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

Với các yếu tố như trên, các hệ thống tiếp đất thường được lựa chọn như sau: - Hệ thống tiếp đất loại hỗn hợp: được sử dụng trong những điều kiện giá trị điện trở suất của đất tại nơi th

BỘ CÔNG THƯƠNG

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: Trường Đại học Điện lực Chủ trì đề tài: ThS Phạm Duy Phong

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƯỜNG 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

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH VẼ 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 6

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU HỆ THỐNG TIẾP ĐẤT VÀ PHƯƠNG 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 PHƯƠNG 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 phương pháp đo điện trở tiếp đất 38

1.2.3 Các phương pháp đo điện trở suất của đất 41

CHƯƠNG 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 Phương pháp đo điện trở tiếp đất 44

2.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 58

CHƯƠNG 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 chương trình phần mềm 78

3.3.3 Thiết kế chế tạo máy đo điện trở tiếp đất phần cơ khí 80

CHƯƠNG 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 PHƯƠNG 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

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 lưới (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 lưới 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 phương pháp đo thăm dò điện cực tiếp đất mẫu 41

Hình 1.13 Đo điện trở suất của đất theo phương pháp Wenner 42

Hình 1.14 Đo điện trở suất của đất theo phương pháp Schlumberger 42

Hình 2.1 Đo điện trở bằng phương pháp dùng nguồn một chiều 44

Hình 2.2 Đo điện trở bằng phương pháp dùng nguồn xoay chiều 45

Hình 2.3 Đo điện trở bằng phương 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

Hình 2.8 Sơ đồ đo điện trở tiếp đất bằng phương 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 tương đương 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 lưu điện áp một chiều 73

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý khối mạch khuếch đại tín hiệu dòng điện đo được75 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý khối mạch khuếch đại tín hiệu điện áp đo được 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 Lưu đồ thuật toán chương 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 dưới 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 dưới vỏ hộp máy đo có các vấu bắt vít 82

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 thước 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- Trường 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- Trường ĐH Điện lực 89

Hình 4.8 Kết quả đo tại nhà I khi sử dụng máy đo MEGGER DET 5/4R 89

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 thước 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

MỞ ĐẦU

Tiếp đất cho các công trình đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho con người, 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 trường, thay đổi theo mùa trong năm và tăng dần theo thời gian do hiện tượng 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 người 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 được 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 được 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 chưa phù hợp hoàn toàn với điều kiện Việt Nam và có giá thành còn khá cao Xuất phát

từ nhu cầu đó, được sự cho phép của Bộ Công thương, nhóm thực hiện đề tài

của Trường 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 phương 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

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 tương đối chính xác, đo được 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 như kết nối với máy tính, lưu trữ kết quả đo, hiển thị thời gian, nhiệt độ, độ

ẩm của môi trường khi đo

Kết quả của đề tài có thể ứng dụng rộng rãi trong thực tế và nếu tiếp tục được nghiên cứu, thử nghiệm dài hơn có thể tiến tới sản xuất hàng loạt, thương mại hóa và sử dụng hiệu quả trong thực tế sản xuất và đời sống

CHƯƠNG 1:

NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU HỆ THỐNG TIẾP ĐẤT VÀ PHƯƠNG 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 được 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 như 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 như 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 được bảo

vệ đến giá trị cho phép Tiếp đất bảo vệ được 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 được xem như 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

- 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 như trên, các hệ thống tiếp đất thường được lựa chọn như sau:

- Hệ thống tiếp đất loại hỗn hợp: được 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 tương 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 thường

là hệ thống tiếp đất công tác)

- Hệ thống tiếp đất là những dải (sắt hoặc đồng) nằm ngang: được 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 tương 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 thường được 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: được sử dụng trong điều kiện giá trị điện trở suất của đất tại nơi thi công rất nhỏ ở các lớp đất dưới sâu; giá trị điện trở tiếp đất tiêu chuẩn yêu cầu nhỏ (thông thường 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

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 như điện áp trên trang bị tiếp đất và các biện pháp kết cấu

Điện trở của trang bị tiếp đất không được 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 được vượt 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 được lớn hơn 10kV Trong trường hợp loại trừ được 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 đường 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 tượng 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 lưới tiếp đất

