An toan dien (electrical safety)

An Tồn Điện

BacSiDien

Ơn Tập An Tồn Điện
I. Thiết Kế Hệ Thống Nối Đất:
Bước 1: Xác định chức năng hệ thống nối đất:
- Nối đất cho máy biến áp: 𝑅𝑦𝑐 ≤ 4 Ω
- Nối đất an toàn :𝑅𝑦𝑐 ≤ 4 Ω
- Nối đất cho hệ thống truyền thông tin: 𝑅𝑦𝑐 ≤ 1 Ω
- Nối đất cho hệ thống chống sét: 𝑅𝑦𝑐 ≤ 10 Ω
Bước 2: Xác định điện trở suất của đất: 𝜌𝑡𝑡 = 𝜌đ ∗ 𝑘𝑚
(Nếu đề không cho 𝑘𝑚 thì 𝜌𝑡𝑡 = 𝜌đ )
Bước 3: Xác định cách xếp cọc để quyết định số cọc (𝑛) cần sử dụng và tìm chiều dài thanh nối (𝐿𝑡ℎ )
- Sao, tia: cho hệ thống máy biến áp từ dưới 1000KW và nối đất chống sét
- Vịng: cho nối đất an tồn
- Lưới: cho hệ thống máy biến áp trên 1000KW và hệ thống truyền thơng tin
Bước 4: Tính tốn điện trở của 1 cọc
𝑟𝑐 =

𝜌𝑡𝑡
4 ∗ 𝐿𝑐
2 ∗ ℎ + 𝐿𝑐
∗ ln (
)∗
2𝜋 ∗ 𝐿𝑐
1,36 ∗ 𝑑 4 ∗ ℎ + 𝐿𝑐

Bước 5: Tính tốn điện trỡ của n cọc song song:
𝑟𝑐
𝑅𝑐 =

𝑛 ∗ 𝜂𝑐
Cách chọn 𝜂𝑐 và 𝜂𝑡ℎ dựa vào bảng
sau:

1


An Tồn Điện

BacSiDien

Bước 6: Tính điện trở của 1 thanh nối nằm ngang được chôn ở độ cao h:
𝑟𝑡ℎ =

𝜌𝑡𝑡
4 ∗ 𝐿𝑡ℎ
∗ [ln (
) − 1]
𝜋 ∗ 𝐿𝑡ℎ
√ℎ ∗ 𝑑𝑡ℎ

Ngoài ra cịn có các trường hợp khác của thanh nối sẽ có các cơng thức khác như:

2


An Tồn Điện

BacSiDien

Bước 7: Tính điện trỡ của thanh dựa vào 𝜂𝑡ℎ :
𝑅𝑡ℎ =

𝑟𝑡ℎ
𝜂𝑡ℎ

Bước 8: Tính tốn điện trỡ nối đất:
𝑅𝑛đ𝐻𝑇 =

𝑅𝑐 ∗ 𝑅𝑡ℎ
𝑅𝑐 + 𝑅𝑡ℎ

P/s: Nếu mà 𝜂𝑐 và 𝜂𝑡ℎ khơng dị thấy trên bảng tra cứu thì ta có thể tính tốn theo cơng thức tỉ số như sau:
𝜂𝑖 − 𝜂𝑡𝑟ướ𝑐
𝑛𝑖 − 𝑛𝑡𝑟ướ𝑐
=
𝜂𝑠𝑎𝑢 − 𝜂𝑡𝑟ướ𝑐 𝑛𝑠𝑎𝑢 − 𝑛𝑡𝑟ướ𝑐
Với 𝜂𝑖 là eta nằm giữa 𝜂𝑡𝑟ướ𝑐 và 𝜂𝑠𝑎𝑢

3


An Toàn Điện

BacSiDien

II. Thiết Kế Hệ Thống Chống Sét:
1) Sử dụng 1 kim cổ điển Franklin:
Bước 1: Tính bán kính lớn nhất cần bảo vệ 𝑎𝑚𝑎𝑥 (Sử dụng PYTAGO để xác định):
𝑎𝑚𝑎𝑥 =

√𝑑à𝑖 2 + 𝑟ộ𝑛𝑔2
2

Bước 2: Tính tốn độ cao kim theo 𝑎𝑚𝑎𝑥 :
𝑟𝑥 = 𝑎𝑚𝑎𝑥 = 1,6 ∗ ℎ ∗

ℎ − ℎ𝑥
∗𝑝
ℎ + ℎ𝑥

Với
•

ℎ ≤ 30 𝑚 𝑡ℎì 𝑝 = 1

•

ℎ > 30 𝑚 𝑡ℎì 𝑝 =

5.5
√ℎ

➔ Tính ℎ𝑘 = ℎ − ℎ𝑥
2) Sử dụng nhiều kim cổ điển Franklin:
a) Đối với nhà mái bằng:
*Chống sét trọng điểm:
Bước 1: Lắp 4 góc 4 kim
Bước 2: Xác định điều kiện kim giả tưởng: a ≤ (h − ℎ𝑥 ) ∗ 7𝑝
Với

•

ℎ ≤ 30 𝑚 𝑡ℎì 𝑝 = 1

•

ℎ > 30 𝑚 𝑡ℎì 𝑝 =

5.5
√ℎ
𝐿
𝑎

Nếu khoảng cách của 2 kim lớn hơn a thì cần phải lắp thêm kim với số kim thêm là: N = + 1 và ngược
lại, thì khơng cần lắp thêm kim
•

Tính chiều cao kim giả tưởng Với ℎ01 = ℎ −

𝑎
7𝑝

Bước 3: Kiểm tra lại với các cạnh còn lại
Bước 4: Kiểm tra xem còn lỗ hỏng nào khơng
Bước 5: Tính bán kính bảo vệ
ℎ−ℎ

