Các vấn đề về tính toán nối đất

Bảo vệ nối đất 8.1 Một số khái niệm, định nghĩa Hệ thống nối đất – tập hợp cực tiếp địa dây nối đất có nhiệm vụ truyền dẫn dòng điện xuống đất Hệ thống nối đất bao gồm nối đất tự nhiên nối đất nhân tạo Cực tiếp địa – Cọc kim loại dạng tròn, ống thép góc, dài 2÷ mét đóng sâu đất Các cọc nối với giằng phương pháp hàn Hệ thống nối đất tự nhiên – hệ thống thiết bị, cơng trình ngầm kim loại có sẵn lịng đất cấu kiện bê tông cốt thép, hệ thống ống dẫn kim loại, vỏ cáp ngầm v.v Hệ thống nối đất nhân tạo – hệ thống bao gồm cực tiếp địa thép đồng nối liên kết với ngang Phân biệt hai dạng nối đất nối đất làm việc nối đất bảo vệ Hệ thống nối đất làm việc – hệ thống nối đất mà có mặt điều kiện tối cần thiết để thiết bị làm việc bình thường, ví dụ nối đất điểm trung tính máy biến áp, nối đất thiết bị chống sét v.v Hệ thống nối đất bảo vệ – hệ thống nối đất với mục đích loại trừ nguy hiểm có tiếp xúc người với phần tử bình thường khơng mang điện bị nhiễm điện bất ngờ ngun nhân Ví dụ nối đất vỏ thiết bị, nối đất khung, bệ máy v.v 8.2 Phân tích đặc điểm q trình phân tán dịng điện đất Khi có cố chạm đất, dòng điện truyền vào đất qua đầu cực tiếp xúc tỏa hướng Giả thiết đầu tiếp xúc có dạng hình cầu đường kính D Mật độ dịng điện vào đất mật độ dịng điện tính đơn vị diện tích nửa bề mặt hình cầu Sc/2, xác định theo biểu thức: j= Id 2I I = d2 = d S c πD 2π rc , A/m2 (8.1) 149 rc- bán kính cực tiếp địa Ở điểm cách trục tiếp địa khoảng x, mật độ dòng điện là: jx = Id , A/m2 2π x (8.2) Cường độ điện trường điểm là: Ex = jx ρ = Id dx Id ρ , V/m; 2π x x rc Hình 8.1 Quá trình phân tán dòng điện đất phân bố điện (8.3) Trong ϕmax Id- dịng điện chạy đất, A; ρ - điện trở suất đất, Ω.m Id ϕ(x) x 20m 20m Độ rơi điện áp dải đất dx: dϕ x = E x dx (8.4) Điện điểm xét: ∞ ∞ I ρ dx I ρ ϕ x = ∫ dϕ x = d ∫ = d 2π x x 2π x x (8.5) Biểu thức (8.5) phương trình Hypebol Giá trị điện cực đại cực tiếp địa (ứng với bán kính cực tiếp địa rc) xác định: ϕ max = Id ρ 2π rc (8.6) Vùng đất cách cực tiếp địa 20 mét trở lên coi vùng điện zero, có ϕ=0 UtxM Ub UtxN O M N 150 Hình 8.2 Đặc tính điện dòng điện chạy đất gây So sánh giá trị điện áp tiếp xúc điểm khác nhau, người đứng vị trí M N (hình 8.2), ta thấy U txM < UtxN, điều thể qua biểu thức: UtxM = ϕmax- ϕM (8.7) UtxN = ϕmax- ϕN Nếu điểm N nằm cách vị trí đặt hệ thống nối đất 20 mét ϕN=0, điện áp tiếp xúc có giá trị lớn (U txN=ϕmax) Phân tích đặc tính điện hình 8.2 ta rút số nhận xét sau : - Khi người vị trí gần với nơi đặt tiếp địa giá trị điện áp bước cao ; - Người vị trí gần điểm tiếp địa mà chạm vào vỏ thiết bị điện áp tiếp xúc nhỏ so với trường hợp đứng vị trí xa (UtxM