- 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 vượt 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 được đặt ở độ sâu không nhỏ hơn 1m Mạch vòng tiếp đất ngoài cùng trong trường 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 đường dây tải điện trên không có điện áp 110kV và lớn hơn từ thiết bị điện đi ra thì hàng rào này phải được tiếp đất bằng các cọc tiếp đất có chiều dài từ 2-3m, được 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 được 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 được lớn hơn:

- Trong trường hợp trang bị tiếp đất được sử dụng đồng thời cho cả thiết

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 được nối với cực tiếp đất bằng dây tiếp đất Tiết diện của dây tiếp đất không được 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 được đặt trực tiếp ở gần máy Trong trường riêng (ví dụ

ở các trạm trong phân xưởng) thì cho phép cực tiếp đất trực tiếp cạnh tường 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 được lớn hơn: 2Ω; 4Ω và 8Ω, tương đương 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 được phép tính đến cả tiếp đất tự nhiên và tiếp đất lặp lại cho dây không của đường dây tải điện trên

không điện áp đến 1000V khi số đường dây đi ra không ít hơn hai Khi có điện trở của trang bị tiếp đất được đặt ngay dưới hay bên cạnh máy phát, máy biến áp hoặc đầu ra của nguồn điện một pha không được lớn hơn: 15Ω; 30Ω

và 60Ω tương 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

Thép Trong

nhà

Ngoài trời

Trong đất

Đường kính, (mm) - - 5 5 10 Dây dẫn có bọc cách điện: tiết diện,

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

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 được lớn hơn 4Ω Trong trường 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 nhưng không được 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 được thực hiện theo các phương pháp sau đây:

- Tăng chiều dài cọc tiếp đất nếu như điện trở suất của đất giảm theo độ sâu

- Đặt các cực tiếp đất ở xa, nếu như 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 được bảo vệ của công trình

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 thường đặt độc lập hoặc cách ly với công trình phải đảm bảo như sau:

- Khoảng cách không khí (Skk) không được nhỏ hơn 5m

- Khoảng cách trong đất (Sđ) không được nhỏ hơn 5m đối với công trình

có nguy cơ nổ hoặc thường xuyên tập trung đông người; không được nhỏ hơn 3m đối với dây thu sét

- Khoảng cách qua các loại vật liệu không dẫn điện xác định theo cường

độ cách điện của vật liệu

Nếu bố trí thiết bị chống sét trực tiếp dạng thông thường 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 lưới thu sét- làm bằng thép tròn, kích thước mỗi ô lưới không được lớn hơn 5x5 m Các mắt lưới phải được hàn nối với nhau Trường 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 được sử dụng mái để dẫn sét Trong mọi trường 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 (như 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 lưới 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

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 được nối với các đai san bằng điện áp bằng dây nối Trường 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 tường 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 (như: cốt thép, vì kèo thép, ) cũng như cốt thép trong các cấu kiện bê tông cốt thép (trừ cốt thép có ứng lực trước và cốt thép của cấu kiện bê tông nhẹ)

để làm dây xuống, với điều kiện kỹ thuật thi công phải bảo đảm được sự dẫn điện liên tục của các bộ phận kim loại được sử dụng làm dây xuống nói trên, (bằng phương 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, được 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 được 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 được lớn hơn 10Ω nếu điện trở suất tính toán của đất (ρđ.tt) nhỏ hơn 5.104Ω.cm ,hoặc không được 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 đường ống, đường dây điện lực, điện nhẹ (điện thoại, truyền thanh, ) dẫn vào công trình:

- Phía trên mặt đất, không được nhỏ hơn 1,5m; phía dưới mặt đất, không được nhỏ hơn 3m

- Trường hợp thực hiện khoảng cách quy định trên gặp nhiều khó khăn và không hợp lý về kinh tế- kỹ thuật thì được 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 đường 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 Sđ như đã nêu ở trên Trường hợp sử dụng mái kim loại để chống sét đánh thẳng, hoặc đặt lưới chống sét đánh thẳng trên mái công trình thì không phải chống cảm ứng sét, nhưng 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 đường ống kim loại, các kết cấu kim loại dài, đai và vỏ kim loại của các cáp tại những chỗ chúng đi

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 đường 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 đường dây, đường ống ngầm bằng kim loại dẫn vào, ở vị trí đầu vào công trình phải nối hệ đường 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 đường dây, đường ống bằng kim loại đặt nổi ở bên ngoài dẫn vào, cần phải:

- Nếu hệ thống đường 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 đường ống khoảng 20 đến 30m, tiếp đất lặp lại với điện trở dòng điện công nghiệp 30Ω

- Nếu hệ đường 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 người, 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 được 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

- Tiếp đất cho hệ thống chuyển mạch

- Tiếp đất cho hệ thống vô tuyến

- Tiếp đất cho hệ thống truyền dẫn hữu tuyến đường dài

- Tiếp đất cho đường 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:

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 nhưng không được lớn hơn các trị số quy định ở bảng 1.2

Bảng 1.2: Trị số điện trở tiếp đất công tác cho hệ thống chuyển mạch

Dung lượng của

hệ thống chuyển mạch, số

Trị số điện trở tiếp đất công tác, Ω

 Tiếp đất hỗn hợp:

Được 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 lưới

 Tiếp đất chống sét:

Tiếp đất chống sét cho hệ thống chuyển mạch được thực hiện như trong phần “Chống sét cho công trình xây dựng” ở mục 1.1.3

b) Tiếp đất cho hệ thống vô tuyến

Cũng giống như 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;

- Tiếp đất chống sét

 Tiếp đất công tác:

Tiếp đất công tác cho hệ thống vô tuyến được nối với:

- Cực dương 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 được vượt quá giới hạn như 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 tương ứng với từng hệ thống

Hệ thống dung lượng thấp, (< 10 Mbit/s)

Hệ thống dung lượng trung bình, (10 - 100 Mbit/s)

Hệ thống dung lượng cao,

hệ thống chuyển mạch chung

+ 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

Kích thước khe phóng của các mỏ phóng điện tuỳ thuộc vào điện áp cần thiết phóng được chỉ ra trong bảng 1.5

Bảng 1.5 Kích thước của khe phóng điện

35  42

48  55

58  62

70  75 Đối với hệ thống vô tuyến sóng ngắn, việc thực hiện tiếp đất chống sét cho hệ thống này yêu cầu kỗi một cột anten (bằng kim loại hoặc bêtông cốt thép) và mỗi thanh nối kim loại của cột phải được nối với hệ thống tiếp đất Điện trở tiếp đất xung của hệ thống tiếp đất phải có giá trị không lớn hơn trị

số quy định sau đây:

- Đối với cột kim loại : 20 Ω;

- Đối với cột bêtông cốt thép : 50 Ω;

Để tiếp đất chống sét cho hệ thống vô tuyến sóng cực ngắn, điện trở tiếp đất xung cho cột anten của hệ thống vô tuyến sóng cực ngắn phải có giá trị không lớn hơn giá trị tương ứng cho trong bảng 1.6

Bảng 1.6 Trị số điện trở đất xung cho cột anten của hệ thống vô tuyến cực ngắn

Điện trở suất của đất, Ωm  500 501- 1000 1001-2000 2001-3000 >3000

c) Tiếp đất cho hệ thống truyền dẫn hữu tuyến đường dài

 Tiếp đất cho các trạm đầu cuối

Bảng 1.7 Điện trở tiếp đất công tác của trạm đầu cuối

Điện trở suất của đất, Ωm Điện trở tiếp đất (Ω) với số đôi dây vào trạm

 Tiếp đất cho các trạm trung gian và các trạm lặp:

Đối với các trạm trung gian và các trạm lặp được cung cấp nguồn tại chỗ hoặc cung cấp nguồn từ xa bằng phương pháp dây- dây thì chỉ trang bị một hệ thống tiếp đất với điện trở tiếp đất không lớn hơn 10 Ω

Tiếp đất cho các trạm trung gian và các trạm lặp được cung cấp nguồn từ

xa bằng phương thức dây- đất thì phải trang bị một hệ thống tiếp đất dung chung cho hai chức năng là tiếp đất công tác và tiếp đất bảo vệ với giá trị điện trở tiếp đất không được lớn hơn 4 Ω

Nhà trạm phải thực hiện mạng liên kết chung

 Tiếp đất dọc tuyến cáp đường dài:

Để đề phòng sét đánh vào cáp chôn và để nâng cao hiệu quả che chắn của lớp bọc kim loại khi bị ảnh hưởng của trường điện từ ngoài cần phải tiếp đất vỏ bọc kim loại và đai sắt của cáp dọc theo tuyến cáp

