Nối đất

Định nghĩa

  • Các tiêu chuẩn quốc tế và quốc gia (IEC 60364) xác định rõ ràng các phần tử khác nhau của hệ thống nối đất. Các thuật ngữ tại thường được vsử dụng trong công nghiệp và tài liệu. Các số trong ngoặc đơn thể hiện trên hình:
    • Điện cực nối đất (1): Vật dẫn hay nhôm vật dẫn điện được tiếp xúc với nhau và liên kết về điện với đất (xem chỉ biết phần 16 đườngE)
    • Đất: phần dẫn điện của đất có điện thế tại bất kỳ điểm nào cũng được quy ước lấy là 0
    • Các điện cực nối đất độc lập: các điện cực nối đất đặt cách nhau một khoảng mà dòng cực đại đi qua một điện cực sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến điện thế của các điện cực khác.
    • Điện trở của điện cực nối đất: điện trở tiếp xúc của điện cực với đất.
      • Dây nối đất (2); dây bảo vệ nối đầu nối đất chính (6) của lưới với điện cực nối đất (1) hoặc với các dụng cụ tiếp địa khác (sơ đồ TN);
      • Các bộ phận cần nối đất: Phần dẫn điện của thiết bị khi bình thường không có điện, tuy nhiên trong điều kiện hư hỏng sẽ trở nên dẫn điện.
    • Dây bảo vệ (3): dây dùng để bảo vệ tránh điện giật và dùng để nối các phần sau:
      • Các bộ phận cần nối đất
      • Các bộ phận nối đất tự nhiên
      • Đầu nối đất chính
      • Điện cực nối đất
      • Điểm nối đất của nguồn hoặc trung tính nhân tạo 
    • Bộ phận nối đất tự nhiên: phần dẫn điện có khả năng tạo điện thế, thường là điện thế đất và không nằm trong lưới điện (4).
    • Ví dụ:
      • Trần hoặc tường không cách điện, khung kim loại của tòa nhà
      • Những ống kim loại và hệ thống ống dẫn (không phải hệ thống điện, nước, gaz, nhiệt, khí nén,… và các vật liệu kim loại khác liên kết với chúng.
    • Dây liên kết (5): dây bảo vệ tạo liên kết đẳng thế
    • Đầu nối đất chính (6): đầu hoặc bản cực để nối các dây bảo vệ (kể cả dây liên kết đẳng thế) và các dây nối đất làm việc (nếu có) với trang bị nối đất.

1

Liên kết

  • Hệ thống lưới đẳng thế chính:
    • Lưới này được cấu tạo bởi các dây bảo vệ và mục đích là để đảm bảo rằng, trong trường hợp của một ống dây dẫn đi vào không liên quan (như một ống dẫn khí, vv) làm tăng lên một điện thế do sự cố bên ngoài lưới thì sẽ không xuất hiện hiệu điện thế giữa hai bộ phận nối đất tự nhiên ở bên trong lưới.
    • Sự kết lưới cần phải được thực hiện tại lối vào các tòa nhà và lưới này được nối với đầu nối đất chính (6).
    • Tuy nhiên, nối đất vỏ kim loại của dây thông tin cần có sự đồng ý của cơ quan chủ quản.
  • San thế bổ sung
    • Các liên kết này sẽ nối các vỏ kim loại thiết bị điện và bộ phận nối đất tự nhiên với nhau khi các điều kiện bảo vệ không được tuân thủ, có nghĩa là dây san thế ban đầu có điện trở lớn quà giá trị cho phép.
  • Nối đất vỏ kim loại của các thiết bị
    • Điều này được thực hiện bằng dây bảo vệ với mục đích tạo nên đường đi có điện trở bế cho dòng điện sự cố tản xuống đất.

Các thành phần

  • Một sự san thế và nối đất hiệu quả các kết cấu kim loại hở và các vỏ kim loại của thiết bị điện là cần thiết để bảo vệ chống điện giật.

