Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sétt

I.Sự cần thiết của nối đất và trống sét trong hệ thống điện hạ áp
1.Các nguyên nhân chủ yếu gây tai nạn điện giật
Thường là cách điện của các thiết bị điện bị chọc thủng, người vận hành không
tuân theo nguyên tắc an toàn .. . Sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào thiết bị điện
không những làm hỏng các thiết bị điện mà còn gây nguy hiểm cho người vận hành .
Vì thế trong hệ thống cung cấp điện cần phải có biện pháp an toàn , có hiệu quả và
tương đối đơn giản đó là thực hiện nối đất và trống sét.
Mức độ tổn thương do điện giật phụ thuộc vào cường độ, thời gian tác dụng và
đường đi của dòng điện
- Phụ thuộc vào cường độ và thời gian
Trị số dòng điện
(mA)

Tác dụng của dòng diện xoay
chiều

Tác dụng của dòng điện một
chiều

0,6-1,5

Có hiện tượng tê nhẹ

Không có hiện tượng gì

2–3

Hiện tượng tê mạnh

Không có hiện tượng gì

3–7

Bắp thịt co lại và rung

Đau như kim châm cảm thấy
nóng

8 – 10

Tay thấy khó rời khỏi vật nhưng
vẫn rời được

Nóng tăng dần

20 -25

Tay không rời khỏi vật đau khó
thở

Nóng càng tăng lên , thịt co quắp
lại nhưng chưa mạnh

50 - 80

Cơ quan hô hấp tê liệt tim đập
mạnh

Cảm giác nóng mạnh , bắp thịt
co rút, khó thở

90 -100

Cơ quan hô hấp tê liệt , nếu kéo
dài 3 giây hoặc hơn tim bị tê liệt
đến ngừng đập

Cơ quan hô hấp bị tê liệt

- Phụ thuộc vào đường đi của dòng điện
•
•
•

Đi từ tay sang tay dòng điện tổng đi qua tim chiếm 3,3 %
Đi từ tay sang chân dòng điện tổng đi qua tim chiếm 0,7 %
Đi từ chân sang chân dòng điện tổng đi qua tim chiếm 0,4 %

Nói chung dòng điện từ 100 mA đã có thể gây chết người song cũng có trường
hợp người bị chết khi dòng điện chỉ khoảng 100mA mà thôi, đó là vì còn phụ thuộc
vào tình trạng sức khỏe của nạn nhân .
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

1


Tai nạn điện giật thường xảy ra do người vận hành vô ý chạm phải bộ phận mang
điện hoặc do tiếp xúc với các bộ phận của các thiết bị điện bình thường không mang
điện nhưng do cách điện bị hỏng trở nên có điện. Để tránh điện giật trước tiên phải
chấp hành nghiêm chỉnh quy tắc vận hành các thiết bị điện , và điều quan trọng là phải
thực hiện nối đất các bộ phận có thể bị mang điện khi cách điện bị hỏng .

2.Sự cần thiết của nối đất bảo vệ
Nối đất là biện pháp an toàn trong hệ thống cung cấp điện. Nếu cách điện bị hư
hỏng vỏ thiết bị điện sẽ mang điện áp và có dòng rò chạy từ thiết bị điện xuống thiết bị
nối đất. Lúc này nếu người vận hành chạm phải vỏ thiết bị thì điện trở người Rng được
mắc song song với điện trở nối đất Rđ. Do đó dòng điện qua người sẽ bằng
I ng =

Rd
.I d
Rng

Iđ – dòng điện chạy qua điện trở nối đất
Từ đó cho thấy nếu thực hiện nối đất tốt để có Rđ << Rng thì dòng điện chạy qua
người sẽ rất nhỏ đến mức sẽ không gây nguy hại cho người. thông thường điện trở của
người nằm trong khoảng 800Ω đến vài kΩ tùy thuộc vào tình trạng da ẩm hay khô
ráo . còn điện trở nối đất an toàn theo quy định thì phải nằm trong khoảng 4 - 10Ω .
3.Sự cần thiết của hệ thống chống sét
Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây tích điện và đất hay
giữa các đám mây mang điện tích trái dấu. Các công trình về điện như đường dây, các
cột vượt sông, vượt đường quốc lộ, đường sắt, các trạm biến áp, trạm biến áp, trạm
phân phối ..v..v. là những nơi dễ bị sét đánh. Vì vậy phải có biện pháp bảo vệ chống
sét để tránh cho các công trình bị sét đánh trực tiếp.
Chống sét là vấn đề được nhiều nhà thầu, nhà đầu tư cũng như các hộ gia đình
quan tâm. Một hệ thống chống sét tốt phải có khả năng tản năng lượng sét vào lòng đất
một cách nhanh nhất, nhằm giảm thiểu khả năng lan truyền năng lượng sét trong hệ
thống làm phá hỏng các thiết bị.
Hệ thống tiếp địa là bộ phận không thể tách rời đối với bất kỳ hệ thống chống
sét nào. Nó đảm bảo cho việc dẫn các dòng xung sét từ các thiết bị chống sét xuống
đất và tiêu tán năng lượng của các xung này. Tiếp địa đóng vai trò quan trọng trong
việc chống sét, nếu thiết bị chống sét không được tiếp địa tốt (điện trở đất quá cao),

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

2


việc sét đánh gây hậu quả lớn hoàn toàn có thể xảy ra. Tuỳ thuộc vào yêu cầu tiếp địa
và điện trở đất của công trình, chúng ta có thể xây dựng hệ thống tiếp đất chống sét an
toàn.
Tiếp đất chống sét là thao tác nối thiết bị chống sét (kim thu lôi, dây thu sét,
lưới thu sét, thiết bị chống sét...) với hệ thống nối đất nhằm tản dòng điện sét vào đất,
giữ cho điện áp tại mọi điểm (trong khu vực được bảo vệ) không quá lớn, đảm bảo an
toàn cho công trình, thiết bị và con người khi có sét đánh.
Vì vậy, hiện nay khi xây dựng các công trình thì hệ thống nối đất bảo vệ và nối
đất chống sét rất được chú trọng và cũng là một vấn đề khó giải quyết. Trên lý thuyết
thì hoàn toàn có thể sử dụng hệ thống nối đât bảo vệ với hệ thống nối đất chống sét,
nhưng để đảm bảo độ tin cậy thì đa phần người ta vẫn tách riêng hai hệ thống này.

