475 I ro
 T4 0
 Tổng điện l ượng qua ng ười: 
 = + + + + ≈ + + /
 Q Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 T2Iro ,0 684 Iro ,0 475 Iro (4-6) 
 Vậy để đảm b ảo điều ki ện an toàn điện gi ật cho m ạng 1140V 
cần ch ọn dòng an toàn kho ảnh kh ắc theo điều ki ện: 
 ≈+=+ =− + ≈+ ≤
 QQQTI2 3 2 ro0,684 IttI ro ( c qtqd ) ro 0,684 It ro ( c 0,684) IQ ro at
 Q
 Suy ra: I = at , mA (4-7) 
 ak +
 tc 0,684
 18 
 Áp d ụng (4-7), n ếu l ấy Qat = 50mAs , v ới m ạng điện m ỏ h ầm lò 
điện áp 1140V th ời gian tác động c ủa h ệ th ống b ảo v ệ rò tc = 0,12s , 
 =
Iak 62 mA . Nếu ch ọn dòng an toàn kho ảnh kh ắc I ak = 62mA, k ết 
qu ả mô ph ỏng Matlab Simulink trên hình 4-4 cho th ấy, điện lượng 
qua ng ười ở th ời điểm h ở m ạch ti ếp điểm công t ắc t ơ không v ượt quá 
50mAs, t ức là đảm b ảo yêu c ầu an toàn điện gi ật. 
 Hình 4-4. Dòng điện rò và điện l ượng qua ng ười khi ch ọn dòng 
 Iak = 62mA 
4.2.2. Áp d ụng gi ải pháp t ự động n ối ng ắn m ạch pha rò 
 1140 V
 C
 B
 A
 + E
 R C C C C C C K A
 nm 1 1 1 2 2 2 3 U (A)
 V OA 1
 + NOR 1
 R3 R3 R3 −
 U A 1
 BJT 1
 R1 −
 2 Dz 2,1 D1
 K K U B −
 C B K A
 3 ∑1
 D2
 UC + E
 3
 KB
 U 0
 + UV (B)
 OA 2 NOR 2
 1 − D3
 R R R R
 2 4 4 4 − BJT 2
 2
 − Dz 4,3
 D4
 3 ∑2
 + E
 3 UV (C) D6
 K
 + OA 3 C
 1 − D5
 2 − BJT 3
 − Dz 6,5
 NOR 3
 3 ∑3
 U
 tđ 
 Hình 4-13. S ơ đồ nguyên lý thi ết b ị t ự động phát hi ện và n ối ng ắn 
 mạch pha 
 Phân tích ưu nh ược điểm c ủa các thi ết b ị phát hi ện pha ch ạm đất 
ph ản ứng theo các d ạng tín hi ệu vào nêu trên, để phù h ợp v ới th ực t ế 
mạng điện h ầm lò điện áp 1140V vùng Qu ảng Ninh, tác gi ả đề ngh ị 
xây d ựng thi ết b ị phát hi ện pha ng ười ch ạm ph ải để điều khi ển thi ết b ị 
tự động n ối ng ắn m ạch pha ph ản ứng theo hi ệu s ố gi ữa tr ị tuy ệt đối 
 19 
điện áp c ủa pha có pha v ượt tr ước và t ổ h ợp điện áp hai pha còn l ại 
và điện áp th ứ t ự không (hình 4-13). 
 Hình 4-15. Mô ph ỏng đo điện áp khi có rò pha A qua điện tr ở rò 
 bằng 1kΩ 
 Đồ th ị mô t ả quan h ệ ph ụ thu ộc gi ữa điện áp đư a vào c ơ c ấu 
th ừa hành n ối ng ắn m ạch các pha khi điện tr ở rò và điện dung c ủa 
mạng thay đổi nh ư hình 4-17. 