2

Định nghĩa các hệ thống nối đất chuẩn

  • Chọn lựa cách thức nối đất sẽ kéo theo các biện pháp cần thiết để đảm bảo chống chạm điện.
  • Người thiết kế hoặc lắp đặt hệ thống phân phối điện lựa chọn sơ đồ nối đất theo ba tiêu chí lựa chọn độc lập:
    • Các loại kết nối của hệ thống điện (thường là dây trung tính) và các phần tiếp xảy với các điện cực nổi đất.
    • Dây bảo vệ riêng hoặc dây bảo vệ và dây trung tính cùng chung là một dây
    • Việc sử dụng thiết bị đóng cắt có bảo vệ sự cố chạm đất chỉ khi dòng sự Cố lớn hoặc sử dụng thêm rơle có khả năng phát hiện những dòng rò nhỏ.
  • Thực tế các tiêu chí lựa chọn được nhóm lại và tiêu chuẩn hoá như giải thích dưới đây.
  • Các sơ đồ nối đất chuẩn có các ưu, nhược điểm sau:
    • Sự kết nối vỏ thiết bị và dây trung tính với dây bảo vệ PE làm giảm quá áp và đẳng thế, nhưng làm tăng dòng rò.
    • Dây bảo vệ riêng sẽ tốn kém hơn, ngay cả khi có tiết diện nhỏ, nhưng nhiễu sinh ra bởi độ sụt áp và các sóng hài sẽ ít hơn so với dây trung tính. Dòng rò cũng không xuất hiện tại vật dẫn tự nhiên.
    • Việc lắp đặt rơ le bảo vệ chống dòng rò hoặc thiết bị giám sát cách điện sẽ chính xác hơn và cho phép phát hiện sự cố trước khi xảy ra thiệt hại nặng (động cơ, hoả hoạn, điện giật). Sự bảo vệ bổ sung thêm sẽ độc lập đối với những thay đổi trong sự cài đặt hiện hữu.

Sơ đồ TT (trung tính nối đất)

  • Điểm nối sao (hoặc nối sao cuộn hạ của biến thế phân phối) của nguồn sẽ được nối trực tiếp với đất. Các bộ phận cần nối đất và vật dẫn tự nhiên sẽ nối chung tới cực nối đất riêng biệt của lưới. Điện cực này có thể độc lập hoặc phụ thuộc về điện với điện cực của nguồn. Hai vùng ảnh hưởng có thể bao trùm lẫn nhau mà không tác động đến thao tác của các thiết bị bảo vệ.

3

Sơ đồ TN (phần vỏ kim loại nối với dây trung tính)

  • Nguồn được nối đất như sơ đồ TT. Trong mạng, cả vỏ kim loại và các vật dẫn tự nhiên của lưới sẽ được nối với dây trung tính. Một vài phương án của sơ đồ TN là: 

Sơ đồ TN-C

  • Dây trung tính cũng là dây bảo vệ và được gọi là PEN (Protective Earth và Neutral).
  • Sơ đồ này không được phép sử dụng cho các dây nhỏ hơn 10 mm2 cho Cu và 16 mm2 (AI) và thiết bị xách tay. Sơ đồ TN-C đòi hỏi một sự đẳng thế hiệu quả trong lưới với nhiều điểm nối đất lặp lại, vì dây bảo vệ cũng là dây trung tính, nên đồng thời mang dòng ở thời điểm không cân bằng pha cũng như dòng hài bậc 3 (và bội số của 3).
  • Dây PEN khi đó phải được nối với các điện cực nối đất trong mạng.
  • Lưu ý: Trong sơ đồ TN-C , chức năng “dây bảo vệ” được đặt lên hàng đầu, cao hơn “vai trò trung tính”. Đặc biệt, dây PEN cần được nối trực tiếp với đầu nối đất của tải và một cầu nối sẽ được nối với đầu trung tính.

4

Sơ đồ TN-S 

  • Sơ đồ TN-S (5 dây) bắt buộc đối với mạch có tiết diện nhỏ hơn 10 mm2 (Cu) và 16 mm2 (AI) cho các thiết bị di động.
  • Dây bảo vệ và dây trung tính riêng biệt với nhau. Trong hệ thống cáp ngầm, nơi có dây cáp bọc chì, dây bảo vệ thường cũng là vỏ chì. Việc sử dụng tách biệt dây PE bị di động. và dây N (5 dây) là bắt buộc đối với mạch có tiết diện nhỏ hơn 10 mm2 cho các thiết bị di động.