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

3


II.Tiêu chuẩn nối đất
Như đã đặt vấn đề ở trên nối đất là biện pháp bảo vệ an toàn được lắp đặt phổ
biến trong các hệ thống điện.Tác dụng của hệ thống nối đất là để tản dòng điện và giữ
mức điện thế thấp trên các vật được nối đất.Trong hệ thống điện có 3 loại nối đất khác
nhau:
- Nối đất làm việc là nối điện một số điểm của mạng điện (điểm trung tính) với hệ
thống nối đất. Nối đất làm việc là để đảm bảo sự làm việc của các thiết bị điện theo
chế độ làm việc đã quy đinh sẵn. Nối đất làm việc nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp

điện của hệ thống cung cấp điện, nâng cao được tính kinh tế khi vận hành hệ thống
điện (cả trong chế độ làm việc bình thường cũng như khi xảy ra sự cố).
- Nối đất bảo vệ (còn gọi là nối đất an toàn)
Nối đất bảo vệ là nối điện các bộ phận bình thường không mang điện áp (vỏ máy, bệ
máy, các bộ phận bằng kim loại khác,...) của thiết bị điện với hệ thống nối đất.
Nối đất bảo vệ nhằm đảm bảo an toàn cho người khi chạm vào các bộ phận của thiết bị
điện mà bình thường nó không mang điện áp nhưng do cách điện bị chọc thủng khiến
cho nó cũng xuất hiện điện áp.
- Nối đất chống sét
Nối đất chống sét là nối điện thiết bị chống sét (kim thu lôi, dây thu sét, lưới thu sét,
thiết bị chống sét ...) với hệ thống nối đất nhằm tản dòng điện sét vào đất giữ cho điện
áp tại mọi điểm (trong khu vực được bảo vệ) không quá lớn, đảm bảo an toàn cho
công trình, thiết bị và con người khi có sét đánh.
1.Một số định nghĩa
- Hiện tượng chạm đất là hiện tượng tiếp xúc giữa bộ phận mang điện của thiết bị
điện với kết cấu không cách điện với đất, hoặc trực tiếp với đất.
- Hiện tượng chạm vỏ là hiện tượng chạm điện xảy ra trong các máy móc, thiết bị
giữa các bộ phận mang điện với vỏthiết bị đã được nối đất.
- Trang bị nối đất là tập hợp những điện cực nối đất và dây nối đất.
- Điện cực nối đất là các vật dẫn điện hay nhóm các vật dẫn điện được liên kết với
nhau, chôn dưới đất và tiếp xúc trực tiếp với đất.
- Dây nối đất là dây hoặc thanh dẫn bằng kim loại đểnối các bộphận cần nối đất
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

4


của thiết bị điện với điện cực nối đất.
- Nối đất cho bộ phận nào đó của thiết bị điện là nối bộphận đó với trang bị nối
đất.

- Điện áp với đất khi chạm vỏ là điện áp giữa vỏvới vùng đất có điện thế bằng
không.
- Điện áp trên trang bịnối đất là điện áp giữa điểm dòng điện đi vào cực nối đất và
vùng điện thế"không" khi có dòng điện từ điện cực nối đất tản vào đất.
- Vùng điện thế"không" là vùng đất ở ngoài phạm vi của vùng tản của dòng điện
chạm đất.
- Điện trở của trang bị nối đất (điện trở nối đất) là tổng điện trởcủa các điện cực
nối đất, dây nối đất và điện trởtiếp xúc giữa chúng.
- Dòng điện chạm đất là dòng điện truyền xuống đất qua điểm chạm đất.
- Thiết bị điện có dòng điện chạm đất lớn là thiết bịcó điện áp cao hơn 1kV và
dòng điện chạm đất một pha lớn hơn 500A.
- Thiết bị điện có dòng điện chạm đất nhỏ là thiết bị có điện áp cao hơn 1kV và
dòng điện chạm đất một pha nhỏ hơn hay bằng 500A.
- Trung tính nối đất trực tiếp là điểm trung tính của máy biến áp hoặc của máy
phát điện được nối trực tiếp với trang bị nối đất hoặc được nối với đất qua một
điện trở nhỏ(thí dụ như máy biến dòng v.v.).
- Trung tính cách ly là điểm trung tính của máy biến áp hoặc của máy phát điện
không được nối với trang bị nối đất hoặc được nối với trang bị nối đất qua các
thiết bị tín hiệu, đo lường, bảo vệ, cuộn dập hồquang đã được nối đất hoặc
thiết bị tương tự khác có điện trở lớn.
- Trung tính nối đất hiệu quả là trung tính của mạng điện ba pha điện áp lớn hơn
1kV có hệ số quá điện áp khi ngắn mạch chạm đất không lớn hơn 1,4.
- Hệ số quá điện áp khi ngắn mạch chạm đất trong mạng điện ba pha là tỷsố
giữa điện áp của pha không bịsựcốkhi có ngắn mạch chạm đất và điện áp pha
đó trước khi có ngắn mạch chạm đất.
- Dây trung tính là dây dẫn của mạch điện nối trực tiếp với điểm trung tính của
máy biến áp hoặc của máy phát điện.
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