 20.0
 U ,V
 v U (A)
 10.0 v
 Ω
 Rro ,k
 0.0
 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0
 -10.0
 U v (C)
 -20.0
 -30.0
 -40.0 U v (B)
 -50.0
 Hình 4-17. S ự ph ụ thu ộc c ủa điện áp vào c ơ c ấu th ừa hành n ối ng ắn 
 mạch các pha khi điện tr ở rò thay đổi 
 20.0
 U v ,V
 U v (A)
 10.0
 C, µF
 0.0
 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
 -10.0
 -20.0
 U v (C)
 -30.0
 U v (B)
 -40.0
 -50.0
 Hình 4-18. S ự ph ụ thu ộc c ủa điện áp vào c ơ cấu th ừa hành n ối ng ắn 
 mạch các pha khi điện dung c ủa m ạng thay đổi 
 20 
 Từ đồ th ị hình 4-17 và 4-18 cho th ấy, điện áp vào c ơ c ấu th ừa hành 
nối ng ắn m ạch pha A luôn có giá tr ị d ươ ng, điện áp vào c ơ c ấu th ừa 
hành n ối ng ắn m ạch pha B và C luôn có giá tr ị âm. 
 A B C
 A
 r
 +12 V nm
 C C C
 6 6 6 C5 C5 C5
 R19
 R18 OptoTriac 1
 R20
 R U R R1
 21 v( A) 15 NOR 1
 R R R R4
 R 44 42 40 R2
 46 D7 BJT 1
 R OA 4 Dz 1
 R 22 OA 1
 36 Dz 2 R
 + R23 3 B
 C
 1 D1 r
 +12 V nm
 D8 D2
 R
 47 R
 R 25
 37 R24
 + OptoTriac 2
 R26
 R
 C R27 U R OA 2 D3 5
 2 v(B) 16 R NOR 2
 8 R
 D9 6
 R45 BJT 2
 R OA 5 Dz 3
 28 +12 V C
 R38 Dz
 + R29 4 R7 D4
 C
 R 3 R14 rnm
 43 +12 V
 D10 R
 U 13 CA
 R td 1 OptoTriac 3
 R 31 R
 + 39 30 D5
 R
 32 D6
 R R
 R41 C4 33 U v(C) R17 9
 R12
 R10
 Dz BJT 3
 R34 OA 6 5
 Dz OA 3 R NOR 3
 R35 6 11
 Hình 4-32. S ơ đồ nguyên lý thi ết b ị t ự động phát hi ện và n ối ng ắn 
 mạch pha 
 Hình 4-34. M ạch t ự động n ối ng ắn m ạch pha khi rò pha B qua điện 
 tr ở 1 kΩ 
 21 
 Hình 4-35. Th ời gian tác động c ủa m ạch t ự động phát hi ện và n ối 
 ng ắn m ạch pha khi có rò pha B qua điện tr ở 1 kΩ 
 Từ đồ th ị trên hình 4-35 cho th ấy, th ời gian tác động c ủa thi ết b ị 
tự động phát hi ện và n ối ng ắn m ạch pha không v ượt quá 50ms (th ời 
gian cho phép là t ừ 0,12s đến 0,17s). Điều này ch ứng t ỏ s ơ đồ có th ời 
gian tác động nhanh, đáp ứng t ốt yêu c ầu c ủa thi ết b ị t ự động phát 
hi ện và n ối ng ắn m ạch pha. 
4.2.3. Áp d ụng gi ải pháp bù h ợp lý thành ph ần điện dung c ủa 
dòng điện rò 
 Để h ạn ch ế dòng điện rò qua ng ười khi ch ạm vào m ột pha c ủa 
mạng điện m ỏ h ầm lò 1140V vùng Qu ảng Ninh c ần nghiên c ứu áp 
dụng ph ươ ng pháp bù t ĩnh. 
 i, A
 q, A s
 t,s
Hình 4-38. Điện l ượng qua ng ười khi ch ạm vào m ột pha m ạng điện m ỏ 
 hầm lò điện áp 1140V vùng Qu ảng Ninh (tnm = tc = 0,12s ) 
 22 
 Kết qu ả mô ph ỏng trên hình 4-38 v ới thông s ố cách điện vùng 
Qu ảng Ninh (R = 168kΩ/pha, C = 0,19 µF/pha ) cho th ấy, khi không bù 
điện dung, n ếu áp d ụng gi ải pháp n ối ng ắn m ạch pha khi tnm = tc = 0,12s , 
rnm = 100 Ω điện l ượng qua ng ười b ằng 20mAs, t ức là nh ỏ h ơn nhi ều 
điện l ượng an toàn. 
 i, A
 q, A