Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm máy đo điện trở tiếp đất

0
BỘ CÔNG THƢƠNG










BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ ĐỀ TÀI

Nghiªn cøu thiÕt KÕ, chÕ t¹o
THö NGHIÖM M¸Y §O §IÖN TRë TIÕP §ÊT



Cơ quan chủ trì: Trƣờng Đại học Điện lực
Chủ trì đề tài: ThS. Phạm Duy Phong





HÀ NỘI - 2012

1
TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC








BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ ĐỀ TÀI

Nghiªn cøu thiÕt KÕ, chÕ t¹o
THö NGHIÖM M¸Y §O §IÖN TRë TIÕP §ÊT




Chủ trì đề tài: ThS. Phạm Duy Phong







HÀ NỘI - 03/2012

1
MỤC LỤC

MỤC LỤC 1
DANH MỤC HÌNH VẼ 3
DANH MỤC BẢNG BIỂU 6
MỞ ĐẦU 7
CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU HỆ THỐNG TIẾP ĐẤT VÀ
PHƢƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ TIẾP ĐẤT, ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT9
1.1. NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU HỆ THỐNG TIẾP ĐẤT CỦA CÁC
CÔNG TRÌNH 9
1.1.1. Chức năng và phân loại hệ thống tiếp đất 9
1.1.2. Tiếp đất cho công trình điện 11
1.1.3. Chống sét cho công trình xây dựng 15
1.1.4. Tiếp đất cho các công trình viễn thông 19
1.1.5. Cấu trúc của các hệ thống tiếp đất 28
1.1.6. Đánh giá nhu cầu đo điện trở tiếp đất 29
1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP VÀ NGUYÊN LÝ ĐO ĐIỆN TRỞ SUẤT
VÀ ĐIỆN TRỞ TIẾP ĐẤT CỦA CÁC CÔNG TRÌNH 36
1.2.1. Nguyên lý đo điện trở suất của đất, điện trở tiếp đất của các công
trình 36
1.2.2. Các phƣơng pháp đo điện trở tiếp đất 38
1.2.3. Các phƣơng pháp đo điện trở suất của đất 41
CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
ĐO ĐIỆN TRỞ TIẾP ĐẤT 44
2.1. NGHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐO ĐIỆN TRỞ
TIẾP ĐẤT 44

2.1.1. Phƣơng pháp đo điện trở tiếp đất 44
2.2. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 58


2
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY ĐO ĐIỆN TRỞ
TIẾP ĐẤT 60
3.1. SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY ĐO ĐIỆN TRỞ TIẾP
ĐẤT 60
3.1.1. Sơ đồ khối máy đo điện trở tiếp đất 60
3.1.2. Nguyên lý máy đo điện trở tiếp đất 62
3.2. YÊU CẦU CHỨC NĂNG VÀ KỸ THUẬT CỦA MÁY ĐO ĐIỆN
TRỞ TIẾP ĐẤT 63
3.2.1. Yêu cầu về cách bố trí điện cực khi đo 63
3.2.2. Một số yêu cầu kỹ thuật cho việc chế tạo máy đo 64
3.3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY ĐO ĐIỆN TRỞ TIẾP ĐẤT 65
3.3.1. Thiết kế chế tạo máy đo phần điện, điện tử 65
3.3.2. Xây dựng chƣơng trình phần mềm 78
3.3.3. Thiết kế chế tạo máy đo điện trở tiếp đất phần cơ khí 80
CHƢƠNG 4: THỬ NGHIỆM MÁY ĐO ĐIỆN TRỞ TIẾP ĐẤT 85
4.1. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG THỬ NGHIỆM 85
4.1.1. Mục tiêu thử nghiệm 85
4.1.2. Nội dung thử nghiệm 85
4.2. PHƢƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ TIẾP ĐẤT 85
4.3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 86
4.4. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 90
KẾT LUẬN 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

3
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Trang bị mỏ phóng điện để tiếp đất anten và phi đơ 23
Hình 1.2. Bố trí tiếp đất dọc tuyến cáp cho vỏ kim loại cáp có lớp vỏ bọc cách
điện 26
Hình 1.3. Cấu trúc dạng mắt lƣới (loại hệ thống tiếp đất hỗn hợp) 28
Hình 1.4. Cấu trúc dạng tia 29
Hình 1.5. Mạch đo điện trở tiếp đất bằng máy đo theo nguyên tắc mạch
vòng 37
Hình 1.6. Sơ đồ đo điện trở tiếp đất 38
Hình 1.7. Bố trí đo điện cực tiếp đất của điện cực tiếp đất thẳng đứng 39
Hình 1.8. Bố trí đo điện cực tiếp đất của lƣới tiếp đất hoặc nhiều điện cực
tiếp đất 39
Hình 1.9. Bố trí điện cực đo thử khi đo điện trở tiếp đất là một cọc có độ
dài l 40
Hình 1.10. Bố trí điện cực để đo điện trở tiếp đất của dải tiếp đất có độ dài l 40
Hình 1.11. Bố trí các điện cực để đo điện trở tiếp đất của hệ thống gồm nhiều
điện cực tiếp đất 40
Hình 1.12. Đo điện trở suất của đất bằng phƣơng pháp đo thăm dò điện cực
tiếp đất mẫu 41
Hình 1.13. Đo điện trở suất của đất theo phƣơng pháp Wenner 42
Hình 1.14. Đo điện trở suất của đất theo phƣơng pháp Schlumberger 42
Hình 2.1. Đo điện trở bằng phƣơng pháp dùng nguồn một chiều 44
Hình 2.2. Đo điện trở bằng phƣơng pháp dùng nguồn xoay chiều 45
Hình 2.3. Đo điện trở bằng phƣơng pháp so sánh với điện trở mẫu 46
Hình 2.4. Đo điện trở bằng cầu đơn 47
Hình 2.5. Sơ đồ cầu kép 48
Hình 2.6. Mô tả cọc tiếp đất 49
Hình 2.7. Sơ đồ cấu tạo máy đo M1103 của Liên Xô cũ 51