5

Sơ đồ TN-C-S

  • Sơ đồ TN-C và sơ đồ TN-S có thể sử dụng trong cùng một lưới. Trong sơ đồ TN-S, sơ đồ TN-C (4 dây) không bao giờ được sử dụng sau sơ đồ TN-S (5 dây), vì bất kỳ sự gián đoạn nào trong dây trung tính phía trước sẽ dẫn đến một sự gián đoạn trong dây dẫn bảo vệ ở phía sau và điều này cực kỳ nguy hiểm.

6

 

7

Sơ đồ IT (trung tính cách ly hoặc nối đất qua tổng trở)

Sơ đồ IT (trung tính cách ly)

  • Không có sự kết nối giữa điểm trung tính của nguồn cung cấp với đất.

8

  • Vỏ thiết bị và vật dẫn tự nhiên của hệ thống được nối đến một điện cực nối đất. Trong thực tế, tất cả các mạch đều có trở kháng rò xuống đất, vì không có sự cách điện nào hoàn toàn hoàn hảo. Song song với đường rò rỉ điện trở, sẽ có đường rò dòng dụng kháng xuống đất, cả hai đường này tạo thành trở kháng rò bình thường xuống đất.

9

  • Ví dụ
    • Trong sơ đồ 3 pha, 3 dây hạ áp, 1Km cáp sẽ cho tổng trở rò C1, C2, C3 và R1, R2, R3 và tương đương với một Zct bằng 3000 đến 4000 Ω, không tính đến điện dung lọc trong các thiết bị điện tử.
  • 10

Sơ đồ IT (nối đất qua tổng trở)

  • Một tổng trở Zs (cỡ 1,000 đến 2,000 9) được nối giữa điểm trung tính cuộn hạ biến áp phân phối và đất. Các vỏ kim loại và vật dẫn tự nhiên được nối tới cực nối đất. Nguyên nhân dùng Zs là để tạo một thế cố định so với đất (Zs nhỏ hơn Zct) của các lưới nhỏ và do đó giảm ngưỡng quá áp như là việc lan truyền sóng từ cuộn cao. Tuy nhiên nổ sẽ tăng dòng sự cố điểm thứ nhất.

Đặc tính các sơ đồ TT, TN và IT

Sơ đồ TT 

12

  • Lưu ý: Nếu các vỏ kim loại được nối đất tại một số điểm, thì một RCD cần được cài đặt cho mỗi tập hợp các mạch được nối với một cực nối đất,

Các đặc tính cơ bản 

  • Là giải pháp đơn giản nhất để thiết kế và cài đặt. Được sử dụng trực tiếp trong mạng lưới phân phối công cộng hạ áp.
  • Không yêu cầu giám sát liên tục trong thời gian hoạt động (chỉ cần kiểm tra định kỳ các RCD).
  • Bảo vệ được đảm bảo bởi các thiết bị đặc biệt, các thiết bị dòng rò (RCD) và còn ngăn chặn nguy cơ cháy khi chúng được cài đặt < 500 mA. 
  • Mỗi khi có hư hỏng cách điện sẽ làm gián đoạn cấp điện, tuy nhiên chỉ ở phần (mạch chọn lọc). mạch có sự cố nhờ các RCD được mắc nối tiếp (RCD chọn lọc) và song song.
  • Các tải hoặc các bộ phận trong mạng điện khi vận hành gây nên dòng rò cao, sẽ đòi hỏi các thiết bị đặc biệt để tránh tác động không cần thiết cung cấp cho tải hoặc sử dụng RCD đặc biệt.

