Bài giảng an toàn điện chương 4 ths nguyễn công tráng

GV: Nguyễn Công Tráng

Chöông 4:
HỆ THOÁÁNG NOÁÁI ÑAÁÁT

1


I. KHÁI QUÁT CHUNG

GV: Nguyễn Công Tráng

‰T
‰Trong
HTĐ tồn
tồ tại
t i 3 loại
l i nối
ối đất:
đất
- Nối đất làm việc RnđHT: Thực hiện nối các điểm của mạng điện
(thường là trung tính mạng điện) với hệ thống nối đất nhằm đảm bảo
các chế độ làm việc của mạng điện.
điện
- Nối đất an toàn (BV) Rđ: Thực hiện nối các phần tử bình thường
không mang điện áp (thường là vỏ máy, khung máy, chân sứ,…) với hệ
thốngg nối đất nhằm đảm bảo an toàn cho người
g
tiếpp xúc với các pphần
tử này khi vì lý do nào đó (thường là cách điện bị hỏng) chúng có điện.
- Nối

ố đất
ấ chống
ố sét Rxk: Thực hiện nối
ố các thiết
ế bị chống
ố sét với hệ
thống nối đất nhằm đảm bảo an toàn cho người và các thiết bị, công
trình khi có sét đánh.
2


GV: Nguyễn Công Tráng

I. KHÁI QUÁT CHUNG
BA

TBĐ

R0

Rđ

3


I. KHÁI QUÁT CHUNG

GV: Nguyễn Công Tráng

‰ Một hệ thống

ố nối
ố đất
ấ có thểể là:
- Tự nhiên: Tận dụng các bộ phận kim loại có sẵn trong lòng đất làm hệ
thống
hố nối
ối đất.
đấ
- Nhân tạo: Chủ định dùng các điện cực kim loại (bằng đồng là tốt
nhất) chôn sâu
sâ trong đất làm hệ thống nối đất.
đất
- Hỗn hợp: Kết hợp 2 loại nối đất này.
‰ Điện trở của một hệ thống nối đất gồm 2 thành phần: điện trở của bản
ệ cực
ự kim loại
ạ và điện
ệ trở của khối đất tham ggia qquá trình tản
thân điện
dòng điện vào trong đất được gọi là điện trở tản. Điện trở này phụ thuộc
vào kích thước, độ chôn sâu và điện trở suất của vùng đất.
Điện trở suất của đất có ảnh hưởng lớn nhất tới trị số của điện trở tản.
Do điện trở suất phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: loại đất, thời tiết, độ
chặt,…(trong
hặt (t
đó đặc
đặ biệt lưu
l ý đến
đế yếu
ế tố thời tiết) nên

ê khi tính
tí h toán
t á điện
điệ
trở tản, điện trở suất cần được hiệu chỉnh theo hệ số mùa km.
4


II. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA BẢO VỆ NỐI ĐẤT

GV: Nguyễn Công Tráng

‰ Mục đích:
¾ Nhằm giảm dòng điện qua người đến trị số an toàn;
¾ Tăng dòng điện sự cố pha-vỏ để các thiết bị bảo vệ quá dòng truyền
thống (CC, ATM, BVRL) cắt phần tự này ra khỏi mạng điện, an
toàn cho người
g
và thiết bị.
ị
‰ Ý nghĩa:
g
Khi cách điện
ệ ggiữa p
pha và p
phần tử bình thườngg khôngg
mang điện bị hỏng, nối đất sẽ duy trì 1 điện áp giữa các phần tử này
với
ới đất nhỏ
hỏ sẽẽ an toàn

t à cho
h người
ời chạm
h
phải.
hải

5


II. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA BẢO VỆ NỐI ĐẤT

GV: Nguyễn Công Tráng

‰ Điện trở yêu cầu
ầ các hệ thống
ố nối
ố đất
ấ (Ryc)