Cáp kim loại chôn ngầm có vỏ bọc kim loại cách điện với đất phải thực hiện tiếp đất vỏ bọc kim loại Số vị trí tiếp đất tối thiểu dọc tuyến cáp giữa hai trạm trung gian hoặc giữa hai trạm lặp đƣợc quy định ở hình 1.2 Phải thực hiện tiếp đất tại các hộp cáp

Hình 1.2 Bố trí tiếp đất dọc tuyến cáp cho vỏ kim loại cáp có lớp vỏ bọc cách điện

Nếu cáp đặt ở vùng có số ngày dông cao và tần suất hƣ hỏng cáp do sét đánh theo tính toán vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép thì phải tăng số vị trí tiếp đất dọc tuyến cáp

Điện trở tiếp đất vỏ kim loại của cáp chôn phụ thuộc vào điện trở suất của đất nhƣng không đƣợc lớn hơn trị số quy định trong bảng 1.8

Bảng 1.8 Điện trở tiếp đất vỏ kim loại của cáp

Điện trở suất của đất Ω.m ≤100 101-300 301-500 >500

- Tiếp đất vỏ kim loại cáp chỉ thực hiện tại các hộp cáp Điện trở tiếp đất phụ thuộc vào điện trở suất của đất nhưng không được lớn hơn trị số quy định trong bảng 1.9

Bảng 1.9 Trị số điện trở đất cho dây treo cáp hoặc dây tự treo cáp

Điện trở suất của đất Ω.m ≤ 50 51-100 101-300 301- 500 >500

d) Tiếp đất cho đường dây trần và cáp nội hạt

Cáp nội hạt là cáp treo và cáp chôn phải thực hiện nối dây treo và vỏ kim loại của cáp với hệ thống tiếp đất có giá trị điện trở tiếp đất không được lớn hơn trị số quy định trong bảng 1.8

Cáp nội hạt được thực hiện tiếp đất tại những vị trí sau:

Bảng 1.10 Trị số điện trở tiếp đất cho các thiết bị bảo vệ thuê bao

Điện trở suất của đất Ω.m  100 101-300 301-500 >500

Điện trở tiếp đất cho các bộ phóng điện lắp trong các hộp cáp tại chỗ nối đường dây trần của mạng nội hạt với các lõi cáp tại giá phối tuyến (MDF) không lớn hơn trị số quy định trong bảng 1.11

Bảng 1.11 Trị số điện trở tiếp đất cho các bộ phóng điện

Điện trở suất

của đất, Ω.m  100 101-300 301-500 >500

1.1.5 Cấu trúc của các hệ thống tiếp đất

Cấu trúc của các hệ thống tiếp đất được là chỉ cách bố trí các điện cực trong các hệ thống tiếp đất Các hệ thống tiếp đất trong các công trình thường được bố trí theo hai dạng chính:

- Cấu trúc dạng lưới: các điện cực được bố trí thành các lưới ô vuông như trong hình 1.3

- Cấu trúc dạng tia: các điện cực được bố trí thành các tia như hình 1.4 Tùy thuộc vào các điều kiện và các yêu cầu cụ thể, mỗi cấu trúc của hệ thống tiếp đất bao gồm các dạng:

- Hệ thống tiếp đất loại hỗn hợp: hệ thống tiếp đất này sử dụng kết hợp

cả các điện cực chôn thẳng đứng và các dải điện cực nằm ngang

- Hệ thống tiếp đất là những dải (sắt hoặc đồng) nằm ngang

- Hệ thống tiếp đất chôn sâu

Điện cực thẳng đứng

Dải nằm ngang

Mối hàn tấm lưới đệm

Hình 1.3 Cấu trúc dạng mắt lưới (loại hệ thống tiếp đất hỗn hợp)

Hình 1.4 Cấu trúc dạng tia

Ngoài ra, tùy thuộc vào yêu cầu thực tế có thể sử dụng cọc chôn thẳng đứng hoặc sử dụng hệ thống tiếp đất dạng tấm

1.1.6 Đánh giá nhu cầu đo điện trở tiếp đất

1.1.6.1 Lý do phải đo điện trở tiếp đất

Chất lượng của một hệ thống tiếp đất phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, thay đổi theo thời gian và theo mùa trong năm Mỗi công trình tiếp đất chỉ có tuổi thọ nhất định Để đảm bảo các thông số kỹ thuật theo yêu cầu của mỗi hệ thống tiếp đất cần phải tiến hành kiểm tra định kỳ và kiểm tra đột xuất khi cần thiết, từ đó để có được các xử lý kịp thời