5

Dây trung tính làm việc (còn gọi là dây"không" làm việc) là dây dẫn để cấp
điện cho thiết bị điện. Trong lưới điện ba pha 4 dây, dây này được nối với điểm trung
tính nối đất trực tiếp của máy biến áp hoặc máy phát điện. Với nguồn điện một pha,
dây trung tính làm việc được nối với đầu ra nối đất trực tiếp.Với nguồn điện một
chiều, dây này được nối vào điểm giữa nối đất trực tiếp của nguồn. Đây cũng là dây
cân bằng nối đất có nhiệm vụ dẫn dòng điện vềkhi phụ tải trên các pha không cân
bằng.
Dây trung tính bảo vệ(còn gọi là dây"không" bảo vệ) ở các thiết bị điện đến
1kV là dây dẫn đểnối những bộ phận cần nối với điểm trung tính nối đất trực
tiếp của máy biến áp hoặc máy phát trong lưới điện ba pha. Đối với nguồn một pha,
dây này được nối với một đầu ra trực tiếp nối đất. Đối với nguồn một chiều, dây này
được nối vào điểm giữa nối đất trực tiếp của nguồn.
- Cắt bảo vệlà cắt tự động bằng hệ thống bảo vệ tất cả các pha hoặc các cực khi
có sự cốxảy ra tại một bộphận trong lưới điện với thời gian cắt không quá 0,2
giây tính từ thời điểm phát sinh dòng chạm đất một pha.
- Cách điện kép là sự phối hợp giữa cách điện làm việc (chính) và cách điện bảo
vệ(phụ) (xem Điều I.1.46 ÷ 48). Việc phối hợp này phải đảm bảo sao cho khi có
hư hỏng ở một trong hai lớp cách điện thì cũng không gây nguy hiểm khi tiếp xúc.
2.Những bộ phận phải nối đất
Phải nối đất các bộ phận bằng kim loại của các máy móc, thiết bị điện ở gian
sản xuất cũng như ngoài trời. Những bộ phận cần nối đất bao gồm:
- Vỏ máy điện, vỏ máy biến áp, khí cụ điện, cột ĐDK, thiết bịchiếu sáng v.v.
- Bộ truyền động của thiết bị điện.
- Cuộn thứ cấp của máy biến áp đo lường (máy biến dòng, máy biến điện áp).
- Khung kim loại của tủ phân phối điện, bảng điều khiển, bảng điện và tủ điện,
cũng như các bộ phận có thể mở hoặc tháo ra được nếu như trên đó có đặt thiết bị
điện điện áp trên 42V xoay chiều hoặc trên 110V một chiều.
- Kết cấu kim loại của thiết bị điện, vỏ kim loại và vỏ bọc của cáp lực và cáp

nhị thứ, hộp đầu cáp, ống kim loại để luồn cáp, vỏvà giá đỡ các thiết bị điện.
- Thiết bị điện đặt ở phần di động của máy và các cơ cấu.
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

6


- Vỏ kim loại của máy điện di động hoặc cầm ta
3.Những bộ phận không phải nối đất
- Thiết bị điện có điện áp xoay chiều đến 380V hoặc có điện một chiều đến 440V và
các thiết bị đó được đặt trong gian ít nguy hiểm (xem Điều I.1.12); nghĩa là các phòng
khô ráo và có sàn dẫn điện kém (nhưgỗ, nhựa đường) hoặc trong các gian phòng sạch
sẽvà khô ráo (nhưphòng thí nghiệm, văn phòng). Ghi chú:Những thiết bị điện trên
phải nối đất nếu trong khi làm việc, người có thể cùng một lúc tiếp xúc với thiết bị
điện và với bộ phận khác có nối đất.
- Thiết bị đặt trên kết cấu kim loại đã được nối đất nếu đảm bảo tiếp xúc điện tốt tại
mặt tiếp xúc của kết cấu đó (mặt tiếp xúc này phải được cạo sạch, làm nhẵn và không
được quét sơn).
- Kết cấu để đặt cáp với điện áp bất kỳvà có vỏbằng kim loại đã được nối đất ở cả hai
đầu.
- Đường ray đi ra ngoài khu đất của trạm phát điện, trạm biến áp, trạm phân phối và
các trạm điện của xí nghiệp công nghiệp.
- Vỏ dụng cụ có cách điện kép.
- Những bộ phận có thể tháo ra hoặc mở ra được của khung kim loại các buồng phân
phối, tủ, rào chắn ngăn cách các tủ điện, các cửa ra vào v.v. nếu như trên các bộ phận
đó không đặt thiết bị điện hoặc thiết bị điện lắp trên đó có điện áp xoay chiều đến 42V
và điện áp một chiều đến 110V.
- Kết cấu kim loại trong gian đặt ắc quy có điện áp đến 220V.
Cho phép thực hiện nối đất cho động cơ điện và máy móc riêng lẻ ở trên các máy cái
hoặc thiết bịkhác bằng cách nối đất trực tiếp máy cái hoặc thiết bị khác nếu đảm bảo

tiếp xúc chắc chắn giữa động cơ hoặc máy móc riêng lẻ với máy cái hoặc thiết bị khác.
4.Nối đất thiết bị điện điện áp đến 1kV trung tính nối đất trực tiếp
- Dây trung tính của nguồn cấp điện (máy phát điện, máy biến áp) phải được nối
chắc chắn với trang bị nối đất bằng dây nối đất và các trang bị nối đất này cần
đặt sát gần các thiết bị trên. Tiết diện của dây nối đất không được nhỏ hơn quy
định ở bảng 1
Trong các trường hợp riêng, như các trạm biến áp ở bên trong các phân xưởng,
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

7


cho phép đặt các trang bị nối đất trực tiếp gần ngay tường nhà (phía bên
ngoài).
- Các dây pha và dây trung tính của máy biến áp, máy phát điện đến bảng phân
phối điều khiển, thường thực hiện bằng thanh dẫn. Độ dẫn điện của thanh dẫn trung
tính phải không nhỏ hơn 50% của thanh dẫn pha ;nếu sử dụng cáp để thay thế các
thanh dẫn thì phải dùng cáp 4 ruột.
- Trị số điện trở nối đất của trung tính máy phát điện hoặc máy biến áp, hoặc
đầu ra của nguồn điện một pha ở bất kỳ thời điểm nào trong năm không được lớn
hơn 2Ω, 4Ω tương ứng với điện áp dây của nguồn điện ba pha là 660V, 380V
hoặc tương ứng với điện áp pha của nguồn điện một pha là 380V, 220V. Giá trị
của điện trở này được tính đến cả nối đất tự nhiên và nối đất lặp lại cho dây
trung tính của ĐDK. Điện trở nối đất của các cọc nối đất đặt gần sát trung tính
của máy biến áp, máy phát điện hoặc đầu ra của nguồn điện một pha không
được lớn hơn 15; 30Ω tương ứng với các giá trị của điện áp như đã nêu trên.
Khi điện trở suất của đất lớn hơn 100Ωm, cho phép tăng điện trở nối đất lên
0,01ρ lần, nhưng không được lớn hơn 10 lần.
- Dây trung tính phải được nối đất lặp lại tại các cột cuối và cột rẽ nhánh của
ĐDK. Dọc theo dây trung tính phải nối đất lặp lại với khoảng cách thường từ