6


III. CẤU HÌNH HỆ THỐNG NỐI ĐẤT

GV: Nguyễn Công Tráng

Hình vòng

Hình sao

KL
KL:

Hình lưới

7


GV: Nguyễn Công Tráng

IV. VẬT LIỆU
- Cọc nối
ố đất:
ấ
- Cáp nối
ố :

- Liên kết giữa cáp và cọc: hàn hóa nhiệt CADWELD
- Hóa chất GEM: giảm điện trở hệ thống nối đất (nếu cần)

8


V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ

GV: Nguyễn Công Tráng

Bước 1:
Bước 2:

Hệ số mùa(km = 1,2 ÷ 1,8):
Bố trí điện cực
Độ chôn sâu, m
Thanh ngang
0,5
Cọc thẳng đứng

0,8÷1
,
0,8

km

Ghi chú
1,45÷1,8 Khi đo ẩm lấy trị số lớn
và ngược lại khô lấy trị
1,25÷1,45
,
,
sốố nhỏ
1,2÷1,4
9


GV: Nguyễn Công Tráng

V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ
Máy đo điện trở suất của đất

R

H/C2
S/P2

4pole
ES/P1
E/C1

E/C1

ES/P1

S/P2

H/C2
10

20
20m

=> Đọc giá trị R trên màng hình:

20
20m

20
20m


V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ

GV: Nguyễn Công Tráng

Bước 3: Xác định cấu hình HTNĐ:
Bước 4: Xác định điện trở nối
ố đất
ấ 1 cọc (rc)
TH1: Hệ thống nối đất (Không GEM)
- Điện
Điệ trở
ở nối
ối đấ
đất của
ủ điệ
điện cực đơn:
đ
cọc chiều
hiề dài L,
L đường
đ ờ kính
kí h d

Maët ñaát
h
Coïc

L
d
11

GV: Nguyễn Công Tráng

V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ
- Điện
Điệ trở
t ở nối
ối đất của
ủ nhiều
hiề điệ
điện cực song song:

Maët ñaáát
h
L

d

a

d

a

d

12


V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ

GV: Nguyễn Công Tráng

Bả 1:
Bảng
1 Hệ sốố λ cho
h nhiều
hiề điện
điệ cực đặt nằm
ằ ngang

số điện
ệ cực
ự
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Hệệ số λ
1,00
1 66
1,66
2,15
2 54

2,54
2,87
3 15
3,15
3,39
3 61
3,61
3,81
13


GV: Nguyễn Công Tráng

V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ

Bảng 2: Hệ số λ cho nhiều điện cực đặt theo hình vuông
số điện cực dọc theo mỗi cạnh
hình vuôngg
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16

18
20

Hệ số λ
2,71
4,51
5,48
6,14
6,63
7,03
7,36
7 65
7,65
7,90
,
8,32
8,67
8,96
9 22
9,22
9,40

14


V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ

GV: Nguyễn Công Tráng

- Điện

Điệ trở
t ở th
thanh
h ((cáp)
á ) nằm
ằ ngang: tổng
tổ chiều
hiề dài Lt, đường
đ ờ kính
kí h d
d, sâu
â h

Maët ñaát

Thanh ((cáp)
p)

h
d

Lt

15


V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ

GV: Nguyễn Công Tráng

TH2: Hệ thống nối đất (Có GEM)
- Điện trở nối đất của điện cực đơn: cọc chiều dài L, đường kính d

h

L

D
Hóa chất GEM

16


GV: Nguyễn Công Tráng

V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ
- Điện
Điệ trở
t ở nối
ối đất của
ủ nhiều
hiề điệ
điện cực song song:

Maët ñaáát
h
L

d

a

d

a

d

17


V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ

GV: Nguyễn Công Tráng

- Điện
Điệ trở
t ở th
thanh
h ((cáp)
á ) nằm
ằ ngang: tổng
tổ chiều
hiề dài Lt, đường
đ ờ kính
kí h d
d, sâu
â h