4
Hình 2.8. Sơ đồ đo điện trở tiếp đất bằng phƣơng pháp hai điểm 53
Hình 2.9. Sơ đồ cấu tạo mạch đo của máy đo điện trở đất loại CA6421 54
Hình 2.10. Sơ đồ khối máy đo và cách đóng cọc 55
Hình 2.11. Đo điện áp rơi trên cọc 56
Hình 2.12. Sơ đồ cấu tạo máy đo 3610 57
Hình 2.13. Mạch tƣơng đƣơng của 3 cọc A, P, C 57
Hình 2.14. Sơ đồ cấu tạo máy đo 58
Hình 3.1. Sơ đồ cấu trúc của máy đo điện trở tiếp đất 60
Hình 3.2. Sơ đồ mô tả nguyên lý hoạt động của máy đo điện trở tiếp đất 62
Hình 3.3. Sơ đồ yêu cầu về cách bố trí điện cực khi đo 63
Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý toàn khối mạch của máy đo điện trở tiếp đất 67
Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý khối mạch hiển thị kết quả đo và thiết lập hệ
thống 71
Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lý khối mạch điều khiển sạc điện cho ACCU 72
Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý khối mạch nghịch lƣu điện áp một chiều 73
Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý khối mạch khuếch đại tín hiệu dòng điện đo đƣợc75
Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý khối mạch khuếch đại tín hiệu điện áp đo đƣợc 75
Hình 3.10. Board mạch in mặt trên khối mạch inverter 76
Hình 3.11. Board mạch in mặt đáy khối mạch inverter 77
Hình 3.12. Board mạch in mặt trên khối mạch điều khiển 77
Hình 3.13. Board mạch in mặt đáy khối mạch điều khiển 77
Hình 3.14. Lƣu đồ thuật toán chƣơng trình phần mềm cho máy đo điện trở
tiếp đất 78
Hình 3.15. Mặt trên của vỏ hộpmáy đo 80
Hình 3.16. Mặt dƣới của vỏ hộp máy đo 80
Hình 3.17. Mặt đáy của vỏ hộp máy đo 81
Hình 3.18. Hình chiếu đứng của vỏ hộp máy đo 81

Hình 3.19. Mặt trên vỏ hộp máy đo 81
Hình 3.20. Mặt dƣới vỏ hộp máy đo có các vấu bắt vít 82


5
Hình 3.21. Mặt đáy vỏ hộp máy đo có các vấu bắt vít mạch và ACCU 82
Hình 3.22. Mặt đứng hộp máy đo sau khi thiết kế 82
Hình 3.23. Bản vẽ và chi tiết kích thƣớc cọc đo 83
Hình 3.24. Các cuộn dây phụ trợ cho máy đo 84
Hình 4.1. Sơ đồ bố trí lắp đặt điện cực khi đo điện trở tiếp đất 85
Hình 4.2. Đo điện trở tiếp đất sử dụng máy đo MEGGER DET 5/4R của tổ
tiếp đất Phòng thực hành Viễn thông 86
Hình 4.3. Đo điện trở tiếp đất của tổ tiếp đất phòng thực hành Viễn thông sử dụng
máy đo DET 2/2 87
Hình 4.4. Hai máy đo MEGGER DET 5/4R và máy đo DET 2/2 tại nhà I 87
Hình 4.5. Kết quả máy đo điện trở đất MEGGER DET 5/4R tại Phòng thực
hành Viễn thông 88
Hình 4.6. Kết quả máy đo điện trở đất DET 2/2 tại phòng thực hành Viễn
thông- Trƣờng ĐH Điện lực 89
Hình 4.7. Kết quả đo điện trở tiếp đất của máy đo DET 2/2 tại tổ tiếp đất của
nhà I- Trƣờng ĐH Điện lực 89
Hình 4.8. Kết quả đo tại nhà I khi sử dụng máy đo MEGGER DET 5/4R 89


6
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Quy định về dây nối tiếp đất 14
Bảng 1.2: Trị số điện trở tiếp đất công tác cho hệ thống chuyển mạch 21
Bảng 1.3. Trị số điện trở tiếp đất công tác cho hệ thống vi ba 22
Bảng 1.4. Trị số điện trở tiếp đất bảo vệ cho các trạm vô tuyến 23

Bảng 1.5. Kích thƣớc của khe phóng điện 24
Bảng 1.6. Trị số điện trở đất xung cho cột anten của hệ thống vô tuyến cực
ngắn 24
Bảng 1.7. Điện trở tiếp đất công tác của trạm đầu cuối 25
Bảng 1.8. Điện trở tiếp đất vỏ kim loại của cáp 26
Bảng 1.9. Trị số điện trở đất cho dây treo cáp hoặc dây tự treo cáp 27
Bảng 1.10. Trị số điện trở tiếp đất cho các thiết bị bảo vệ thuê bao 27
Bảng 1.11. Trị số điện trở tiếp đất cho các bộ phóng điện 27
Bảng 3.1. Mô tả quá trình điều xung PWM 73
Bảng 4.1. Kết quả đo điện trở tiếp đất 88





