Giáo trình An toàn điện - Chương 5: Bảo vệ nối dây trung tính

oảng 500 m.
. Nối đất lặp lại bố trí theo chu vi mạch vòng: Không phụ thuộc vào kết cấu 
của mạng điện (đường dây trên không hay dây cáp) đối với các thiết bị cố định (trong 
các phân xưởng, nhà máy sản xuất cố định...) phải dùng nối đất lặp lại dây trung tính 
bố trí theo chu vi mạch vòng. 
5.5. CÁCH THỰC HIỆN BẢO VỆ NỐI DÂY TRUNG TÍNH:
Khi thực hiện bảo vệ nối dây trung tính thì tất cả các phần kim loại của các 
thiết bị điện, của các kết cấu kim loại (như vỏ thiết bị, khung bệ của thiết bị phân phối 
điện, vỏ kim loại của cáp...) mà có thể xuất hiện điện áp khi có sự cố chạm vỏ đều 
phải được nối một cách chắc chắn với dây trung tính. Trên hình 4.4 cho ta một cách 
thực hiện bảo vệ nối dây trung tính:
* Khi thực hiện bảo vệ nối dây trung tính cần lưu ý một số điểm sau:
. Để tránh làm hở mạch dây trung 
Bộ môn Hệ thống điện - Khoa Điện - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
54
0
1
2
3
Hình 5-5: Sự nguy hiểm khi hở mạch 
dây trung tính
•
1
1
1
2
2
4
5
6
3
1
1
Hình 5-4: Ví dụ về nối dây trung tính các thiết bị 
1 - Điểm nối vỏ thiết bị với dây trung tính.
2 - Thiết bị đóng cắt bảo vệ (cầu dao, áp tô mát...)
3 - Đèn chiếu sáng. 4 - Thiết bị 2 pha.
5 - Thiết bị 3 pha. 6 - Nối đất lặp lại dây trung 
tính.
Giáo trình An Toàn Điện 
Trang 
tính người ta quy định rằng dây trung tính 
không được đặt cầu chì, cầu dao hoặc các 
thiết bị đóng cắt khác (trừ trường hợp đặc 
biệt khi cắt đồng thời các dây pha và dây 
trung tính). Ví dụ như ở hình 5.5 nếu đặt 
cầu dao K ở mạch dây trung tính, thì lúc hở 
mạch (cầu dao K hở) mà người chạm vào 
vỏ thiết bị có nối dây trung tính sẽ có dòng 
điện nguy hiểm qua người ngay cả khi cách điện tốt.
. Quy định rằng dây nối trung tính bảo vệ phải dùng một dây riêng, dây này 
không được đồng thời dùng làm dây dẫn điện, như hình 5.6:
.Trong mạng có trung tính trực tiếp nối đất, nếu vì một nguyên nhân nào đó 
mà bị mất trung tính, người ta không cho phép dùng đất như một dây dẫn (hình 5.7).
. Khi xây dựng đường dây 
hạ áp phải chú ý bố trí dây trung 
tính nằm dưới dây pha, vì nếu bố 
trí trên dây pha có thể gây nguy 
hiểm. Hình 5.8:
. Các dây nối bảo vệ (nối từ 
dây trung tính đến vỏ thiết bị) 
theo độ bền cơ học và chống ăn 
mòn phải có kích thước tối thiểu 
Loại dây nối bảo vệ Đồng Nhôm
1. Dây trần khi đặt hở
2. Dây bọc cách điện
3. Lõi cáp hoặc dây dẫn nhiều sợi trong 
cùng một vỏ chung
4
1,5
1
6
2,5
1,5
. Trong việc sử dụng vỏ kim loại của cáp vào mục đích bảo vệ nối đất và bảo 
vệ nối dây trung tính cần chú ý:
Bộ môn Hệ thống điện - Khoa Điện - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
55
1
0
Nối đúng Nối sai
Hình 5.6
1
2
3
Hình 5.7
Chỗ dễ bị đứt gây 
nguy hiểm cho người
Hình 5.8: 
3
2
1
0
Bảng 5.1
Tiết diện tối thiểu (mm2) của dây nối bảo vệ bằng đồng và nhôm trong các thiết bị có điện 
áp nhỏ hơn 1000 V.
Giáo trình An Toàn Điện 
Trang 
 Qua tính toán người ta nhận thấy rằng vỏ nhôm của cáp có thể sử dụng làm 
dây trung tính và dây nối bảo vệ vì nó có đủ độ dẫn điện cần thiết còn vỏ chì của cáp 
thường có độ dẫn điện kém hơn nên không được sử dụng làm dây trung tính hoặc dây 
nối bảo vệ. Ngược lại vỏ nhôm của cáp lại không được sử dụng như một điện cực nối 
đất (khi nó đặt trong đất) vì bên ngoài vỏ nhôm của cáp thường có lớp phủ cách điện 
bên ngoài (để bảo vệ nhôm chống sự ăn mòn) còn vỏ chì của cáp lại có thể sử dụng 
được như một điện cực nối đất khi có cáp đặt trong đất không nhỏ hơn 2.