•

Đối với kim thật thì: 𝑟𝑥 = 1,6 ∗ ℎ ∗ ℎ+ℎ𝑥 ∗ 𝑝

•

Đối với kim giả tưởng thì: 𝑟01 = 1,6 ∗ ℎ01 ∗ ℎ01 +ℎ𝑥 ∗ 𝑝

𝑥

ℎ

o

−ℎ

01

𝑎

Với ℎ01 = ℎ − 7𝑝

Bước 6: Vẽ bán kính bảo vệ
4

𝑥


An Toàn Điện

BacSiDien

*Chống sét toàn bộ:

Bước 1: Xác định chiều dài đường chéo của 4 kim gần nhất
Bước 2: Xét điều kiện 𝐷 ≤ 8𝑝 ∗ (ℎ − ℎ𝑥 ). 𝑝
Bước 3: Nếu điều kiện thỏa mãn thì khơng cần lắp thêm kim. Ngược lại, thì phải lắp thêm kim sao cho
𝐷 ≤ 8𝑝 ∗ (ℎ − ℎ𝑥 ) và thực hiện lại các bước trên
Bước 4: Vẽ bán kính bảo vệ
b) Đối với nhà mái ngói:
Bước 1: Lắp 2 kim ở 2 đỉnh 2 đầu đường chính giữa của mái nhà
Bước 2: Tính góc nghiên của mái nhà so với mặt đất, nếu góc nghiên lớn hơn 28 độ thì khơng cần bảo vệ
dìm mái và bờ chảy. Ngược lại, góc nghiên nhỏ hơn 28 độ thì cần bảo vệ dìm mái và bờ chảy
Bước 3: Xác định điều kiện kim giả tưởng: a ≤ (h − ℎ𝑥 ) ∗ 7𝑝
Với
•

ℎ ≤ 30 𝑚 𝑡ℎì 𝑝 = 1

•

ℎ > 30 𝑚 𝑡ℎì 𝑝 =

5.5
√ℎ
𝐿

Nếu khoảng cách của 2 kim lớn hơn a thì cần phải lắp thêm kim với số kim thêm là: N = 𝑎 + 1 và ngược
lại, thì khơng cần lắp thêm kim
•

Tính chiều cao kim giả tưởng Với ℎ01 = ℎ −

𝑎

7𝑝

Bước 4: Kiểm tra xem cịn lỗ hỏng nào khơng
Bước 5: Tính bán kính bảo vệ
ℎ−ℎ𝑥
ℎ+ℎ𝑥

•

Đối với kim thật thì: 𝑟𝑥 = 1,6 ∗ ℎ ∗

•

Đối với kim giả tưởng thì: 𝑟01 = 1,6 ∗ ℎ01 ∗ ℎ01 +ℎ𝑥 ∗ 𝑝

∗𝑝
ℎ

o

−ℎ

01

𝑎

𝑥

Với ℎ01 = ℎ − 7𝑝

Bước 6: Vẽ bán kính bảo vệ
P/s: Nếu so sánh điều kiện kim giả tưởng giữa hai cây kim khơng cùng độ cao thì ta tính như sau:
ℎ −ℎ

𝑎′11 = 1,6 ∗ ℎ1 ∗ ℎ1 +ℎ2 ∗ 𝑝
1

2

𝑎′12 = 𝑎12 − 𝑎′11
Với 𝑎′12 là khoảng cách giữa kim 1 ở khối thấp và kim giả tưởng của kim 2 ở khối cao

5


An Toàn Điện

BacSiDien

3) Sử dụng kim hiện đại ESE:
Bước 1: Xác định loại cơng trình tìm ra mức bảo vệ ➔ Tìm khoảng cách phóng điện tích D và dịng sét I
- D = 20 m sử dụng cho mức I và II: Nơi có đạn dược, khí gas, xăng, dễ cháy nổ,....
- D = 45 m sử dụng cho mức III: Khu triễn lãm, Tòa nhà lịch sử, Văn phịng chính phủ, Nghị viện,...
- D = 60 m sử dụng cho mức IV: Nhà văn phịng, Khu cơng nghiệp, Khu dân cư,...
Bước 2: Xác định ∆T và V để tính tốn ∆L = ∆T ∗ V nếu đề khơng cho thì cứ lấy tùy ý ∆T và V theo bản
sau:
Protection level
Very High (I)
High (II)
Medium (III)

Standard (IV)

I(kA)
≥3
≥6
≥ 10
≥ 15

D(m)
20
30
45
60

Probability I(%)
99
98
93
85

Bước 3: Tìm bán kính lớn nhất cần bảo vệ 𝑎𝑚𝑎𝑥 , chọn chiều cao kim và tính bán kính bảo vệ của kim:
ℎ∗𝑅𝑝(5)

•

Nếu h dưới 5 m thì 𝑅𝑝(ℎ) =

•

Nếu h từ 5 trở lên thì tính theo cơng thức sau: 𝑅𝑝(ℎ) = √h ∗ (2 ∗ D − h) + ∆𝐿(2 ∗ D + ∆𝐿)

5

với 𝑅𝑝(5) = √5 ∗ (2 ∗ D − 5) + ∆𝐿(2 ∗ D + ∆𝐿)

Bước 4: Tính tốn bán kính bảo vệ của kim theo từng mặt phẳng và so sánh với khoảng cách lớn nhất của
từng mặt phẳng, Nếu khơng thỏa mãn thì về lại bước 2 để chọn lại ∆T và V và tính tốn lại sau cho ra
đúng theo u cầu của đề bài
Bước 5: Vẽ lồng Paraday cho cơng trình cần bảo vệ

6