Một trong các nguyên nhân dẫn đến chất lượng của một hệ thống tiếp đất suy giảm đó là do sự ăn mòn các thành phần kim loại trong mỗi hệ thống tiếp đất Để đảm bảo chất lượng cho các hệ thống tiếp đất phải ngăn chặn hiện tượng ăn mòn xảy ra

Quá trình ăn mòn kim loại trong đất là sự mất dần các tính chất của nó

do hậu quả của phản ứng giữa kim loại với môi trường xung quanh Sự ăn mòn xuất hiện do quá trình mất ion kim loại tại cực dương (anôt) - là nơi dòng điện chạy từ kim loại sang đất, dưới tác nhân của sự chênh lệch điện thế trên các thanh kim loại

Hiện tượng ăn mòn phổ biến là ăn mòn điện hóa giữa các kim loại khác nhau Việc tiếp xúc giữa các kim loại khác nhau có khả năng gây ra và làm

được bảo vệ tránh không cho hơi ẩm đi vào Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến

sự ăn mòn điện hóa, đó là: mạch dẫn điện giữa các điện cực làm từ các kim loại khác nhau; điện áp hình thành giữa các vật liệu; tỷ lệ giải phóng và hấp thụ ion của các điện cực và điện trở của môi trường điện phân Cường độ ăn mòn sẽ cao trong các trường hợp: điện trở suất của đất giảm; khi đất có tính axit hoặc bazơ cao; khi độ ẩm lớn và độ thoáng khí giảm Nhìn chung, đất có tính axit, ẩm ướt, lẫn nhiều tạp chất hữu cơ yếm khí thì có tính ăn mòn cao Ngược lại, loại đất có cấu trúc dạng hạt khô, ít tạp chất hữu cơ thì hiện tượng

ăn mòn kim loại ít và diễn ra chậm Tỷ trọng ăn mòn của thép chôn trong đất được tính theo công thức sau:

Y = (85,44 – 2,45.10-3.X1 + 7,37.X2 + 0,68.X3 + 0,31.X4).10-3 (1.3) Trong đó: Y: tỷ trọng ăn mòn hàng năm (mm/năm)

X1: Điện trở suất của đất (

X2: độ pH

X3: độ ẩm (%)

X4: độ thoáng khí (%) Ngoài hiện tượng ăn mòn điện hóa còn có các dạng ăn mòn bề mặt như sau:

- Rỉ sét: do dòng điện chạy giữa các phần khác nhau trên cùng một thanh kim loại gây nên làm cho phần lớn bề mặt kim loại bị mục ruống dần

- Ăn mòn rỗ hoa: là dạng kim loại bị ăn mòn cục bộ tại những chỗ mà lớp chống rỉ bị bong tróc, để lại những lỗ sâu trên bề mặt và tiếp tục làm ruỗng mục điện cực

Qua việc phân tích trên, việc đo kiểm các hệ thống tiếp đất khi nghiệm thu, kiểm tra định kỳ và kiểm tra bất thường là cần thiết

1.1.6.2 Các quy định về đo kiểm hệ thống tiếp đất của các công trình

a) Công trình điện

Trang bị tiếp đất và nối “không” thiết bị điện cần phải được kiểm tra khi nghiệm thu, kiểm tra định kỳ và kiểm tra bất thường

Kiểm tra nghiệm thu được thực hiện sau khi trang bị tiếp đất, nối

“không” đã được lắp đặt xong, trước khi đưa vào sử dụng và được tiến hành theo hai bước:

- Đối với các phần ngầm chôn dưới đất hay trong các kết cấu: phải được kiểm tra trước khi lấp đất hay lắp kín

- Đối với toàn bộ hệ thống phải được kiểm tra sau khi hoàn thiện để đưa vào sử dụng

Kiểm tra định kỳ được thực hiện theo thời gian quy định sau:

- Khi thiết bị điện được bố trí ở những nơi nguy hiểm: một năm một lần

- Khi thiết bị điện được bố trí ở những nơi đặc biệt nguy hiểm về điện: 06 tháng một lần