5.6. TÍNH TOÁN BẢO VỆ NỐI DÂY TRUNG TÍNH:
Trong bảo vệ nối dây trung tính, để các thiết bị bảo vệ (như cầu chì, áp tô 
mát..) có thể cắt nhanh và chắc chắn phần bị chạm vỏ nguy hiểm cho người thì trị số 
dòng ngắn mạch (dòng chạm vỏ) phải đủ lớn, cũng như dòng điện định mức của các 
thiết bị bảo vệ phải chọn thích hợp. Nếu do dòng chạm vỏ bé hay dòng định mức của 
các thiết bị bảo vệ chọn không đúng (quá lớn) thì các thiết bị bảo vệ có thể không tác 
động hoặc tác động chậm gây nguy hiểm cho người vì lúc đó trên vỏ thiết bị sẽ có 
điện áp :
 U = IN.ZK
 IN : Dòng điện chạm vỏ (ngắn mạch) .
 ZK: Tổng trở của dây trung tính từ nguồn đến điểm ngắn mạch.
Muốn tăng dòng điện chạm vỏ IN lên đến một giá trị đủ lớn để các thiết bị bảo 
vệ cắt nhanh và chắc chắn thì phải tìm cách giảm hợp lý tổng trở của mạch ngắn 
mạch pha- trung tính. Tổng trở của mạch pha trung tính này bao gồm tổng trở của dây 
pha, dây trung tính, và cả tổng trở của máy biến áp nguồn. Trong đó, tổng trở của 
máy biến áp đối với dòng ngắn mạch 1 pha này là gồm cả tổng trở mạch từ của nó 
chứ không phải chỉ là tổng trở của cuộn dây.
Tổng trở của máy biến áp đối với dòng ngắn mạch 1 pha có ảnh hưởng lớn đến 
trị số của dòng ngắn mạch, mà tổng trở của máy biến áp lại phụ thuộc vào tổ nối dây 
của máy biến áp. Nhận thấy rằng tổng trở của máy biến áp 3 pha đối với dòng ngắn 
mạch 1 pha sẽ lớn nhất khi các cuộn dây của nó nối Y/∆, còn sẽ nhỏ hơn nhiều khi 
nối ∆/Y vì vậy muốn tăng dòng IN thì nên dùng sơ đồ ∆/Y0.
Ví dụ máy biến áp Liên Xô có công suất định mức 400 KVA nên nối Y/Y0 thì 
tổng trở đối với dòng ngắn mạch một pha là: ZB = 0,065 Ω, còn cũng với máy biến áp 
đó nếu nối ∆/Y thì ZB chỉ bằng 0,022 Ω
Ngoài ra cũng có thể tăng dòng ngắn mạch bằng cách tăng hợp lý độ dẫn điện 
của dây trung tính (tức là giảm điện trở của dây trung tính) vì vậy người ta quy định 
rằng : trong bảo vệ nối dây trung tính thì độ dẫn điện của dây trung tính không được 
nhỏ hơn 50% độ dẫn điện của dây pha.
Xác định dòng điện ngắn mạch 1 pha: Trong mạng điện 3 pha 4 dây có trung 
tính trực tiếp nối đất có điện áp nhỏ hơn 1000 V thì dòng điện ngắn mạch 1 pha có 
Bộ môn Hệ thống điện - Khoa Điện - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
56
Giáo trình An Toàn Điện 
Trang 
thể xác định gần đúng như sau:
3
ZZ
UI
B
d
f
N
+
=
Trong đó: Uf : Là điện áp pha ( V ).
 ZB : Là tổng trở của máy biến áp đối với dòng ngắn mạch 1 pha.
Zd : Là tổng trở của mạch pha trung tính. Đối với các máy biến áp có 
công suất lớn hơn 630 KVA có thể lấy ZB = 0.
Tổng trở Zd của mạng có thể xác định như sau: 
 d2d2d XRZ +=
 Rd: Điện trở tác dụng của mạch pha - trung tính (gồm dây pha và dây trung tính).
Rd = Rf + Rtt 
 Rf : Điện trở dây pha.
 Rtt: Điện trở dây trung tính.
 Xd: Cảm kháng của mạch pha - trung tính. 
Trong nhiều sổ tay về điện người ta thường cho chung một trị số Zd ứng với 
từng loại mạng cụ thể.
Để các thiết bị bảo vệ cắt nhanh và chắc chắn khi có sự chạm vỏ bảo đảm an 
toàn cho người thì dòng ngắn mạch 1 pha phải thỏa mãn bất đẳng thức sau:
 IN ≥ KBV . Iđm
 KBV: Hệ số bảo vệ, là tỉ số yêu cầu giữa dòng ngắn mạch so với dòng định 
mức của thiết bị bảo vệ .