Sơ đồ TN 

13

14

Các đặc tính cơ bản

  • Thông thường, sơ đồ TN:
    • Yêu cầu lắp đặt các điện cực nổi đất tại các khoảng cách đều nhau trong quá trình lắp đặt.
    • Yêu cầu kiểm tra ban đầu về tác động đúng đối với sự cố cách điện đầu tiên được thực hiện bằng cách tính toán trong giai đoạn thiết kế, sau đó bắt buộc đo đạo đề xác nhận sự tác động trong quá trình thử nghiệm,
    • Yêu cầu đối với bất kỳ sửa đổi hoặc mở rộng được thiết kế và thực hiện bởi một thợ điện có tay nghề,
    • Có thể, khi có hư hỏng cách điện, gây thiệt hại lớn trong các cuộn dây của máy
    • Có thể, ở những nơi có nguy cơ cháy cao, gây nguy hiểm lớn hơn do dòng sự cố lớn.
  • Sơ đồ TN-C:
    • Trước hết, sơ đồ ít tốn kém hơn (giảm bớt 1 cực của thiết bị và 1 dây dẫn)
    • Yêu cầu sử dụng các dây dẫn cố định và theo qui định
    • Bị cấm trong một số trường hợp sau:
      • Những nơi có nguy cơ cháy cao
      • Đối với thiết bị máy tính (xuất hiện của các dòng hài ở dây trung tính)
  • Sơ đồ TN-S:
    • Có thể được sử dụng ngay cả với dây dẫn linh hoạt hơn và có thể có tiết diện nhỏ
    • Do có sự tách riêng dây trung tính và dây bảo vệ PE (sử dụng ở hệ thống máy tỉnh và những nơi có những nguy hiểm đặc biệt).

Sơ đồ IT 

15

Các đặc tính cơ bản.

  • Giải pháp cho sự liên tục cung cấp điện tốt nhất trong thời gian hoạt động.
  • Báo hiệu sự cố hư hỏng cách điện thứ nhất, theo sau là định vị chính xác và loại trừ nó, đảm bảo ngăn ngừa sự mất điện,
  • Thường được dùng trong hệ thống được cung cấp từ máy biến thế hạ/hạ hoặc máy biến thế trung/hạ riêng.
  • Đòi hỏi nhân viên bảo trì để giám sát và điều khiển
  • Yêu cầu mức cách điện cao trong mạng (có thể tách mạng nếu nó rất lớn và sử dụng máy biến thể riêng biệt để cấp điện cho tải có dòng rò cao)
  • Việc kiểm tra tác động hiệu quả đối với hai sự cố đồng thời phải được tính đến trong quá trình thiết kế, tiếp theo là bắt buộc đo đạc trong quá trình kiểm nghiệm cho mỗi nhóm các vỏ kim loại nồi đất.
  • Bảo vệ dây trung tính phải đảm bảo theo những chỉ dẫn.

Tiêu chuẩn lựa chọn các sơ đồ TT, TN và IT

  • Theo mức độ bảo vệ con người, ba sơ đồ nối đất (system earthing arrangement – SEA) tương đương như nhau, nếu mọi sự lắp đặt và các nguyên tắc vận hành được tuân thủ đúng như các tiêu chuẩn đề ra. Do đó sự lựa chọn không phụ thuộc vào tiêu chuẩn an toàn.
  • Bằng cách kết hợp các yêu cầu kỹ thuật, tính liên tục cung cấp điện, điều kiện vận hành, kiểu mạng và phụ tải sẽ lựa chọn được sơ đồ tốt nhất.

1

  • Sự lựa chọn được xác định theo các tiêu chí sau:
    • Trước hết, những quy định áp dụng đối với một số loại sơ đồ nối đất trong một số trường hợp cụ thể.
    • Kế đó là quyết định của người chủ đầu tư, nếu cung cấp qua máy biến thế trung hạ chuyên dụng hoặc người chủ đầu tư có nguồn năng lượng riêng (hoặc máy biến thế có cuộn phân ly).
  • Nếu người chủ đầu tư có được một lựa chọn có hiệu quả, sơ đồ nối đất sẽ được lựa chọn sau những cuộc thảo luận với người thiết kế mạng (văn phòng thiết kế, nhà thầu).
  • Các cuộc thảo luận bao gồm:
  • Trước hết, những yêu cầu vận hành (mức độ tính liên tục cấp điện) và các điều kiện vận hành bảo trì bởi nhân viên điện lực hoặc không, nhân viên trong xí nghiệp hay phải thuêu bên ngoài).
  • Kế đó, những đặc điểm cụ thể của mạng và phụ tải:

2

  • (1) Khi sơ đồ nối đất không bị áp đặt bởi các quy định, thì lựa chọn chúng theo đặc tính vận hành (tính liên tục cung cấp điện là bắt buộc vì lý do an toàn hoặc mong muốn để nâng cao hiệu suất, vv). Dù là sơ đồ nội đất nào, khả năng hư hỏng cách điện sẽ tăng theo chiều dài của mạng. Nếu phân chia mạng thì dễ dàng xác định vị trí sự cố và có thể thực hiện các sơ đồ khuyên cáo trên, đối với từng loại ứng dụng
  • (2) Nguy cơ phóng hồ điện trên bộ hãn chế xung sét sẽ biến trung tính cách ly thành trung tính nối đất. Điều này hay xảy ra các sấm sét thường xuyên hoặc hệ thống được tạo bởi đường dây trên không. Nêu Sơ đồ IT được lựa chọn để đảm bảo tính liên hệ mức độ cao hơn, người thiết kế hệ thống phải tính toán chính xác các điều kiện tác động cho sự cố thứ hai.
  • (3) Nguy cơ tác động không mong muốn của RCD.
  • (4) Dù là bất kỳ sơ đồ nối đất nào, giải pháp lý tưởng là cách ly vùng nhiễu loạn, nếu nó dễ dàng xác định.
  • (5) Nguy cơ sự cố pha – đất ảnh hưởng đến sự đẳng thế.
  • (6) Cách điện không bền vững nếu có ẩm ướt và bụi.
  • (7) Sơ đồ TN không nên lựa chọn, vì gây nguy hiểm đến máy phát trong trường hợp sự cố bên trong. Hơn nữa, khi máy phát cung cấp điện cho các thiết bị an toàn, sơ đồ phải không tác động đối với sự cố thứ nhất.
  • (8) Dòng rò có thể lớn hơn dòng định mức In vài lần, kéo theo nguy cơ gây tổn hại hoặc làm tăng sự lão hoá các cuộn dây động cơ hoặc phá huỷ các mạch từ.
  • (9) Để kết hợp tính liên tục cung cấp điện và an toàn, đối với bất kỳ sơ đồ nối đất nào, cần tách phụ tải khỏi phần còn lại của mạng điện (máy biến áp với đấu nối trung tính cục bộ).
  • (10) Khi chất lượng thiết bị không phải là tiêu chí thiết kế số một, thì điện trở cách điện sẽ nhanh chóng hư hỏng. Sơ đồ TT với RCD là giải pháp tốt nhất để tránh mọi vấn đề.
  • (11) Các tải di động thường xuyên gây ra các sự cố (tiếp xúc trượt của các mối nối với vỏ kim loại). Đối với bất kỳ sơ đồ nối đất nào, nên cung cấp cho các mạch này bằng máy biến áp với đấu nối trung tính cục bộ.
  • (12) Yêu cầu sử dụng máy biến áp với sơ đồ TN cục bộ để tránh rủi ro và tác động không mong muốn khi có sự cố đầu tiên (TT) hoặc sự cố đôi (IT). (12 bis) Với sự ngắt đôi trong mạch điều khiển.
  • (13) Giới hạn quá mức dòng sự cố do tổng trở thứ tự 0 có giá trị lớn (ít nhất 4 đến 5 lần trở kháng thứ tự thuận). Sơ đồ này cần thay thế bằng cách nối tam giác sao.
  • (14) Dòng sự cố lớn làm sơ đồ TN trở nên nguy hiểm. Sơ đồ TN-C bị cấm sử dụng.
  • (15) Dù bất cứ sơ đồ nối đất nào, RCD phải được chỉnh định An < 500 mA.
  • (16) Hệ thống cung cấp năng lượng với điện áp thấp cần sử dụng sơ đồ TT. Sơ đồ nối đất này có chi phí ít nhất để thay đổi mạng hiện hữu (không cần cáp, thiết bị bảo vệ không cần sửa đổi).
  • (17) Có thể không cần nhân viên bảo trì kỹ thuật cao
  • (18) Kiểu lắp đặt này yêu cầu phải chú ý đến sự an toàn. Trong sơ đồ TN do thiếu các giải pháp ngăn ngừa, có nghĩa là luôn cần nhân viên kỹ thuật tay nghề cao để đảm bảo vấn đề an toàn,
  • (19) Nguy Cơ đứt dây dẫn (cung cấp, bảo vệ) có thể gây ra sự mất đẳng thể đối với vỏ kim loại. Sơ đồ TT hoặc sơ đồ TN-S nên lựa chọn RCD 30 mA. Sơ đồ IT có thể sử dụng trong trường hợp đặc biệt.
  • (20) Giải pháp này để tránh sự tác động nhầm do dòng rò bất thường.