Với:

h
b

W
Hóa chất GEM
18


GV: Nguyễn Công Tráng

V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ
Bước
ớ 5: Tính
í giá
iá trịị điện
iệ trở
ở nối
ối đất
ấ toàn
à hệệ thống
ố

Kết luận: Nếu đạt thì ok. Nếu không đạt quay lại Bước 3
Các khyến cáo thiết kế:
PA1
PA1:

Nế đ
Nếu

đạt thì
hì ok.
k
Nếu không đạt => PA2

PA2: Tăng số cọc =>

Nếu đạt thì ok.
Nếu không đạt => PA2

PA3: Số cọc ở PA 1 và thêm hóa chất GEM =>

Nếu đạt thì ok.
Nếu không đạt => PA4

PA4: Tăng số cọc và thêm hóa chất GEM => ok

19


V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ

GV: Nguyễn Công Tráng

Đặc điểm trang thiết bị nối đất hiện đại
C đồ
Cọc
đồng lõi thé
thép: đ
đường

ờ kính
kí h d = 13 ÷ 16mm,
16
chiều
hiề dài L = 1,4
1 4 ; 2,4
2 4 ; 33m
Cọc mạ lõi thép: φ = 13 ÷ 16mm, L = 1 ; 1,5 ; 3m
Cáp đồng trần : S ≥ 25mm2
Liên kết giữa cọc và
à cáp: Hàn hóa nhiệt (cad
(cadweld)
eld)
Cải tạo đất: Hóa chất GEM giảm điện trở đất: không ăn mòn điện cực,
không bị phân hủy theo thời gian, ổn định điện trở đất
Hộp kiểm tra nối đất bằng nhựa tổng hợp

20


GV: Nguyễn Công Tráng

V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ
Bả trị
Bảng
t ị số
ố điệ
điện trở
t ở suất
ất ρ của

ủ đất
Loại đất
-Nước biển
-Đất đen
-Đất
ấ sét ẩẩm
-Nước sông, ao hồ
-Đất
Đất pha sét
-Đất vườn, đất ruộng
-Bê tôngg
-Đất khô
-Đất pha cát
-Than
-Đất đá nhỏ
-Cát
Cát
-Đất đá lớn

Giá trị ρ giới hạn (Ωm)
0,15 ÷ 0,25
5 ÷ 100
2 ÷ 12
10 ÷ 500
20 ÷ 200
20 ÷ 100
40 ÷ 1000
20 ÷ 1000
300 ÷ 500
1000 ÷ 5000

1000 ÷ 50 000
1000 ÷ 10 000
10 000 ÷ 50 000

Giá trị ρ khi thiết kế (Ωm)
0,2
8
10
20
30
40
100
100
400
2000
3000
3000
20 000

21


GV: Nguyễn Công Tráng

BT mẫu:

Thiết kế hệ thống nối đất chống sét. Điện trở suất của
đất ρđ = 150Ωm ; sử dụng 5 cọc ; khoảng cách giữa 2 cọc là
6m ; cọc có chiều dài 3m và đường kính 16mm ; cáp (thanh
nối) tiết diện 50mm2 ; thanh và cọc chôn sâu 0,5m, Trong 2

trường hợp:
a/ Khi chưa sử dụng hóa chất GEM
b/ Khi sử dụng hóa chất GEM, đường kính hố là 12cm ; bề
dà lớp
dày
lớ hóa
hó chất
hất khi chôn
hô cáp
á là 5cm
5
vàà bề rộng
ộ là 10cm
10
;
ệ trở suất hóa chất là 12Ωcm
điện
c/ Nhận xét ?

Giải

22


BT mẫu:

GV: Nguyễn Công Tráng

23

V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ

GV: Nguyễn Công Tráng

24


V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ

GV: Nguyễn Công Tráng

25