200 đến 250m.
- Để nối đất lặp lại trong lưới điện xoay chiều nên sử dụng các vật nối đất tự
nhiên, còn đối với lưới điện một chiều thì nhất thiết phải đặt trang bị nối đất
nhân tạo.
- Điện trở của tất cả các nối đất lặp lại (kể cả nối đất tự nhiên) cho dây trung
tính của ĐDK ở bất kỳ thời điểm nào trong năm không được lớn hơn 5, 10Ω tương
ứng với điện áp dây của nguồn điện ba pha là 660V, 380V hoặc tương ứng với
điện áp pha của nguồn một pha là 380V, 220V. Trong đó giá trị điện trở của
mỗi nối đất lặp lại không được lớn hơn 15; 30Ω tương ứng với các giá trị điện
áp đã nêu trên
5.Nối đất thiết bị điện điện áp đến 1kV trung tính cách ly
- Đối với thiết bị điện có trung tính cách ly, trị số điện trở nối đất của thiết bị
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

8


điện không được lớn hơn 4Ω. Nếu công suất của máy phát điện hoặc máy biến áp từ
100kVA trở xuống thì điện trở nối đất không đuợc lớn hơn 10Ω.
- Cấm sử dụng đất làm dây pha hoặc dây trung tính đối với những thiết bị điện
có điện áp đến 1kV.
5. Tiêu chuẩn về các trang bị nối đất
a.nối đất tự nhiên:
Có thể sử dụng các vật liệu sau làm nối đất tự nhiên
+ Các ống dẫn nước và các ống dẫn bằng kim loại khác đặt dưới đất, trừ các
đường ống dẫn các chất lỏng dễ cháy , khí và hợp chất cháy nổ.
+ Các ống chôn trong đất của giếng khoan.
+ Các kết cấu kim loại và bê tông cốt thép nằm dưới đất của nhà và công trình
xây dựng.
+ Các đường ống kim loại của công trình thủy lợi.

+ Vỏ bọc chì của dây cáp đặt trong đất. Không được phép sử dụng vỏ nhôm của
dây cáp để làm cực nối đất tự nhiên.
Khi có hai đường cáp trở lên thì được phép dùng vỏ cáp làm nối đất duy nhất.
+ Nối đất của cột điện thuộc đường dây tải điện đã được nối với trang bị nối đất
của TBĐ bằng dây chống sét của đường dây nếu như dây chống sét không bị cách ly
với cột của đường dây.
+ Dây không của đường dây tải điện trên không điện áp đến 1000V có nối đất
lặp lại khi số đường dây không ít hơn hai.
+ Đường dây của đường sắt trục không điện khí hóa, đường ray của cần trục,
đường ray nội bộ xí nghiệp, nếu như giữa các thành ray được nối với nhau bằng cầu
nối.
b .Nối đất nhân tạo
Nên dùng thép để làm điện cực nối đất nhân tạo. Các điện cực nối đất nhân tạo không
được sơn.
Kích thước nhỏ nhất của điện cực nối đất nhân tạo bằng thép như sau:

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

9


(mm)
Đường kính cực nối đất

Không mạ kẽm

tròn

Mạ kẽm

Tiết diện của cực nối đất chữ nhật ()
Bề dày của cực nối đất chữ nhật và bề dày của thép góc (mm)

10
6
48
4

Tiết diện của điện cực nối đất nằm ngang cho TBĐ có điện áp lớn hơn 1000V
được chọn theo độ bền về nhiệt ( xuất phát từ nhiệt độ phát nóng cho phép là ).
Không được bố trí ( hoặc sử dụng ) các điện cực nối đất ở những chỗ đất bị khô
do tác dụng của nhiệt tỏa ra ở các đường ống.
Hào đặt điện cực nối đất phải được lấp đầy bằng đất đồng nhất, không được có
đá dăm và phế liệu xây dựng.
Trong trường hợp nối đất có thể bị rỉ thì phải thực hiện một trong những biện
pháp sau đây :
+ Tăng tiết diện cực nối đất phù hợp với thời gian sử dụng của nó.
+ Sử dụng cực nối đất mã kẽm.
+ Sử dụng biện pháp bảo vệ bằng điện.
Cho phép sử dụng điện cực nối đất bằng bê tông dẫn điện làm nối đất nhân tạo.
c.Để làm dây nối đất bảo vệ có thể sử dụng:
- Kết cấu kim loại của các tòa nhà ( xà, cột,…).
- Cốt thép của kết cấu xây dựng và móng bằng bê tông cốt thép.
- Các kết cấu kim loại của công trình công nghệ ( đường cầu trục, khung của thiết bị
phân phối, hành lang, sàn thang máy, cần cẩu, thiết bị nâng, các đường ống,…).
- Các ống thép của bộ dẫn điện.
- Vỏ nhôm của cáp.
- Vỏ kim loại và kết cấu đỡ thanh dẫn, các hộp và máng bằng kim loại.
Dây nối đất cần được bảo vệ chống ăn mòn.
- Cấm sử dụng vỏ kim loại của dây dẫn kiểu ống, cáp treo của đường dây điện,

vỏ kim loại của các ống cách điện, các tay nắm kim loại, vỏ chì của dây dẫn điện và
cáp để làm dây nối đất.
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

10


- Dây nối đất của các TBĐ có điện áp đến 1000V phải có kích thước không nhỏ
hơn kích thước quy định ở bảng 1.
- Ở các TBĐ có điểm trung tính cách ly thì điện dẫn của dây nối đất không được
nhỏ hơn 1/3 điện dẫn của dây pha, còn tiết diện không được nhỏ hơn quy định ở bảng
1.
Trong các phân xưởng sản xuất có các TBĐ có điện áp lớn hơn 1000V thì các
trục nối đất làm bằng thép có tiết diện không nhỏ hơn .
Bảng 1: Kích thước tối thiểu của các vật liệu.
Tên gọi
Đồng
Nhôm
Dây trần: Tiết diện
Đường kính mm
Dây dẫn có bọc cách điện: tiết
diện
Lõi nối đất của dây cáp và dây
dẫn nhiều lõi trong cùng một vỏ
bảo vệ chung với các pha: tiết
diện
Thép góc: bề dày của gờ, mm
Thép dẹt: tiết diện
Bề dày mm
Đường ống dẫn nước và dẫn khí (

bằng thép) , bề dày thành ống mm
Đường ống móng ( bằng thép): bề
dày của thành ống , mm.