Lựa chọn cách nối đất – Biện pháp thực hiện

  • Sau khi tư vấn các nguyên tắc ứng dụng, các hình ở phần Tiêu chuẩn lựa chọn các sơ đồ TT, TN và IT được xem như là một trợ giúp để quyết định phân chia nguồn và tách lưới có thể đối với sự lắp đặt đề xuất.

Phân chia nguồn

  • Sử dụng vài máy biến áp thay vì dùng một máy lớn. Phương thức này được coi như biện pháp dùng để tách những tải có thể gây ảnh hưởng tới các tải khác (như sụt áp khi khởi động động cơ công suất lớn, lò.v.v.).
  • Chất lượng và độ cung cấp điện của toàn lưới sẽ được cải thiện. Giá thành của thiết bị đóng cắt sẽ giảm (mức độ dòng ngắn mạch giảm).
  • Chi phí hiệu quả của các máy biến áp được xác định tuỳ từng trường hợp cụ thể.

Tách lưới

  • Việc tách lưới bằng cách dùng các máy biến áp hạ/hạ cho phép lựa chọn tối ưu cách nối đất đáp ứng các yêu cầu cụ thể.

3

4

Kết luận

  • Tối ưu hóa vận hành lưới sẽ quyết định việc chọn sơ đồ nối đất
  • Bao gồm:
    • Đầu tư ban đầu
    • Chi phí vận hành trong tương lai có thể phát sinh do không đủ độ tin cậy, chất lượng của thiết bị, an toàn, tính liên tục cung cấp điện,…
  • Một cấu trúc lý tưởng bao gồm nguồn cung cấp bình thường, nguồn dự trữ tại chỗ và sơ đồ nối đất thích hợp.

Lắp đặt và đo lường điện cực nối đất

  • Chất lượng của một điện cực nối đất (điện trở càng thấp càng tốt) phụ thuộc chủ yếu vào hai yếu tố:

Cách lắp đặt

  • Có ba cách thức lắp đặt:

Mạch vòng chôn dưới toà nhà

5

  • Giải pháp này nên lựa chọn, đặc biệt đối với một tòa nhà mới.
  • Điện cực cần chôn dọc theo chu vi hố đào của nền móng. Cần để dây trần tiếp xúc trực tiếp với đất (không được đặt trong sỏi, cát của nền bê tông). Ít nhất cần có 4 dây thẳng nối lên từ điện cực để kết lưới và ở những nơi cần thiết, cọc của kết cấu bê tông phải nối với điện cực.
  • Dây dẫn tạo thành điện cực nối đất, đặc biệt là khi nó được chôn dưới móng tòa nhà, cần được chôn trong đất ít nhất là 50cm dưới phần móng bê tông. Cả điện cực lẫn dây nối lên tầng trệt, đều không được tiếp xúc với nền móng bê tông.
  • Đối với những tòa nhà hiện hữu, dây điện cực cần chôn xung quanh tường, ở độ sâu ít nhất 1m. Theo quy định chung, mọi liên kết lên từ cực nối đất đến phần trên mặt đất cần bọc cách điện với điện áp 600V-1000V.
  • Dây dẫn có thể:
    • Đồng: Cáp trần (≥ 25 mm2) hoặc nhiều sợi (≥ 25 mm2 và dày ≥ 2 mm)
    • Nhôm bọc chì: Cáp (≥ 35 mm2)
    • Cáp thép mạ kẽm: Cáp trần (≥ 95 mm2) hoặc nhiều sợi (≥ 100 mm2 và dày ≥ 3 mm)
  • Điện trở gần đúng R của điện cực nối đất (ohms): R = 2ρ/L
  • Trong đó:
    • L – chiều dài dây dẫn (m)
    • ρ – điện trở suất của đất (Ωm) 