7
MỞ ĐẦU
Tiếp đất cho các công trình đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo an
toàn cho con ngƣời, công trình và hoạt động của các thiết bị. Trị số điện trở
tiếp đất phụ thuộc rất lớn vào điều kiện thời tiết, khí hậu, của môi trƣờng,
thay đổi theo mùa trong năm và tăng dần theo thời gian do hiện tƣợng ăn
mòn. Vì vậy, việc định kỳ đo kiểm điện trở tiếp đất của công trình là yêu cầu
bắt buộc để đảm bảo an toàn cho con ngƣời và hoạt động của thiết bị.
Hiện tại ở Việt Nam có hàng trăm nghìn công trình viễn thông, hàng
chục nghìn công trình điện, hàng trăm nghìn các công trình xây dựng, công
nghiệp, phải đƣợc tiếp đất. Theo quy định phải đo kiểm tiếp đất của các
công trình này mỗi năm ít nhất một lần hoặc khi có sự thay đổi về công trình,
hệ thống tiếp đất của công trình hoặc khi có sự cố xảy ra đối với công trình.
Ngoài ra, điện trở suất của đất là tham số quan trọng khi thiết kế hệ
thống tiếp đất, cũng có thể đo đƣợc bằng máy đo điện trở tiếp đất. Dẫn đến

nhu cầu sử dụng máy đo điện trở tiếp đất rất lớn, vì vậy, việc nghiên cứu thiết
kế và chế tạo máy đo điện trở tiếp đất cho các công trình là việc làm cần thiết,
góp phần làm chủ công nghệ chế tạo, nâng cao trình độ của đội ngũ cán bộ
nghiên cứu, góp phần thiết thực phục vụ sản xuất và đời sống.
Hiện tại một số hãng trên thế giới đã sản xuất máy đo điện trở tiếp đất,
tuy nhiên, các loại máy đo điện trở tiếp đất này có chỉ tiêu kỹ thuật chƣa phù
hợp hoàn toàn với điều kiện Việt Nam và có giá thành còn khá cao. Xuất phát
từ nhu cầu đó, đƣợc sự cho phép của Bộ Công thƣơng, nhóm thực hiện đề tài
của Trƣờng Đại học Điện lực đã tiến hành nghiên cứu đề tài: "Nghiên cứu
thiết kế, chế tạo thử nghiệm máy đo điện trở tiếp đất".
Đề tài tập trung trình bày các nội dung: Nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống
tiếp đất và phƣơng pháp đo điện trở tiếp đất, điện trở suất của đất. Nghiên cứu
lựa chọn công nghệ chế tạo máy đo điện trở tiếp đất. Nghiên cứu thiết kế, chế
tạo, thử nghiệm máy đo điện trở tiếp đất.


8
Nhóm thực hiện đề tài đã chế tạo thành công máy đo điện trở tiếp đất với
các yêu cầu kỹ thuật đặt ra và qua kết quả thử nghiệm nhận thấy máy có thể
đo với kết quả tƣơng đối chính xác, đo đƣợc cả điện trở tiếp đất và điện trở
suất của đất. Ngoài ra, có thể bổ sung thêm tính chức năng mới của máy đo
nhƣ kết nối với máy tính, lƣu trữ kết quả đo, hiển thị thời gian, nhiệt độ, độ
ẩm của môi trƣờng khi đo.
Kết quả của đề tài có thể ứng dụng rộng rãi trong thực tế và nếu tiếp tục
đƣợc nghiên cứu, thử nghiệm dài hơn có thể tiến tới sản xuất hàng loạt,
thƣơng mại hóa và sử dụng hiệu quả trong thực tế sản xuất và đời sống.

9
CHƢƠNG 1:
NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU HỆ THỐNG TIẾP ĐẤT VÀ PHƢƠNG PHÁP
ĐO ĐIỆN TRỞ TIẾP ĐẤT, ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT
1.1. NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU HỆ THỐNG TIẾP ĐẤT CỦA CÁC CÔNG
TRÌNH
1.1.1. Chức năng và phân loại hệ thống tiếp đất
Hệ thống tiếp đất bao gồm dàn tiếp đất và cáp dẫn đất, trong đó, dàn tiếp
đất là một hay nhiều điện cực tiếp đất liên kết với nhau đƣợc chôn trực tiếp
trong đất hoặc tiếp xúc với đất; cáp (dây) dẫn đất là cáp (dây) nối tấm tiếp đất
chính với dàn tiếp đất.
Tùy theo yêu cầu tiếp đất của thiết bị, công trình hệ thống tiếp đất có
những chức năng chủ yếu nhƣ sau:
- Tiếp đất công tác: dùng để tiếp đất các bộ phận thiết bị thuộc một mạch
điện công tác với mục đích dùng đất nhƣ một dây dẫn của mạch điện.
- Tiếp đất bảo vệ: dùng để tiếp đất các bộ phận thiết bị không thuộc mạch
điện công tác, nhằm giảm nhỏ điện áp nguy hiểm cho thiết bị đƣợc bảo
vệ đến giá trị cho phép. Tiếp đất bảo vệ đƣợc nối với các bộ phận kim
loại của thiết bị điện (đế, vỏ thiết bị), nối với các thiết bị bảo vệ trong
nhà trạm
- Tiếp đất dùng chung vừa có chức năng tiếp đất công tác và tiếp đất bảo
vệ. Khi này hệ thống tiếp đất phải đƣợc xem nhƣ một hệ thống tiếp đất
công tác.
- Tiếp đất chống sét: là hệ thống tiếp đất các bộ phận bảo vệ, các dây thu
lôi hoặc các kết cấu kim loại của công trình.
Trong các công trình, tùy thuộc vào cách bố trí các dàn tiếp đất chúng ta
có các hệ thống tiếp đất sau:
- Hệ thống tiếp đất loại hỗn hợp (gồm các điện cực thẳng đứng và các dải
nằm ngang).