- Khi thiết bị được bố trí ở những nơi ít nguy hiểm: 02 năm một lần

Kiểm tra bất thường (đột xuất) được thực hiện theo quy định:

- Khi xảy ra tai nạn, sự cố hoặc có nguy cơ xảy ra tai nạn

- Sau khi sửa chữa trang bị tiếp đất, nối “không” hoặc lắp đặt lại thiết bị

- Sau khi có lụt, bão, mưa lớn gây ảnh hưởng đến chất lượng của trang bị tiếp đất, nối “không”

- Khi xây dựng mới hay sửa chữa các công trình khác có khả năng gây hư hỏng các bộ phận của trang bị tiếp đất, nối “không”

- Nội dung kiểm tra định kỳ và kiểm tra đột xuất bao gồm:

- Đo điện trở tiếp đất, điện trở mạch pha - dây “không”

- Kiểm tra toàn bộ trang bị tiếp đất, nối “không”

- Kiểm tra tình trạng các lớp mạ hoặc sơn chống gỉ, ăn mòn

- Kiểm tra các mặt tiếp xúc điện

- Kiểm tra phần ngầm, các chỗ nghi ngờ

- Kiểm tra các mạch dẫn đi qua chướng ngại

- Kiểm tra tình trạng của đất

- Các kết quả của việc kiểm tra tất cả các dây dẫn, lắp ghép và mối nối hoặc tính liên tục về điện đo được

Nếu điện trở tiếp đất của một hệ thống chống sét vượt quá 10Ω thì nên giảm giá trị này Nếu điện trở nhỏ hơn 10Ω nhưng cao hơn đáng kể so với lần kiểm tra trước, nên điều tra nguyên nhân và thực hiện các biện pháp khắc phục cần thiết Việc đo kiểm tra nên được tiến hành định kỳ, tốt nhất không quá 12 tháng Việc chọn một chu kỳ ngắn hơn 12 tháng một chút có thể thuận lợi để thay đổi mùa mà phép thử được thực hiện

c) Công trình viễn thông

Trong quá trình quản lý và khai thác hệ thống tiếp đất và chống sét, phải thực hiện kiểm tra, bảo dưỡng các thiết bị theo đúng những quy định sau:

- Kiểm tra định kỳ

- Kiểm tra đột xuất

- Trong 1 năm đầu sau khi xây dựng công trình, cần thường xuyên theo dõi nơi đặt hệ thống tiếp đất sau các trận mưa lớn, nếu thấy lún phải lấp thêm đất ngay

Quy định về thời gian kiểm tra định kỳ

- Cứ sau 6 tháng phải đo kiểm tra một lần điện trở tiếp đất tại tấm tiếp đất chính

- Cứ sau 1 tháng phải kiểm tra một lần các mối nối và siết lại các ốc vít nối dây dẫn tới tấm tiếp đất chính và các tấm tiếp đất của từng tầng, tấm tiếp đất của giá phối tuyến v.v

- Cứ sau 6 tháng phải kiểm tra một lần hệ thống chống sét trực tiếp (cả phần thu sét và dẫn sét)

- Cứ sau 6 tháng phải kiểm tra một lần các thiết bị bảo vệ chống sét lắp trên đường dây thông tin và đường điện lưới

- Kiểm tra định kỳ được thực hiện vào thời điểm lưu lượng thông tin thấp nhất

- Khi thực hiện kiểm tra định kỳ, không được thực hiện vào thời điểm có mưa, dông

Kiểm tra đột xuất khi có những sự kiện sau đây:

- Sau khi bị sét đánh;

- Sau các trận bão;

- Sau khi sửa chữa công trình, thay đổi thiết bị;

- Sau khi đào bới, lắp đặt đường ống hoặc trồng cây gần đất có hệ thống tiếp đất

Nội dung kiểm tra định kỳ và đột xuất

- Kiểm tra giá trị điện trở tiếp đất tiêu chuẩn tại tấm tiếp đất chính

- Kiểm tra các mối hàn, mối nối của cáp (dây) dẫn đất và các dây dẫn liên kết thực hiện tiếp đất

- Kiểm tra toàn bộ thiết bị chống sét

- Kiểm tra toàn bộ hệ thống chống sét đánh trực tiếp

- Kiểm tra các chi tiết cố định thiết bị chống sét, lắp đặt đường dây thông tin và đường điện lưới