Cọc nối đất

6

  • Cọc nối đất thẳng đứng thường được dùng cho các tòa nhà hiện hữu và để cải thiện (giảm điện trở) điện cực nối đất hiện hữu. Các
  • Cọc có thể là:
    • Đồng hoặc (thông thường hơn) thép mạ đồng. Loại sau có chiều dài 1 tới 2m và Có đâu nhọn để đóng được sau khi cần thiết (chẳng hạn mực nước ngầm trong vùng có điện trở suất đất cao).
    • Ống thép mạ điện đường kính ≥ 25 mm hoặc cọc đường kính ≥ 15 mm , với chiều dài ≥ 2 m trong từng trường hợp.
  • Thường phải dùng nhiều cọc và khoảng cách giữa chúng lớn hơn chiều dài khoảng 2-3 lần.
  • Điện trở tổng sẽ bằng điện trở của một cọc chia cho số cọc (trong trường hợp đất đồng nhất). giá trị gần đúng của điện trở R được tính: R = 1ρ/nL nếu khoảng cách giữa các cọc > 4L.
  • Trong đó:
    • L – chiều dài cọc (m)
    • ρ – điện trở suất của đất (Ωm) 
    • n – Số cọc

Bản cực nối đất

9

  • Bản hình chữ nhật, mỗi cạnh có chiều dài ≥ 0,5m, được chôn theo phương thẳng đứng sao cho đúng tâm của bản cách bề mặt đất ít nhất là 1m.
  • Bản cực có thể là:
    • Bằng đồng dày 2mm
    • Thép mạ dày 3mm
  • Điện trở gần đúng (Ω) được xác định: R = 0,8ρ/L
    • L – Chu vi bản cực (m)
    • ρ – Điện trở suất của đất (Ωm)

Ảnh hưởng của các loại đất

7

8

Đo lường và xác định điện trở điện cực nối đất

Điện trở giữa điện cực và đất thường thay đổi

  • Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến điện trở này là:
    • Độ ẩm của đất: Độ ẩm thay đổi theo mùa, rõ rệt nhất là ở độ sâu tới 2m. Ở độ sâu 1m, giá trị điện trở suất có thể thay đổi theo tỷ số từ 1 đến 3 từ mùa đông ẩm tới mùa hè khô ở các vùng có khí hậu ôn hòa.
    • Băng giá: Đất đóng băng có thể làm tăng điện trở suất của đất lên vài bậc. Đó cũng là nguyên nhân để chôn sâu điện cực, đặc biệt là những nơi có khí hậu lạnh.
    • Lão hoá Vật liệu dùng để làm điện cực Có thể bị thoái hóa do vài nguyên nhân như:
      • Phản ứng hóa học (axit hoặc đất kiềm).
      • Galvanic: do dòng một chiều đi lạc trong đất, từ các phần của hệ thống hoặc do các kim loại khác nhau trong phần tử điện cực. Các loại đất khác nhau sẽ tác động lên cùng dây dẫn và tạo vùng cực cathode và anode, kéo theo sự ăn mòn bề mặt kim loại. Thật không hay là các điều kiện thuận lợi để điện trở tản thấp cũng là điều kiện cho những dòng điện này dễ dàng đi qua.
    • Oxy hoá. Những chỗ nối hàn là những vị trí dễ dàng bị oxit hóa nhất. Nếu làm sạch mối hàn và phủ một lớp cần thiết có thể ngăn được oxit hóa.