 Iđm: Dòng định mức của thiết bị bảo vệ ( cầu chì, áp tô mát ) cụ thể đó là :
a. Dòng điện định mức của dây chảy cầu chì nếu bảo vệ bằng cầu chì.
b. Dòng điện định mức của bộ phận cắt của bảo vệ bằng áp tô mát có bộ phận 
cắt hổn hợp (quá tải và ngắn mạch) hay áp tô mát chỉ có bộ phận cắt quá tải (cắt 
nhiệt).
c. Dòng điện tác động tức thời của áp tô mát chỉ có bộ phận cắt điện từ (cắt 
ngắn mạch).
Quy định:
- KBV ≥ 3 nếu bảo vệ bằng cầu chì hoặc áp tô mát có bộ phận cắt quá tải.
- KBV = 1,4 nếu bảo vệ bằng áp tô mát có bộ phận cắt điện từ khi dòng điện 
định mức của áptômát ≤ 100A và KBV =1.25 khi dòng định mức của áp tô mát >100A.
 Trong các xưởng có nguy cơ cháy nổ thì :
- KBV ≥ 4 nếu bảo vệ bằng cầu chì .
- KBV ≥ 6 nếu bảo vệ bằng áp tô mát có bộ phận cắt quá tải.
Các trường hợp còn lại không thay đổi.
Bộ môn Hệ thống điện - Khoa Điện - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
57
Giáo trình An Toàn Điện 
Trang 
Ví dụ: Một đường dây cáp nhôm 4 ruột đặt trong ống thép nhận điện từ tủ phân 
phối điện áp 380/220 V, với máy biến áp công suất 1000 KVA có trung tính trực tiếp 
nối đất. Hãy kiểm tra lại sự làm việc của các thiết bị bảo vệ khi có ngắn mạch một 
pha (có chạm vỏ) tại điểm xa nhất của mạng điểm C nếu:
1. Mạng được bảo vệ bằng cầu chì với dòng điện định mức của dây chảy bằng 
100 A : Iđo = 100 A.
2. Mạng điện được bảo vệ bằng áp tô mát có bộ phận cắt hổn hợp với dòng 
định mức của bộ phận cắt bằng 80 A.
3. Mạng được bảo vệ bằng áp tô mát chỉ có bộ phận cắt điện từ ( ngắn mạch ) 
với dòng điện tác động tức thời bằng 200 A.
Cho biết các loại áp tô mát trên đều có dòng định mức lớn hơn 100 A.
Sơ đồ mạng:
GIẢI: 
Ta có điều kiện để kiểm tra là :
 IN ≥ KBV.Iđm
Trước hết ta xác định dòng ngắn mạch IN khi có ngắn mạch tại điểm xa nhất, 
điểm C là:
Với cáp : 3 x 95 + 1 x 35 có Zđo1 = 1,45 Ω/Km.
Với cáp : 3 x 70 + 1 x 35 có Zđo2 = 1,59 Ω/Km.
Vì ở đây công suất định mức của máy biến áp Sđm = 1000 KVA nên một cách 
gần đúng ta có thể lấy ZB = 0.
Tổng trở của mạch pha - trung tính tính từ nguồn ( máy biến áp) đến điểm xa 
nhất C là:
Zd = 1,45 . 0,08 + 1,59 . 0,38 = 0,72 Ω
Vậy: IN = 3/ZZ
U
Bd
f
+
 = 
72,0
229
 = 306 A.
Bây giờ ta tiến hành kiểm tra sự làm việc của các thiết bị bảo vệ trong 3 trường 
hợp đã cho.
* Trường hợp 1:
 Khi dùng cầu chì bảo vệ ta có : KBV = 3; Iđm = Iđo = 100 A.
 Iđm . KBV = 3.100 = 300 A < IN = 306 A.
Vậy nếu dùng cầu chì để bảo vệ với Iđo = 100 A thì bảo đảm cắt chắc chắn khi có 
Bộ môn Hệ thống điện - Khoa Điện - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
58
3 x 95 + 1 x 35 3 x 70 + 1 x 35BA C
0,08 Km 0,38 Km
Giáo trình An Toàn Điện 
Trang 
sự ngắn mạch (chạm vỏ) bảo vệ an toàn cho người .
* Trường hợp 2:
 Khi dùng áp tô mát có bộ phận cắt hỗn hợp ( có bộ phận cắt nhiệt ) ta có :
 KBV = 3 , Iđm = I0 = 80 A.
 Vậy: KBV . Iđm = 3 . 80 = 240 A < IN = 306 A .
Do đó bảo vệ cũng sẽ tác động tốt.
* Trường hợp 3:
 Khi dùng áp tô mát chỉ có bộ phận cắt điện từ, ta có:
 Iđm = 200 A , KBV = 1,25
Vậy : Iđm .KBV = 200 . 1,25 = 250 A < IN = 306 A.
Do đó bảo vệ cũng sẽ tác động tốt.
Tóm lại: Dùng 1 trong 3 phương án trên để bảo vệ sẽ bảo đảm tác động tốt khi 
xảy ra ngắn mạch (chạm vỏ) một pha, vì vậy bảo vệ an toàn cho người
Bộ môn Hệ thống điện - Khoa Điện - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
59