10
- Hệ thống tiếp đất là những dải (sắt hoặc đồng) nằm ngang.
- Hệ thống tiếp đất chôn sâu.
Việc lựa chọn hệ thống tiếp đất phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong đó
phải kể đến ba yếu tố cơ bản sau:
- Điều kiện mặt bằng nơi sẽ thi công hệ thống tiếp đất;
- Điện trở suất của đất tại nơi thi công;
- Giá trị điện trở tiếp đất yêu cầu.
Với các yếu tố nhƣ trên, các hệ thống tiếp đất thƣờng đƣợc lựa chọn nhƣ
sau:
- Hệ thống tiếp đất loại hỗn hợp: đƣợc sử dụng trong những điều kiện giá
trị điện trở suất của đất tại nơi thi công hệ thống tiếp đất không lớn hơn
100Ωm và tƣơng đối đồng nhất ở độ sâu từ 1 đến 5m; mặt bằng thi công
không bị hạn chế; điện trở tiếp đất tiêu chuẩn yêu cầu nhỏ (thông thƣờng
là hệ thống tiếp đất công tác).
- Hệ thống tiếp đất là những dải (sắt hoặc đồng) nằm ngang: đƣợc sử dụng
trong điều kiện khi mà giá trị điện trở suất của đất tại nơi thi công hệ
thống tiếp đất không lớn hơn 100 Ωm và tƣơng đối đồng nhất ở độ sâu từ
1 đến 2m; giá trị điện trở tiếp đất tiêu chuẩn yêu cầu lớn từ 5 đến 10 Ω
(thông thƣờng đƣợc dùng đối với các hệ thống tiếp đất bảo vệ độc lập ở
xa trung tâm); mặt bằng thi công không bị hạn chế.
- Hệ thống tiếp đất chôn sâu: đƣợc sử dụng trong điều kiện giá trị điện trở
suất của đất tại nơi thi công rất nhỏ ở các lớp đất dƣới sâu; giá trị điện
trở tiếp đất tiêu chuẩn yêu cầu nhỏ (thông thƣờng là hệ thống tiếp đất
công tác) và ở nới có mặt bằng thi công chật hẹp.
Việc tính toán thiết kế các công trình tiếp đất phải đảm bảo thời gian
khai thác cho tiếp đất bảo vệ phải đạt 30 năm, tiếp đất công tác đạt 15 năm.

11
1.1.2. Tiếp đất cho công trình điện
a) Tiếp đất các thiết bị điện có điện áp lớn hơn 1000V trong mạng điện có
trung tính nối trực tiếp
Trang bị tiếp đất của thiết bị điện có điện áp lớn hơn 1000V trong mạng
điện có trung tính tiếp đất hiệu quả phải đảm bảo trị số điện trở tiếp đất và trị
số điện áp chạm cũng nhƣ điện áp trên trang bị tiếp đất và các biện pháp kết
cấu.
Điện trở của trang bị tiếp đất không đƣợc lớn hơn 0,5 Ω trong bất cứ thời
gian nào trong năm, có tính đến điện trở tiếp đất tự nhiên. Điện trở của tiếp
đất nhân tạo không đƣợc vƣợt quá 1 Ω.
Trang bị tiếp đất phải đảm bảo trị số điện áp chạm không lớn hơn giá trị
quy định trong bất kỳ thời gian nào trong năm khi có dòng điện ngắn mạch
chạy qua. Khi xác định giá trị cho phép của điện áp chạm thì thời gian tác
động tính toán phải lấy bằng tổng thời gian tác động của bảo vệ và thời gian
cắt toàn phần của máy cắt.
Điện áp trên trang bị tiếp đất khi có dòng điện ngắn mạch chạm đất chạy
qua không đƣợc lớn hơn 10kV. Trong trƣờng hợp loại trừ đƣợc khả năng
truyền điện từ trang bị tiếp đất ra ngoài phạm vi các nhà và hàng rào bên
ngoài của các thiết bị điện thì cho phép điện áp trên trang bị tiếp đất lớn hơn
10kV. Khi điện áp trên các trang bị tiếp đất lớn hơn 5kV phải có biện pháp
bảo vệ cách điện cho các đƣờng cáp thông tin và hệ thống điều khiển từ xa từ
thiết bị điện đi ra. Phải có các biện pháp để khắc phục hiện tƣợng lan truyền
điện thế nguy hiểm ra ngoài phạm vi bảo vệ của thiết bị điện.
Để san bằng thế và đảm bảo nối thiết bị điện với điện cực tiếp đất, trên
diện tích đặt thiết bị điện phải đặt các điện cực tiếp đất nằm ngang theo chiều
dài và chiều rộng của diện tích đó; nối các điểm cực với nhau thành lƣới tiếp
đất.
Việc lắp đặt trang bị tiếp đất phải thoả mãn các yêu cầu sau:

12
- Các dây tiếp đất để nối thiết bị hoặc các kết cấu với cực tiếp đất phải đặt
ở độ sâu không nhỏ hơn 0,3m.
- Phải đặt một mạch vòng tiếp đất nằm ngang bao quanh chỗ tiếp đất trung
tính của máy biến áp lực và dao ngắn mạch.
- Khi trang bị tiếp đất vƣợt ra ngoài phạm vi hàng rào thiết bị điện thì các
điện cực tiếp đất nằm ngang ở phía ngoài diện tích đặt thiết bị điện phải
đƣợc đặt ở độ sâu không nhỏ hơn 1m. Mạch vòng tiếp đất ngoài cùng
trong trƣờng hợp này nên có dạng đa giác có góc tù hoặc có góc lớn.
Không phải nối hàng rào bên ngoài của thiết bị điện với trang bị tiếp đất.
Nếu có các đƣờng dây tải điện trên không có điện áp 110kV và lớn hơn từ
thiết bị điện đi ra thì hàng rào này phải đƣợc tiếp đất bằng các cọc tiếp đất có
chiều dài từ 2-3m, đƣợc chôn cạnh các trụ của hàng rào theo toàn bộ chu vi và
cách nhau từ 20 đến 50m một cọc. Không yêu cầu đặt cọc tiếp đất này đối với
các hàng rào có các trụ bằng kim loại hoặc bằng bê tông cốt thép, nếu các cốt
thép của các trụ này đã đƣợc nối với các chi tiết kim loại của hàng rào.
b) Tiếp đất các thiết bị điện có điện áp lớn hơn 1000V trong mạng điện có
trung tính cách ly
Điện trở tiếp đất của thiết bị điện có điện áp lớn hơn 1000V trong mạng
điện có trung tính cách ly có tính đến điện trở tiếp đất tự nhiên ở bất kỳ thời
gian nào trong năm khi có dòng điện ngắn mạch chạm đất chạy qua không
đƣợc lớn hơn:
- Trong trƣờng hợp trang bị tiếp đất đƣợc sử dụng đồng thời cho cả thiết
bị điện có điện áp đến 1000V.
R =
250
I
(Ω) (1.1)
- Trong trƣờng hợp trang bị tiếp đất chỉ sử dụng cho thiết bị điện có điện

áp lớn hơn 1000V.