Đo điện trở điện cực nối đất

  • Phải luôn có một hoặc nhiều mối liên kết nhằm cô lập điện cực nối đất với lưới điện, để có thể kiểm tra được nó.
  • Phải là những mối liên kết có thể tháo ra được, để tách điện cực nối đất khỏi hệ thông, do đó có thể tiến hành kiểm tra định kỳ điện trở đất. Để thực hiện các kiếm nghiệm này, cần thêm hai điện cực phụ, mỗi cực là một cọc khoan thẳng đứng.
    • Phương pháp đo bằng ampe kế 

10

      • A = RT + Rt1 = UTt1/i1
      • B = Rt1 + Rt2 = Ut1t2/i2
      • C = Rt2 + RT = Ut2T/i3
      • Khi điện áp nguồn U không đổi (điều chỉnh để có cùng giá trị đối với mỗi lần kiểm nghiệm): RT = (U/2)/(1/i1 + 1/i3 – 1/i2)
      • Để tránh sai số do dòng lạc trong đất hoặc dòng điện rò từ lưới và mạng thông tin, dòng kiểm nghiệm phải là dòng xoay chiều, nhưng ở các tần số khác với tần số. công nghiệp hoặc khác với các hài bậc cao trong lưới điện. Các dụng cụ đo dùng máy phát điện quay tay sẽ tạo dòng áp xoay chiều ở tần số giữa 85Hz và 135Hz.
      • Khoảng cách giữa các điện cực là không quan trọng và có thể được tiến hành theo các hướng khác nhau từ điện cực kiểm nghiệm. Các kiểm nghiệm được tiến hành trên các khoảng cách và các hướng khác nhau để kiểm tra chéo các kết quả kiểm nghiệm.
    • Dùng Ôm kế để đo trực tiếp
      • Có thể dùng máy phát điện AC quay tay hoặc điện tử, sử dụng 2 cực phụ với khoảng cách để cho vùng ảnh hưởng của cực được kiểm nghiệm không được lấn. sang vùng của điện cực thử nghiệm (C).
      • Điện cực thử nghiệm (C) được đặt cách xa nhất so với điện cực (X) cần đo. Dòng điện qua C xuống đất và vào cực X, trong khi đó điện cực thử nghiệm thứ hai (P). sẽ tạo áp. Điện áp này, khi được đo giữa (X) và (P) sinh bởi dòng kiểm nghiệm và sẽ dùng để đo điện trở tiếp xúc (của điện cực được kiểm nghiệm) với đất. Cần phải lựa chọn kỹ lưỡng khoảng cách từ (X) tới (P) để cho kết quả chính xác. Nếu khoảng cách từ (X) tới (C) tăng và các vùng điện trở của (X) và (C) càng trở nên quá xa, thì đường cong phân bố điện thế sẽ càng gần trùng với trục ngang ở gần điểm (O).
      • Trên thực tế, khoảng cách (X) và (C) sẽ được tăng cho tới khi kết quả đọc được 3 điểm: tại (P), cách (P) 5m ở mỗi phía sẽ là như nhau. Khoảng cách (X) tới (P) thường khoảng 0,68 khoảng cách từ (X) tới (C).

11

Nguyên tắc đo lường dựa trên giả thiết môi trường đất đồng nhất. Trường hợp các vùng ảnh hưởng của điện cực C và X chồng lên nhau, vị trí của điện cực kiểm tra P rất khó xác định để cho kết quả thỏa đáng.

12

Hiệu ứng của sự phân bố thế khí X và C nằm cách xa. Vị trí của điện cực P là không quan trọng và có thể xác định dễ dàng.

Trích: Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC – Bản chính sửa 2019

________________

VNK EDU gửi tặng bạn “Bộ thuyết minh bản vẽ hệ thống điện căn hộ du lịch và khách sạn Penninsula
Nhận tài liệu

________________
Trải nghiệm buổi học thử miễn phí khóa học “Kỹ sư M&E – Thiết kế hệ thống điện” giúp bạn nắm bắt tổng quan kiến thức về hệ thống điện.

________________

Hãy chia sẻ, nếu bạn cảm thấy bài viết có ích cho bạn bè !