- Kiểm tra trạng thái làm việc của các thiết bị bảo vệ chống sét thông qua

hệ thống đèn hiển thị

- Kiểm tra các mối nối của mạng liên kết với mạng liên kết chung

Sau khi kiểm tra nếu phát hiện chỗ hư hỏng phải sửa chữa ngay Đối với

hệ thống tiếp đất: Nếu trị số điện trở tiếp đất lớn hơn so với tiêu chuẩn phải có biện pháp xử lý Việc kiểm tra và sửa chữa định kỳ phải kết thúc trước mùa dông sét của địa phương

1.1.6.3 Đánh giá nhu cầu đo điện trở của đất

Như mục 1.1.6.2, các hệ thống tiếp đất luôn phải tiến hành đo kiểm định nghiệm thu sau khi thi công, đo kiểm định kỳ và đột xuất trong quá trình khai thác hệ thống Tùy theo điều kiện, quy mô và mức độ quan trọng của công trình mà chu kỳ đo kiểm tra hệ thống tiếp đất của mỗi loại công trình yêu cầu

là khác nhau, nhưng nhìn chung, thời gian giữa hai lần kiểm tra thường không lớn hơn 1 năm

Để đánh giá được nhu cầu đo kiểm tra điện trở tiếp đất chúng ta có thể đánh giá qua số lượng và quy mô phát triển của các công trình yêu cầu phải

có hệ thống tiếp đất theo quy định

Với công trình điện, chỉ tính riêng với Công ty Truyền tải Điện 1, số lượng các công trình đường dây và trạm biến áp năm trong diện bắt buộc phải

có tiếp đất cũng tương đối lớn Theo “Niên gián Kỹ thuật Đường dây” do Phòng Kỹ thuật của Công ty Truyền tải Điện 1 lập tháng 8 năm 2011, các đơn

đó mạch đơn có chiều dài là 1.394,84 km với 3.472 cột, mạch kép có chiều dài là 1.493,96 km với 3.828 cột Với ĐZ 500 kV, tổng chiều dài tuyến mà đơn vị quản lý lên đến 1.302,1 km với 3.104 cột Ngoài ra, theo dự kiến, năm

2011 một số tuyến ĐZ 220kV và 500 kV thuộc sự quản lý của đơn vị này có tổng chiều dài là 447 km với 941 cột (bao gồm cả ĐZ 220 kV và ĐZ 500 kV) Cũng trong ngành điện, tính đến tháng 07 năm 2011, tổng số trạm biến áp mà Tổng công ty Điện lực miền Bắc quản lý vào khoảng trên 700 trạm, còn số trạm biến áp phụ tải mà đơn vị này quản lý cũng lên đến gần 40 nghìn trạm Với công trình viễn thông, mạng lưới viễn thông đã được triển khai rộng khắp trong cả nước và không ngừng tăng lên Số lượng các đài, trạm và tuyến đường dây là rất lớn Để nâng cao tính cạnh tranh trên thị trường, các nhà mạng đã không ngừng mở rộng, nâng cấp cơ sở hạ tầng Theo báo cáo của Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) gửi Bộ Thông tin và Truyền thông ngày 2 tháng 10 năm 2010, chỉ tính riêng mạng di động, tốc độ tăng trưởng của các mạng di động thuộc VNPT giai đoạn 2006- 2010 là rất lớn, từ chỗ có 3.507 trạm BTS năm 2006 thì đến năm 2009 con số này đã tăng lên thành 22.846 trạm Cũng trong năm 2009, cả Vinaphone và Mobifone đã

có được giấy phép triển khai mạng 3G và chỉ sau một thời gian ngắn đã tiến hành triển khai xây dựng mạng này Đến thời điểm báo cáo, tổng số trạm BTS của VNPT đã đạt con số trên 30.000 trạm 2G và tuy mới đi vào xây dựng được một thời gian ngắn, nhưng số trạm BTS của mạng 3G cũng đã đạt con

số 6.500 trạm Con số trạm BTS của hai mạng này đến thời điểm hiện tại cũng đã gia tăng một cách đáng kể Một nhà mạng lớn nữa trên thị trường viễn thông Việt Nam phải kể đến nữa là Tập đoàn Viễn thông Quân đội - Viettel Tuy ra đời muộn hơn nhiều so với VNPT, nhưng hiện nay đơn vị này cũng đã phát triển rất mạnh và chiếm một thị phần lớn trong ngành viễn thông Việt Nam Viettel cũng là đơn vị đã triển khai xây dựng cả mạng di động 2G

và 3G Hiện nay, tổng số trạm BTS 2G và 3G của mạng này đã lên đến con số trên trên 50.000 trạm với tổng số khoảng 200 MSC Tất cả các hệ thống này