4
1,5

6
2,5

Thép
Trong
nhà
5
-

1

2,5

-

-

-

-

-

2
25
3
2,5

2,5
48
4
2,5

4
48
4
3,5

-

-

1,5

2,5

-

Ngoài
trời
5
-

Trong
đất
10
-

- Các dây nối đất phải được bảo vệ tránh ăn mòn của hóa chất.
- Không cho phép sử dụng dây nối đất để làm việc khác.

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

11


III.Tiêu chuẩn chống sét
1. Tiêu chuẩn chung về chống sét:
- Các hướng dẫn trong tiêu chuẩn này mang tính tổng quát, khi áp dụng vào
một hệ thống chống sét cụ thể cần xem xét tới các điều kiện thực tế liên quan đến hệ
thống đó. Trong những trường hợp đặc biệt khó khăn thì cần tham khảo ý kiến của
các chuyên gia.
- Trước khi tiến hành thiết kế chi tiết một hệ thống chống sét, cần phải quyết
định xem công trình có cần chống sét hay không, nếu cần thì phải xem xét điều gì đặc
biệt có liên quan đến công trình (xem mục 7 và 8).
- Cần kiểm tra công trình hoặc nếu công trình chưa xây dựng thì kiểm tra hồ
sơ bản vẽ và thuyết minh kỹ thuật theo các yêu cầu về phòng chống sét được quy định
ở tiêu chuẩn này.
- Đối với những công trình không có các chi tiết bằng kim loại phù hợp thì cần
phải đặc biệt quan tâm tới việc bố trí tất cả các bộ phận của hệ thống chống sét sao
cho vừa đáp ứng yêu cầu chống sét vừa không làm ảnh hưởng đến thẩm mỹ của công
trình.
- Đối với các công trình xây dựng có đa phần kết cấu bằng kim loại thì nên sử

dụng các bộ phận bằng kim loại đó trong hệ thống chống sét để làm tăng số lượng các
bộ phận dẫn sét. Như thế vừa tiết kiệm kinh phí cho hệ thống chống sét lại không làm
ảnh hưởng đến thẩm mỹ của công trình. Tuy nhiên cần lưu ý rằng khi sét đánh vào
phần kim loại như vậy, đặc biệt phần kim loại được bao phủ, có thể phá huỷ các lớp
bên ngoài phần kim loại; đối với khối xây có cốt thép có thể gây đổ khối xây. Có thể
giảm thiểu, mà không loại trừ được hoàn toàn, rủi ro trên bằng giải pháp sử dụng hệ
thống chống sét được cố định trên bề mặt công trình.
-Những kết cấu kim loại thường được sử dụng như một bộ phận trong hệ
thống chống sét gồm có khung thép, cốt thép trong bê tông, các chi tiết kim loại của
mái, ray để vệ sinh cửa sổ trong nhà cao tầng.
-Toàn bộ công trình phải được bảo vệ bằng một hệ thống chống sét kết nối
hoàn chỉnh với nhau, không có bộ phận nào của công trình được tách ra để bảo vệ
riêng.
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

12


2. Yêu cầu về vật liệu và kích thước:
2.1 Yêu cầu về vật liệu:
Tất cả vật liệu chế tạo các bộ phận khác nhau của một hệ thống chống sét cần tuân
theo tiêu chuẩn TCVN 4756
Khi lựa chọn vật liệu, cần xem xét nguy cơ bị ăn mòn bao gồm ăn mòn điện hoá.
Đối với việc bảo vệ qdây dẫn, cần chú ý lớp bảo vệ chống lại sự ăn mòn trong môi
trường khắc nghiệt, ví dụ:
a) Phủ dây dẫn bằng chì dày ít nhất 2mm trên đỉnh ống khói. Bọc chì cả hai đầu và tại
các điểm nối
b) Nếu có thể thì bộ phận thu sét nên để trần, nếu không có thể dùng lớp PVC mỏng
1mm để bọc trong trường hợp cần chống gỉ (đặc biệt đối với nhôm).
Các mối nối trong có thể có diện tích mặt cắt bằng khoảng một nửa mối nối ngoài

(xem 12.10.2). Các mối nối mềm dẻo có thể được sử dụng nhưng cần tuân theo tiêu
chuẩn TCXD 25:1991.
2.2. Yêu cầu về kích thước:
Kích thước của các bộ phận hợp thành trong một hệ thống chống sét cần đảm bảo các
yêu cầu nêu trong Bảng 1 và Bảng 2. Độ dày của các tấm kim loại sử dụng trên mái
nhà và tạo thành một phần của hệ thống chống sét cần đảm bảo yêu cầu trong Bảng 3.