13
R =
250
I
(Ω) và R≤ 10Ω (1.2)
Trong đó:
R: điện trở lớn nhất của trang bị tiếp đất.
I: Dòng điện ngắn mạch chạm đất tính toán, A.
Đối với các thiết bị điện để hở có điện áp lớn hơn 1000V trong mạng
điện có trung tính cách ly cần phải đặt tiếp đất thành một vòng xung quanh
điện tích đặt thiết bị ở độ sâu không nhỏ hơn 0,5m và mạch vòng này đƣợc
nối với thiết bị cần tiếp đất. Khi đất có điện trở suất lớn hơn 500 Ωm, nếu nhƣ
điện trở của trang bị tiếp đất lớn hơn 10 Ω thì phải đặt thêm các điện cực tiếp
đất dọc theo các dãy thiết bị về phía đi lại vận hành ở độ sâu 0,5m và cách
móng hoặc cách bệ đặt thiết bị 0,8 đến 1,0m.
c) Nối đất các thiết bị điện có điện áp đến 1000 V có trung tính nối
đất trực tiếp
Điểm trung tính của máy phát, máy biến áp về phía điện áp đến 1000V
phải đƣợc nối với cực tiếp đất bằng dây tiếp đất. Tiết diện của dây tiếp đất
không đƣợc nhỏ hơn quy định ở bảng 1.1. Không cho phép sử dụng dây
không làm việc đi từ điểm trung tính của máy phát hoặc máy biến áp đến
bảng lắp thiết bị phân phối làm dây tiếp đất của máy biến áp hoặc máy phát.
Các cực tiếp đất phải đƣợc đặt trực tiếp ở gần máy. Trong trƣờng riêng (ví dụ
ở các trạm trong phân xƣởng) thì cho phép cực tiếp đất trực tiếp cạnh tƣờng
nhà.
Điện trở của trang bị tiếp đất nối với điểm trung tính của máy phát hoặc
máy biến áp hoặc đầu ra của nguồn điện một pha ở bất kỳ thời điểm nào trong

năm không đƣợc lớn hơn: 2Ω; 4Ω và 8Ω, tƣơng đƣơng với điện áp dây là:
660V; 380V và 220V đối với nguồn điện ba pha; hoặc 380V; 220V và 127V
đối với nguồn điện một pha. Giá trị điện trở này đƣợc phép tính đến cả tiếp
đất tự nhiên và tiếp đất lặp lại cho dây không của đƣờng dây tải điện trên


14
không điện áp đến 1000V khi số đƣờng dây đi ra không ít hơn hai. Khi có
điện trở của trang bị tiếp đất đƣợc đặt ngay dƣới hay bên cạnh máy phát, máy
biến áp hoặc đầu ra của nguồn điện một pha không đƣợc lớn hơn: 15Ω; 30Ω
và 60Ω tƣơng ứng khi điện áp dây: 660V; 380V và 220V đối với nguồn điện
ba pha và 380; 220 và 127V đối với nguồn điện một pha.
Bảng 1.1. Quy định về dây nối tiếp đất
Tên gọi
Đồng
Nhôm

Thép
Trong
nhà
Ngoài
trời
Trong
đất
Dây trần: Tiết diện, (mm2).
4
6
-
-
-

Đƣờng kính, (mm).
-
-
5
5
10
Dây dẫn có bọc cách điện: tiết diện,
(mm2).
1,5
2,5
-
-
-
Lõi tiếp đất và nối không của dây cáp
và dây dẫn nhiều lõi trong cùng một
vỏ bảo vệ chung với các dây pha: tiết
diện, (mm2).
1
2,5
-
-
-
- Thép góc: Bề dày của gờ, (mm)
-
-
2
2,5
4
- Thép dẹt: Tiết diện, (mm
2

)
-
-
25
48
48
Bề dày, mm
-
-
3
4
4
- Đƣờng ống dẫn nƣớc và dẫn khí
(bằng thép) bề dày thành ống, (mm)
-
-
2.5
2,5
3,5
- Đƣờng ống móng bằng thép: bề dày
thành ống, (mm)
-
-
2,5
2,5
-
Khi điện trở suất của đất lớn hơn 100Ωm cho phép tăng điện trở tiếp đất
quy định trên lên 0,01ρ lần, nhƣng không đƣợc lớn hơn mƣời lần (ρ tính bằng
Ω.m).