đều yêu cầu phải được tiếp đất nghiêm ngặt và phải được đo kiểm thường xuyên theo quy định

Qua các số liệu nêu trên chúng ta có thể nhận thấy, nhu cầu đo kiểm hệ thống tiếp đất trên thực tế là rất lớn

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ NGUYÊN LÝ ĐO ĐIỆN TRỞ SUẤT VÀ ĐIỆN TRỞ TIẾP ĐẤT CỦA CÁC CÔNG TRÌNH

1.2.1 Nguyên lý đo điện trở suất của đất, điện trở tiếp đất của các công trình

1.2.1.1 Nguyên lý đo

Để thực hiện phép đo, thực hiện phép đo theo nguyên tắc mạch vòng, có nghĩa là để đo được trị số điện trở tiếp đất nào đó cần phải thiết lập được một mạch vòng

Trị số điện trở tiếp đất đo được phụ thuộc vào nhiều nhân tố khác nhau;

ví dụ, phụ thuộc vào điện trở dây nối, phụ thuộc vào điện trở tiếp đất phụ nằm trong mạch vòng được thiết lập

Các mạch vòng được thiết lập trong quá trình di chuyển máy đo từ vị trí này sang vị trí khác sẽ thay đổi, do đó trị số điện trở tiếp đất đo được thường không giống nhau ngay công trình đó chỉ có một tổ tiếp đất duy nhất hoặc các

Hình 1.5 Mạch đo điện trở tiếp đất bằng máy đo

theo nguyên tắc mạch vòng

Trong đó:

RE là điện trở tiếp đất cần đo;

Rx1, Rx2, .Rx(n-1), Rxn là các điện trở phụ trong mạch vòng được thiết lập;

+ Phép tính thể hiện trên máy đo:

Rmạch vòng = E/I (1.3) Trong đó:

E là sức điện động của máy đo, V;

I là dòng điện chảy trong mạch đo, A;

Rmạch vòng là điện trở mạch vòng, Ω

Với: Rmạch vòng = RE + Rd + (Rx1 // Rx2 // // Rx(n-1) // Rxn)

Khi Rd + (Rx1 // Rx2 // // Rx(n-1) // Rxn) << RE ta có thể xem Rmạch vòng  RE, điều đó có nghĩa là:

Rmạch vòng = RE = E

I (1.4) + Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo:

Trị số điện trở tiếp đất đo được là chính xác chỉ khi thoả mãn điều kiện:

Rd + (Rx1 // Rx2 // // Rx(n-1) // Rxn) << RE

Vậy các yếu tố ảnh hưởng đến trị số đo được có thể bao gồm:

- Trị số điện trở dây nối, Rd;

- Trị số các điện trở tiếp đất phụ trong mạch vòng được thiết lập

1.2.2 Các phương pháp đo điện trở tiếp đất

Để đo kiểm tra điện trở tiếp đất của hệ thống tiếp đất ta sẽ sử dụng các máy đo điện trở tiếp đất 3 điện cực hoặc 4 điện cực Sơ đồ đo điện trở tiếp đất của hệ thống tiếp đất được trình bày như trong hình 1.6

Hình 1.6 Sơ đồ đo điện trở tiếp đất

Để đảm bảo kết quả đo điện trở tiếp đất chính xác cần thiết phải bố trí các điện cực đo thử (các điện cực điện áp và điện cực dòng điện) ngoài vùng ảnh hưởng của điện cực tiếp đất và phải bảo đảm khoảng cách từ tiếp đất cần

đo đến điện cực điện áp bằng 62% khoảng cách từ tiếp đất cần đo đến điện cực dòng điện (đối với trường hợp bố trí các điện cực đo theo một đường thẳng)

Cách bố trí các điện cực đo thử cho trường hợp tiếp đất là một điện cực thẳng đứng được trình bày trên hình 1.6 và cho tiếp đất dưới dạng lưới hoặc nhiều điện cực được trình bày trên hình 1.7