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

13


Bảng 1. Vật liệu, cấu tạo và diện tích tiết diện tối thiểu của kim thu sét, dây dẫn
sét, dây xuống và thanh chôn dưới đất:
Vật liệu

Đồng

Đồng phủ
thiếcb

Nhôm

Hợp kim
nhôm

Thép mạ
kẽmc
Thép không
gỉd

Diện tích tiết
diện tối thiểua

Ghi chú

Dây dẹt đặc
Dây tròn đặce
Cáp
Dây tròn đặcf,g
Dây dẹt đặc
Dây tròn đặce
Cáp
Dây tròn đặcf,g
Dây dẹt đặc
Dây tròn đặc
Cáp
Dây dẹt đặc
Dây tròn đặc
Cáp
Dây tròn đặcf
Dây dẹt đặc
Dây tròn đặc
Cáp
Dây tròn đặcf,g

50 mm²
50 mm²
50 mm²
200 mm²

50 mm²
50 mm²
50 mm²
200 mm²
70 mm²
50 mm²
50 mm²
50 mm ²
50 mm²
50 mm²
200 mm²
50 mm²
50 mm²
50 mm²

chiều dày tối thiểu 2 mm
đường kính 8 mm
đường kính tối thiểu của mỗi sợi 1,7 mm
đường kính 16 mm
chiều dày tối thiểu 2 mm
đường kính 8 mm
đường kính tối thiểu của mỗi sợi 1,7 mm
đường kính 16 mm
chiều dày tối thiểu 3 mm
đường kính 8 mm
đường kính tối thiểu của mỗi sợi 1,7 mm
chiều dày tối thiểu 2,5 mm
đường kính 8 mm
đường kính tối thiểu của mỗi sợi 1,7 mm
đường kính 16 mm

chiều dày tối thiểu 2,5 mm
đường kính 8 mm
đường kính tối thiểu của mỗi sợi 1,7 mm

200 mm²

đường kính 16 mm

Dây dẹt đặc h

50 mm²

chiều dày tối thiểu 2 mm

Cấu tạo

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

14


Vật liệu

Cấu tạo
Dây tròn đặch
Cáp
Dây tròn

Diện tích tiết

Ghi chú

diện tối
50 mm²
thiểua
70 mm²
200 mm²

đường kính 8 mm
đường kính tối thiểu của mỗi sợi 1,7
đường kính
mm 16 mm

a Sai số cho phép: - 3 %. f,g
đặc
b Nhúng nóng hoặc phủ điện, chiều dày lớp phủ tối thiểu là 1 micron.
c Lớp phủ phải nhẵn, liên tục và không có vết sần với chiều dày danh định là 50
microns.
d Chromium 16 %; Nickel 8 %; Carbon 0,07 %.
Bảng 2. Vật liệu, cấu tạo và kích thước tối thiểu của cực nối đất
Kích thước tối thiểua
Ghi chú
Vật
Cấu tạo
Cọc nối đất Dây nối đất Tấm nối đất
liệu
đường kính tối thiểu
Cápb
50 mm2
của mỗi sợi 1,7 mm

Dây tròn đặcb
Dây dẹt đặc b

50 mm2
50 mm2

đường kính 8 mm
chiều dày tối thiểu 2 mm

kính
Dây tròn đặc đường
15 mm
Đồng

Ống

chiều dày thành ống tối
thiểu 2 mm

đường kính
20 mm

Tấm đặc

500 mm x
500 mm

chiều dày tối thiểu 2 mm

Tấm mắt cáo

600 mm x
600 mm

tiết diện 25 mm x 2 mm

Dây tròn đặc đường kính đường kính
10 mm
mạ kẽmc
16 mmd
đường kính
Ống mạ kẽmc 25 mmd
Dây dẹt đặc
90 mm
mạ kẽmc
Thép Tấm đặc mạ
500 mm x
500 mm
kẽmc
Tấm mắt cáo
600 mm x
600 mm
mạ kẽmc

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

chiều dày thành ống tối
thiểu 2 mm
chiều dày tối thiểu 3 mm
chiều dày tối thiểu 3 mm

tiết diện 30 mm x 3 mm

15


Cấu tạo
Dây tròn đặc
mạ đồngce

Kích thước tối thiểua
Cọc nối Dây nối đất Tấm nối
đất
đất
đường
kính14
mm

Dây tròn đặc
không mạf

Ghi chú
mạ đồng 99,9 % đồng,
dày tối thiểu 250 microns

đường
kính10 mm

Dây dẹt đặc trần
Vật liệu hoặc mạ kẽmf,g

75 mm2

chiều dày tối thiểu 3 mm

Cáp mạ kẽmf,g

\2
70 mm

đường kính tối thiểu
của mỗi sợi 1,7 mm

Thép
không
gỉ

Thép ống mạ
kẽmc

50 mm
x50 mm
x 3 mm

Dây tròn đặc

đường
kính
kính 16 đường
10 mm
mm

Dây dẹt đặc

100 mm²

chiều dày tối thiểu 2 mm

a Sai số cho phép: - 3 %.
b Có thể phủ bằng thiếc.
c Lớp phủ phải nhẵn, liên tục và không có vết sần với chiều dày danh định là 50 microns
đối với vật liệu tròn và
70 microns đối với vật liệu dẹt.
d Chân ống cần được tiện trước khi mạ kẽm.
e Đồng cần được liên kết với lõi thép.
f Chỉ cho phép khi hoàn toàn chôn trong bê tông.
g Chỉ cho phép khi được liên kết tốt tại các điểm cách nhau không quá 5m với cốt thép ở
những bộ phận móng có tiếp xúc với đất
Bảng 3. Độ dàytối thiểu của tấm kim loại sử dụng để lợp mái nhà và tạo thành
một phần của hệ thống chống sét.
Vật liệu
Độ dày tối thiểu (mm)
Thép mạ
0,5
Thép không gỉ
0,4
Đồng
0,3
Nhôm và Kẽm
0,7
Chì

2,0
GHI CHÚ: Các số liệu trong bảng này là hợp lý khi mái nhà là một phần của hệ thống
chống sét. Tuy nhiên vẫn có nguy cơ tấm kim loại bị đánh thủng đối với các cú sét đánh
thẳng.
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