15
d) Tiếp đất các thiết bị điện có điện áp đến 1000V trong mạng có trung tính
cách ly
Điện trở của trang bị tiếp đất sử dụng để tiếp đất thiết bị điện không
đƣợc lớn hơn 4Ω. Trong trƣờng hợp công suất của máy phát hoặc máy biến
áp là 100kVA và nhỏ hơn thì cho phép điện trở của trang bị tiếp đất không lớn
hơn 10Ω. Nếu máy phát hoặc máy biến áp làm việc song song thì cho phép
điện trở là 10Ω, khi tổng công suất của chúng không lớn hơn 100kVA.
e) Tiếp đất các thiết bị điện ở những vùng có điện trở suất lớn
Trang bị tiếp đất của các thiết bị điện có điện áp lớn hơn 1000V trong
mạng có điểm trung tính tiếp đất hiệu quả ở những vùng có điện trở suất lớn
cho phép thực hiện chỉ theo yêu cầu đối với điện áp chạm. Trong các vùng đất
có đá thì cho phép đặt các điện cực tiếp đất nông hơn so với yêu cầu nhƣng
không đƣợc nhỏ hơn 0,15m. Ngoài ra không cần bố trí các cọc tiếp đất ở các
cửa ra vào.
Việc lắp đặt các cực tiếp đất nhân tạo ở các vùng có điện trở suất lớn cần
đƣợc thực hiện theo các phƣơng pháp sau đây:
- Tăng chiều dài cọc tiếp đất nếu nhƣ điện trở suất của đất giảm theo độ
sâu.
- Đặt các cực tiếp đất ở xa, nếu nhƣ xung quanh đó (đến 2 km) có chỗ đất
có điện trở suất nhỏ hơn.
- Cải tạo đất để làm giảm điện trở suất của đất (dùng bột sét, bột bentonit
hoặc than chì trộn với các chất phụ gia khác).
1.1.3. Chống sét cho công trình xây dựng
Chức năng của hệ thống thu và dẫn sét là thu hút sét đánh vào nó rồi
chuyển dòng điện do sét tạo ra xuống đất một cách an toàn, tránh sét đánh vào
các phần kết cấu khác cần đƣợc bảo vệ của công trình.

16
Đối với công trình cấp II- Có thể bố trí thiết bị chống sét độc lập, cách ly
hoặc đặt trực tiếp lên công trình.
Nếu bố trí thiết bị chống sét độc lập với công trình qua vật liệu không
dẫn điện, khoảng cách an toàn từ thiết bị chống sét thông thƣờng đặt độc lập
hoặc cách ly với công trình phải đảm bảo nhƣ sau:
- Khoảng cách không khí (S
kk
) không đƣợc nhỏ hơn 5m.
- Khoảng cách trong đất (S
đ
) không đƣợc nhỏ hơn 5m đối với công trình
có nguy cơ nổ hoặc thƣờng xuyên tập trung đông ngƣời; không đƣợc nhỏ
hơn 3m đối với dây thu sét.
- Khoảng cách qua các loại vật liệu không dẫn điện xác định theo cƣờng
độ cách điện của vật liệu.
Nếu bố trí thiết bị chống sét trực tiếp dạng thông thƣờng trên công trình cần
phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Đối với kim hay dây thu sét- từ mỗi kim hay dây thu sét phải có ít nhất là
hai dây xuống.
- Đối với lƣới thu sét- làm bằng thép tròn, kích thƣớc mỗi ô lƣới không
đƣợc lớn hơn 5x5 m. Các mắt lƣới phải đƣợc hàn nối với nhau. Trƣờng
hợp công trình có mái kim loại, nếu bề dày mái lớn hơn 4mm- có thể sử
dụng mái để thu và dẫn sét. Nếu mái kim loại có bề dày nhỏ hơn 4mm
chỉ đƣợc sử dụng mái để dẫn sét. Trong mọi trƣờng hợp sự dẫn điện liên
tục giữa các bộ phận riêng rẽ của mái với nhau.
- Trên mái của công trình nếu có đặt các bộ phận nhô cao bằng kim loại
(nhƣ ống thông hơi, thang chữa cháy, ), phải tăng thêm các bộ phận
thu sét phụ (kim hoặc đai thu sét) và hàn nối các bộ phận thu sét phụ này
với lƣới thu sét hay mái kim loại.

- Đối với các công trình cao quá 15m cần phải thực hiện đẳng áp từng
tầng. Tại các tầng của công trình, phải đặt các đai san bằng điện áp bao


17
quanh công trình, các dây xuống phải nối với đai san bằng điện áp và tất
cả các bộ phận bằng kim loại, kể cả các bộ phận không mang điện của
các thiết bị, máy móc có ở các tầng cũng phải đƣợc nối với các đai san
bằng điện áp bằng dây nối. Trƣờng hợp này phải thực hiện tiếp đất mạch
vòng bao quanh công trình.
- Khi sử dụng bộ phận tiếp đất cọc hay cụm cọc chôn thẳng đứng, các dây
xuống phải đặt ở phía ngoài, trên các mặt tƣờng đối diện của công trình.
Khi sử dụng bộ phận tiếp đất kéo dài hay mạch vòng thì dây xuống phải
đặt cách nhau không quá 15m đến 20m, dọc theo chu vi mái công trình.
- Có thể sử dụng các bộ phận kết cấu kim loại của công trình (nhƣ: cốt
thép, vì kèo thép, ) cũng nhƣ cốt thép trong các cấu kiện bê tông cốt
thép (trừ cốt thép có ứng lực trƣớc và cốt thép của cấu kiện bê tông nhẹ)
để làm dây xuống, với điều kiện kỹ thuật thi công phải bảo đảm đƣợc sự
dẫn điện liên tục của các bộ phận kim loại đƣợc sử dụng làm dây xuống
nói trên, (bằng phƣơng pháp hàn điện hoặc hàn hoá- nhiệt).
Ở những vùng có trị số điện trở suất của đất nhỏ hơn hoặc bằng
3.104Ω.cm, đƣợc phép sử dụng cốt thép trong các loại móng bằng bê tông cốt
thép để làm bộ phận tiếp đất, với điều kiện kỹ thuật thi công phải bảo đảm
đƣợc sự dẫn điện liên tục của các cốt thép trong các loại móng nói trên.
Trị số điện trở xung kích giữa các bộ phận của thiết bị chống sét đánh
thẳng không đƣợc lớn hơn 10Ω nếu điện trở suất tính toán của đất (ρ
đ.tt
) nhỏ
hơn 5.104Ω.cm ,hoặc không đƣợc lớn hơn 40Ω nếu điện trở suất tính toán của
đất lớn hơn 5.104 Ω.cm.