16


3. Các lưu ý khi thiết kế hệ thống chống sét:
- Quy định chung:
Trước và trong cả quá trình thiết kế, đơn vị thiết kế cần trao đổi, thảo luận và thống
nhất về phương án với các bộ phận liên quan, cụ thể theo 3.2; 3.3; 3.4 và 3.5.
- Kiến trúc:
Những số liệu sau đây cần được xác định 1 cách cụ thể.
a, Các tuyến đi của toàn bộ dây dẫn sét.
b) Khu vực để đi dây và các cực nối đất;
c) Chủng loại vật tư dẫn sét;
d) Biện pháp cố định các chi tiết của hệ thống chống sét vào công trình, đặc biệt nếu
nó ảnh hưởng tới vấn đề chống thấm cho công trình;
e) Chủng loại vật liệu chính của công trình, đặc biệt là phần kết cấu kim loại liên
tục như các cột, cốt thép;
f) Địa chất công trình nơi xây dựng và giải pháp xử lý nền móng công trình;
g) Các chi tiết của toàn bộ các đường ống kim loại, hệ thống thoát nước mưa, hệ
thống cầu thang trong và ngoài công trình có thể cần hàn đấu nối với hệ thống chống
sét;
h) Các hệ thống ngầm khác có thể làm mất ổn định cho hệ thống nối đất;
i) Các chi tiết của toàn bộ hệ thống trang thiết bị kỹ thuật lắp đặt trong công trình
có thể cần hàn đấu nối với hệ thống chống sét.
- Hệ thống kỹ thuật công cộng

Thoả thuận với các cơ quan quản lý hệ thống kỹ thuật ngoài nhà về việc đấu nối giữa
các hệ thống kỹ thuật ngoài nhà (cấp điện, cấp nước, thoát nước, thông tin, tín
hiệu…) với hệ thống chống sét của công trình.
- Lắp đặt hệ thống phát thanh, truyền hình
Các công trình phát sóng của đài phát thanh, truyền hình phải có thoả thuận về việc
đấu nối giữa phần tháp thu phát sóng với hệ thống chống sét.
- Các nhà thầu xây dựng
Cần thoả thuận, thống nhất được những vấn đề liên quan sau đây:
a) Chủng loại, vị trí, số lượng thiết bị chính do nhà thầu xây dựng cung cấp;
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

17


b) Những phụ kiện nào của phần hệ thống chống sét do nhà thầu xây dựng lắp đặt;
c) Vị trí của bộ phận dây dẫn sét nằm ngầm ở dưới công trình;
d) Những bộ phận nào của hệ thống chống sét sẽ phải được sử dụng ngay từ trong quá
trình thi công xây dựng công trình. Chẳng hạn như hệ thống nối đất của công trình có
thể được sử dụng để nối đất cho cần cẩu tháp, vận thăng, các đường ray, dàn giáo và
các bộ phận tương tự trong quá trình xây dựng;
e) Đối với các kết cấu khung thép, số lượng và vị trí của các cột thép và biện pháp
xử lý mối nối với hệ thống nối đất;
f) Đối với các công trình có sử dụng mái che bằng kim loại như một bộ phận của hệ
thống chống sét thì phải thống nhất giải pháp đấu nối với hệ thống dẫn sét và nối đất;
g) Vị trí và đặc điểm của các công trình kỹ thuật nối với công trình ở trên hoặc dưới
mặt đất như hệ thống đường sắt, đường ray cần cẩu, hệ thống cáp treo, hệ thống
máng dây cáp điện, cột thu phát sóng phát thanh truyền hình, ống khói, đường ống
kim loại, v.v
h) Vị trí, số lượng các cột cờ, các phòng kỹ thuật trên mái (như: phòng máy của cầu
thang máy, thông gió, điều hoà..), bể nước trên mái, và các phần nhô cao khác;

i) Giải pháp xây dựng cho tường và mái, nhằm mục đích xác định phương pháp phù
hợp để cố định dây dẫn sét, đặc biệt lưu ý đến vấn đề bảo vệ công trình khỏi tác động
của khí hậu;
j) Việc đưa dây dẫn sét xuyên qua các lớp chống thấm. Bố trí các lỗ để luồn dây
xuống qua kết cấu, tường mái, gờ trần,.v.v;
k) Các biện pháp liên kết với cốt thép, kết cấu thép hoặc các chi tiết kim loại; l)
Các biện pháp bảo vệ hệ thống khỏi bị hư hỏng do tác động cơ, lý, hoá; m)
Các điều kiện để có thể đo đạc, kiểm tra hệ thống;
n) Việc cập nhật hồ sơ bản vẽ về hệ thống chống sét cho công trình.
- Các bộ phận cơ bản của hệ thống chống sét:
Các bộ phận cơ bản của hệ thống chống sét bao gồm:
a) Bộ phận thu sét
b) Bộ phận dây xuống
c) Các loại mối nối
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

18


d) Điểm kiểm tra đo đạc
e) Bộ phận dây dẫn nối đất
f) Bộ phận cực nối đất
Các chi tiết cố định và chi tiết điểm đo kiểm tra điển hình của hệ thống dây dẫn được
thể hiện trên Hình 6, Hình 7 và Hình 8.
4. Bộ phận thu sét
- Các nguyên tắc cơ bản
Bộ phận thu sét có thể là các kim thu sét hoặc lưới thu sét hoặc kết hợp cả hai (xem
minh hoạ tại các hình từ Hình 9 đến Hình 14).
Khoảng cách từ bất kỳ bộ phận nào của mái đến bộ phận thu sét nằm ngang không nên
lớn hơn 5 mét (xem thêm Ghi chú 1 và Ghi chú 2 trong Hình 10). Đối với những

dạng mái bằng có diện tích lớn thường sử dụng lưới thu sét khẩu độ 10 mét x 20 mét.
Đối với những mái có nhiều nóc, nếu khoảng cách S giữa hai nóc lớn hơn 10 + 2H,
trong đó H là độ cao của nóc (tất cả được tính bằng đơn vị mét) thì phải bổ sung thêm
các dây thu sét (xem Hình 11).
Đối với những công trình bê tông cốt thép, bộ phận thu sét có thể được đấu nối vào
hệ cốt thép của công trình tại những vị trí thích ứng với số lượng dây xuống cần thiết
theo tính toán.
Tất cả các bộ phận bằng kim loại nằm ngay trên mái hoặc cao hơn bề mặt của mái
đều được nối đất như một phần của bộ phận thu sét (xem minh hoạ tại Hình 4, Hình 6
và tham khảo Hình15).
Lớp phủ đỉnh tường, đỉnh mái và lan can bằng kim loại (xem mục 9), lưới bằng kim
loại ở sân thượng nên được tận dụng làm một phần của bộ phận thu sét (xem Hình 4,
Hình 6 và Hình16).
- Các dạng cấu tạo bộ phận thu sét
a, Nguyên tắc chung
Các dạng cấu tạo bộ phận thu sét thông dụng nhất được minh hoạ tại các hình từ
Hình 9 đến Hình14. Phạm vi ứng dụng của từng dạng thu sét được chỉ dẫn tại 11.2.2;
11.2.3; 11.2.4; 11.2.5 và 11.2.6. Việc sử dụng bộ phận thu sét dạng nào là tuỳ thuộc
vào kiến trúc và kết cấu cũng như vị trí xây dựng của từng công trình.
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

19


b, Kim thu sét đơn
Hình 5 (a) minh hoạ kim thu sét đơn và phạm vi bảo vệ. Hình 5(c) minh hoạ dạng
thu sét kết hợp 4 kim thu sét gia tăng phạm vi bảo vệ như thể hiện tại hình vẽ mặt
bằng bảo vệ.
c, Dây thu sét, lưới thu sét cho nhà mái bằng
Hình 5 (b) minh hoạ bố trí dây thu sét viền theo chu vi mái của công trình dạng khối

chữ nhật và mặt bằng, mặt cắt phạm vi bảo vệ. Hình 9 minh hoạ cách bố trí bộ phận
chống sét điển hình đối với các công trình mái bằng diện tích lớn (xem 11.1). Thông
thường sử dụng lưới thu sét cho các công trình dạng này nhằm giảm tác động của hiệu
ứng lan truyền sét.
d, Công trình có mặt bằng rộng và hình khối phức tạp
Đối với các công trình bao gồm nhiều khối trong đó có cả phần cao tầng và thấp tầng,
như minh hoạ tại Hình 13, hệ thống chống sét sẽ bao gồm đầy đủ các bộ phận: thu
sét, dây xuống và tiếp địa. Khi thiết kế hệ thống chống sét cho phần thấp tầng cần bỏ
qua sự hiện diện của phần cao tầng. Lưới tiếp địa và các mối đấu nối được sử dụng
theo dạng thông dụng (xem Hình 6, 12.9, 12.10, mục 13, và các phụ lục B.1; B.2; và
B.5).
Hình 10 minh hoạ công trình gồm nhiều khối có mái bằng với các độ cao khác nhau.
Bảo vệ các khối bằng hệ thống lưới thu sét viền xung quanh chu vi mái và xung quanh
phần mái bên trong tại vị trí có các khối nhô cao lên (xem Ghi chú 1 tại Hình 10). Tất
cả các bộ phận của hệ thống chống sét phải được đấu nối với nhau theo quy định ở 4.7
(xem Hình 14 và Hình 30)
GHI CHÚ: Trên Hình 14 bộ phận dây thu sét xung quanh chân phần cao tầng được sử
dụng để đấu nối lưới thu sét với dây xuống của phần cao tầng. Trên thực tế thì khu
vực này đã nằm trong phạm vi bảo vệ, nói cách khác là bình thường thì ở đó không
cần bố trí dây thu sét.
Hình 11 minh hoạ các dạng mái có diện tích lớn. Dây thu sét được bố trí trên mái
được đấu nối với nhau ở cả hai đầu mép mái. Nếu mái rộng hơn 20 mét thì cần bổ
sung thêm dây thu sét ngang để bảo đảm khoảng cách giữa hai dây thu sét không lớn
hơn 20 mét.
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

20


Đối với các công trình có độ cao trên 20 mét thì cần phải áp dụng phương pháp hình

cầu lăn - (xem Phụ lục B và Hình B.1) để xác định vị trí lắp đặt bộ phận thu sét (trừ
trường hợp công trình có kết cấu khung thép).
e, Đối với các công trình mái ngói
Đối với các công trình có mái không dẫn điện, dây dẫn sét có thể bố trí ở dưới hoặc
tốt nhất là bố trí trên mái ngói. Mặc dù việc lắp đặt dây dẫn sét ở dưới mái ngói có
lợi là đơn giản và giảm được nguy cơ ăn mòn, nhưng tốt hơn là lắp đặt dọc theo bờ
nóc của mái ngói. Trường hợp này có ưu điểm là giảm thiểu nhiều hơn nguy hại đối
với mái ngói do dây thu sét trực tiếp và công tác kiểm tra cũng dễ dàng, thuận tiện

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

21


hơn.
Hình 6. Lan can, lớp phủ đỉnh tường bằng kim loại và cốt thép được sử dụng
làm kim thu sét và dây xuống
Dây dẫn sét bố trí ở dưới mái ngói chỉ được sử dụng chủ yếu trong trường hợp mái
có độ dầy nhỏ
hoặc được đặt ngay dưới lớp phủ bên trên mái, và khoảng cách giữa các dây dẫn
không lớn hơn 10m.
Đối với công trình dạng nhà thờ hoặc dạng kiến trúc, kết cấu tương tự thì xử lý như
công trình đặc biệt. Phần tháp cao hoàn toàn không tính đến trong quá trình thiết kế hệ
thống chống sét cho các hạng mục thấp hơn của công trình.
5.2.6 Đối với các công trình đơn giản có chứa các chất dễ gây cháy nổ
Hình 17 minh hoạ giải pháp bố trí hệ thống chống sét chủ yếu được sử dụng đối với
Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

22

các công trình đơn giản, có chứa các chất dễ gây cháy nổ. Hệ thống bảo vệ chính bao
gốm hai kim thu sét nối với nhau bằng một dây thu sét. Phạm vi bảo vệ được thể hiện
trên mặt bằng, mặt cắt trong hình vẽ, đồng
thời thể hiện ảnh hưởng của độ võng của dây thu sét ngang (xem 18.2.1).
Hình 7.Điểm đo kiểm tra

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

23


Hình 8. Các kiểu kim thu sét điển hình

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

24


Hình 9. Thu sét cho mái bằng

Thiết kế hệ thống nối đất bảo vệ và nối đất chống sét

25