Khoảng cách giữa các bộ phận của thiết bị chống sét và các bộ phận kim
loại của công trình, các đƣờng ống, đƣờng dây điện lực, điện nhẹ (điện thoại,
truyền thanh, ) dẫn vào công trình:
- Phía trên mặt đất, không đƣợc nhỏ hơn 1,5m; phía dƣới mặt đất, không
đƣợc nhỏ hơn 3m.


18
- Trƣờng hợp thực hiện khoảng cách quy định trên gặp nhiều khó khăn và
không hợp lý về kinh tế- kỹ thuật thì đƣợc phép nối chúng- và cả các bộ
phận kim loại không mang điện của các thiết bị điện, với thiết bị chống
sét, trừ các phòng có nguy cơ gây ra cháy nổ và phải thực hiện thêm các
biện pháp sau:
+ Các đƣờng dây điện lực, điện nhẹ phải luồn trong các ống thép, hoặc
sử dụng các loại cáp có vỏ bằng kim loại và nối các ống thép, hoặc
vỏ kim loại của cáp với đai san bằng điện áp tại chỗ chúng gần nhau
nhất.
+ Phải đặt đai san bằng điện áp bên trong công trình.
- Nhất thiết phải sử dụng hình thức tiếp đất mạch vòng bao quanh công
trình và dọc theo mạch vòng tiếp đất, cứ cách nhau từng khoảng 10 đến
15m phải hàn nối liên hệ với đai san bằng điện áp trong công trình.
- Khi đã sử dụng cốt thép trong các móng bằng bê tông cốt thép của công
trình để làm bộ phận tiếp đất thì không yêu cầu đặt đai san bằng điện áp
bên trong công trình.
Để chống cảm ứng tĩnh điện, tất cả các bộ phận kết cấu kim loại và các
máy móc lớn có trong công trình phải tiếp đất với một bộ phận tiếp đất chống
cảm ứng sét hay nối với bộ phận tiếp đất bảo vệ thiết bị điện. Bộ phận tiếp đất
chống cảm ứng sét phải có trị số điện trở tản dòng điện tần số công nghiệp
không lớn hơn 10Ω và đặt cách xa bộ phận tiếp đất chống sét đánh thẳng một
khoảng cách S

đ
nhƣ đã nêu ở trên. Trƣờng hợp sử dụng mái kim loại để chống
sét đánh thẳng, hoặc đặt lƣới chống sét đánh thẳng trên mái công trình thì
không phải chống cảm ứng sét, nhƣng phải thực hiện đẳng áp từng tầng và nối
các kết cấu kim loại hoặc máy móc bên trong công trình với đai san bằng điện
áp.
Để chống cảm ứng điện từ, phải nối tất cả các đƣờng ống kim loại, các
kết cấu kim loại dài, đai và vỏ kim loại của các cáp tại những chỗ chúng đi


19
gần nhau nhất (trong phạm vi 100m). Nếu chúng song song với nhau, dọc
theo chiều dài, cứ cách nhau 15m đến 20m thì phải nối tại hai đầu ống. Các
mối nối, mặt bích hay măng sông nối các đƣờng ống phải đảm bảo điện trở
tiếp xúc 0,03Ω, nếu không tiếp xúc tốt phải hàn vắt thêm các cầu nối bằng
thép tròn hay thép dẹt.
Để chống điện áp cao của sét lan truyền trong công trình, nếu có hệ
đƣờng dây, đƣờng ống ngầm bằng kim loại dẫn vào, ở vị trí đầu vào công
trình phải nối hệ đƣờng ống với bộ phận tiếp đất chống cảm ứng sét, hay nối
với bộ phận tiếp đất bảo vệ thiết bị điện.
Để chống điện áp cao của sét lan truyền trong công trình, nếu có hệ
đƣờng dây, đƣờng ống bằng kim loại đặt nổi ở bên ngoài dẫn vào, cần phải:
- Nếu hệ thống đƣờng dây đặt trên các trụ đỡ, ở vị trí đầu vào các công
trình, nối ống với bộ phận tiếp đất chống cảm ứng sét. Tại trụ đỡ thứ
nhất công trình, tiếp đất với trị số điện trở tản dòng điện tần số công
nghiệp là 10Ω và trụ đỡ thứ hai là 20Ω. Dọc theo đƣờng ống khoảng 20
đến 30m, tiếp đất lặp lại với điện trở dòng điện công nghiệp 30Ω.
- Nếu hệ đƣờng ống khoảng 20m đến 30m, tại đầu vào công trình, nối với
bộ phận tiếp đất chống cảm ứng sét. Ở các điểm dọc theo chiều dài ống,
cách vị trí đầu vào công trình 10m và 20m, tiếp đất với điện trở tần số

công nghiệp 10Ω và 20Ω. Sau đó cứ tiếp nhau từng khoảng 20m đến
30m, tiếp đất lặp lại với điện trở tản dòng điện tần số công nghiệp 30Ω.
1.1.4. Tiếp đất cho các công trình viễn thông
Tiếp đất cho các công trình viễn thông nhằm đảm bảo an toàn cho con
ngƣời, cho thiết bị đồng thời đảm bảo hoạt động của các thiết bị viễn thông.
Yêu cầu kỹ thuật mạng tiếp đất của trạm viễn thông chủ yếu đƣợc xây
dựng dựa trên cơ sở khuyến nghị K27 của ITU-T và tiêu chuẩn ETS.300.253
của Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu- ETSI. Tiếp đất cho công trình viễn
thông bao gồm:


20
- Tiếp đất cho hệ thống chuyển mạch.
- Tiếp đất cho hệ thống vô tuyến.
- Tiếp đất cho hệ thống truyền dẫn hữu tuyến đƣờng dài.
- Tiếp đất cho đƣờng dây trần và cáp nội hạt.
- Tiếp đất điện lực trong các nhà trạm viễn thông.
a) Tiếp đất cho hệ thống chuyển mạch
Tiếp đất cho hệ thống chuyển mạch thực hiện ba chức năng cơ bản:
- Tiếp đất công tác;
- Tiếp đất bảo vệ;
- Tiếp đất chống sét.
 Tiếp đất công tác:
Tiếp đất công tác cho hệ thống chuyển mạch đƣợc nối với cực dƣơng
của nguồn điện cung cấp; điểm tiếp đất của các thiết bị bảo vệ trong nhà trạm
và khung giá kim loại của thiết bị trong nhà trạm.
Điện trở tiếp đất công tác của hệ thống chuyển mạch tuỳ theo tiêu chuẩn
của các nhà sản xuất nhƣng không đƣợc lớn hơn các trị số quy định ở bảng
1.2

21
Bảng 1.2: Trị số điện trở tiếp đất công tác cho hệ thống chuyển mạch
Dung lƣợng của
hệ thống chuyển mạch, số
Trị số điện trở
tiếp đất công tác, Ω

100

500

1000

2000
> 2000

10

5

2,5

2

0,5

 Tiếp đất bảo vệ:
Đƣợc nối với vỏ của thiết bị điện lực, vỏ kim loại của cáp nhập trạm, các
kết cấu kim loại của nhà trạm, dây dẫn sét và điểm tiếp đất của các thiết bị

bảo vệ phía ngoài nhà trạm. Điện trở tiếp đất bảo vệ cho thiết bị phải có giá trị
không lớn hơn 10Ω.
 Tiếp đất hỗn hợp:
Đƣợc thực hiện bằng một hệ thống tiếp đất chung cho cả hai chức năng
tiếp đất công tác và tiếp đất bảo vệ. Khi đó hệ thống tiếp đất phải có trị số
điện trở tiếp đất nhỏ hơn hoặc bằng trị số điện trở tiếp đất công tác và toàn bộ
hệ thống chuyển mạch phải thực hiện tiếp đất thông qua mạng liên kết mắt
lƣới.
 Tiếp đất chống sét:
Tiếp đất chống sét cho hệ thống chuyển mạch đƣợc thực hiện nhƣ trong
phần “Chống sét cho công trình xây dựng” ở mục 1.1.3.
b) Tiếp đất cho hệ thống vô tuyến
Cũng giống nhƣ tiếp đất cho hệ thống chuyển mạch, tiếp đất cho hệ
thống vô tuyến cũng thực hiện ba chức năng cơ bản:
- Tiếp đất công tác;
- Tiếp đất bảo vệ;


22
- Tiếp đất chống sét.
 Tiếp đất công tác:
Tiếp đất công tác cho hệ thống vô tuyến đƣợc nối với:
- Cực dƣơng của nguồn cung cấp một chiều;
- Anten, khép kín mạch đối với tín hiệu thu phát vô tuyến;
- Điểm tiếp đất của thiết bị bảo vệ cáp đồng trục (cáp phidơ, anten);
- Khung giá thiết bị vô tuyến.
Tiếp đất công tác cho hệ thống vô tuyến bao gồm hai loại chính: Tiếp
đất công tác cho hệ thống vô tuyến sóng ngắn và tiếp đất công tác cho hệ
thống vô tuyến sóng cực ngắn.
- Tiếp đất công tác cho hệ thống vô tuyến sóng ngắn: yêu cầu giá trị điện

trở tiếp đất công tác không lớn hơn 5Ω khi điện trở suất của đất nhỏ hơn
500Ωm; không lớn hơn 10Ω khi điện trở suất của đất lớn hơn 500Ωm.
- Tiếp đất công tác cho hệ thống vô tuyến sóng cực ngắn: tùy vào từng hệ
thống cụ thể mà yêu cầu điện trở tiếp đất là khác nhau.
+ Đối với hệ thống viba: điện trở tiếp đất công tác cho hệ thống không
đƣợc vƣợt quá giới hạn nhƣ trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Trị số điện trở tiếp đất công tác cho hệ thống vi ba
Điện trở suất
của đất, (Ωm)
Điện trở tiếp đất tƣơng ứng với từng hệ thống
Hệ thống
dung lƣợng thấp,
(< 10 Mbit/s)
Hệ thống dung
lƣợng trung bình,
(10 - 100 Mbit/s)
Hệ thống
dung lƣợng cao,
(>100 Mbit/s)
100

500
>500
5
10
3
5
1
3
+ Đối với hệ thống thông tin di động: trị số điện trở tiếp đất cho hệ

thống trạm gốc không đƣợc vƣợt quá 1Ω. Đối với hệ thống chuyển
mạch di động đƣợc tuân theo các quy định nhƣ trong phần tiếp đất cho
hệ thống chuyển mạch chung.


23
+ Đối với hệ thống thông tin vệ tinh: trị số điện trở tiếp đất cho hệ
thống này phải đảm bảo nhỏ hơn 0,5 Ω.
 Tiếp đất bảo vệ:
Tiếp đất bảo vệ cho hệ thống thông tin vô tuyến phải đƣợc nối tới khung
giá máy của thiết bị điện. Điện trở tiếp đất bảo vệ phụ thuộc công suất thiết bị
điện không đƣợc lớn hơn trị số quy định trong bảng 1.4
Bảng 1.4. Trị số điện trở tiếp đất bảo vệ cho các trạm vô tuyến
Công suất thiết bị điện, kW

50
> 50
Điện trở tiếp đất bảo vệ, Ω
4
10
 Tiếp đất chống sét:
Thực hiện nối cột anten và thiết bị anten phiđơ với hệ thống tiếp đất để
đề phòng sét đánh trực tiếp vào các công trình anten.
Hệ thống tiếp đất đối với anten và phiđơ phải đƣợc nối với tiếp đất công
tác. Nếu thiết bị anten phiđơ không cho phép tiếp đất trực tiếp thì phải tiếp
đất qua mỏ phóng điện nhƣ quy định trên hình 1.1.

Hình 1.1. Trang bị mỏ phóng điện để tiếp đất anten và phi đơ