Nối đất và chống sét

I t= *ckt dmΣ *ckt tra theo đ−ờng cong

Nối đất và chống sét

12.1 Khái niệm về nối đất:

Đòng điện đi qua cơ thể con ng−ời gây nên những tác hại nguy hiểm: gây bỏng; giật; tr−ờng hợp nặng có thể gây chết ng−ời.

Về trị số, dòng điện từ 10 mA trở lên là nguy hiểm và từ 50 mA trở lên th−ờng dẫn đến tai nạn chết ng−ời. Điện trở cơ thể cong ng−ời thay đổi trong giới hạn rất rộng, phụ thuộc vào tình trạng của da, diện tích tiếp xúc với điện cực, vị trí điện cực đặt vào ng−ời, thời gian dòng điện chạy qua, điện áp giữa các điện cực và nhiều yếu tố khác. Khi điện trở của ng−ời nhỏ (khoảng 800 ữ 1000 Ω) chỉ cần 1 điện áp 40 ữ 50 V cũng đủ gây nguy hiểm cho tính mạng con ng−ời.

Ng−ời bị tai nạn về điện tr−ớc hết là do chạm phải những phần tử mang điện, bình th−ờng có điện áp. Để ngăn ngừa hiện t−ợng này, cần đặt những rào đặc biệt ngăn cách con ng−ời với các bộ phận mang điện đó. Xong ng−ời bị tai nạn về điện cũng có thể là do chạm phải các bộ phận của TB điện bình th−ơng không mang điện nh−ng lại có điện áp khi cách điện bị hỏng (nh− sứ cách điện, vỏ ĐC điện, các giá thép đặt thiết bị điện .v…). Trong tr−ờng hợp này, để đảm bảo an toàn, có thể thực hiện bằng cách nối đất tất cả những bộ phận bình th−ờng không mang điện, nh−ng khi cách điện hỏn có thể có điện áp.

Khi có nối đất, qua chỗ cách điện chọc thủng và thiết bị nối đất sẽ có dòng điện ngắn mạch một pha với đất và điện áp đối với đất của vỏ thiết bị bằng:

U_đ = I_đ . R_đ

Trong đó: I_đ - dòng điện 1 pha chạm đất.

R_đ - điện trở nối đất của trang TB nối đất

Tr−ờng hợp ng−ời chạm phải có TB. có điện áp, dòng điện qua ng−ời xác định theo biểu thức: ng d d ng

R

R

I

I

=

Bởi Rđ << Rng nên Ing << Iđ . Tuy nhiên nếu Iđ khá lớn thì dòng qua ng−ời vẫn là nguy hiểm: _d ng d ng

I

R

R

I = .

Từ (2) nhận thấy rằng nếu thực hiện nối đất để có R_đ đủ nhỏ → có thể đảm bào cho dòng I_ng qua ng−ời không nguy hiểm nữa.

Khái niệm về điện trở đất::

Trang bị nối đất bao gồm điện cực nối đất và các dây dẫn nối các điện cực trực tiếp d−ới đất. Ngoài ra dây dẫn nối giữa các bộ phần cần nối với hệ thống nối đất (gồm điện cực + thanh dẫn nối đặt trong đất).

Khi dòng ngắn mạch xuất hiện do cách điện của TB. bị hỏng. Dòng ngắn mạch I_N sẽ qua vổ TB. theo dây nối đất xuống điện cực và chạy tản vào trong đất (HV). Trên HV ta thất đ−ờng cong phân bố điện thế trên mặt đất. mặt đất tại chỗ đặt điện cực ( điểm 0) có điện thế cao nhất (ϕ_đ ) → càng xa điện cực điện thế càng giảm dần và tại điểm a & a’ cách khoảng 15 ữ 20 m thì điện thế nhỏ tới mức không đáng kể và đ−ợc coi bằng không.

ĐN: “ Điện trở nối đất là điện trở của khối đất nằm giữa điện cực và mặt có điện thế bằng không”.

Nếu bỏ qua điện trở nhỏ của dây dẫn nối và điện cực thì điện trở đất đ−ợc xác định theo biểu thức: d d d

I

U

R =

U_d - điện áp của trang bị nối đất.

Id - dòng ngắn mạch (dòng điện trong đất). Khái niệm về điện áp tiếp xúc:

Nếu tay ng−ời tiếp xúc với vỏ TB. (bị hỏng cách điện) thì điện áp tiếp xúc nghĩa là điện áp giữa tay và chân ng−ời bằng:

U

=ϕ

−ϕ

ϕ₁ - Điện thế tại chỗ ng−ời đứng. Khái niệm về điện áp b−ớc:

Khi ng−ời đến gần thiết bị hỏng cách điện thì điện áp giữa 2 chân (giả thiết 2 chân không cùng 1 điểm) sẽ có 2 điện thế khác nhau → tạo thành điện áp gọi là điện áp b−ớc.

ĐC _U đ R_đ 17ữ20 m ϕ₂ 17ữ20 m 0 ^a’ a U_tx ϕđ ϕ₁ Uđ

U

=ϕ

−ϕ

Để tăng an toàn, tránh U_tx và U_b lớn nguy hiểm đến con ng−ời, ng−ời ta sẽ dùng các hình thức nối đất phức tạp với sự bố trí thích hợp các điện cực trên diện tích đặt thiết bị điện và mạch vòng xung quanh TB. (HV).

Thực hiện nối đất ở mạng hạ áp:

Trong cá mạng 4 dây 380/220 V có điểm trung tính trực tiếp nối đất thì vỏ TB. có thể đ−ợc nối trung tính (vì trung tính đã đ−ợc nối đất). Ph−ơng án chỉ đ−ợc phép dùng nếu tất cả các phụ tải đều là TB. ba pha → U0 = 0. (tức l−ới không có nhiều thiết bị 1 pha). Tuy vậy không phải lúc nào cũng an toàn vì nếu mất trung tính từ tram các TB. vẫn có thể làm việc bình th−ờng (PA này chỉ −u điểm là rẻ và dễ thực hiện). Khi yêu cầu cao về an toàn ng−ời ta sử dụng hệ thông nối đất riêng cho các TB, hoặc hệ thống nối đất lập lại (tức là dây trung tính ngoài việc nối đất ở trạm rồi lại cần phải nối đất thêm cả ở phân x−ởng hoặc tại thiết bị).

Yêu cầu nối đát trong PX; các trạm biến áp; PP:

Tất cả các đế máy, vỏ máy điện, các bộ truyền động của TB. điện, khung sắt, bảng phân phối, bảng điều khiển, các kết cấu kim loại của thiết bị phân phối trong nhà và ngoài trời, hàng rào kim loại ngăn cách phần mang điện, vỏ đầu cáp, các TB. chống sét, cột sắt của đ−ờng dây tải điện, của sắt các trạm BA, trạm PX .v.v…

Không yêu cầu nối đất::

Đối với các TB. xoay chiều điện áp ≤ 280 V hoặc một chiều ≤ 440 V nếu các TB. này đặt trong nhà và ở nơi khô ráo.

Các thiết bị điện áp 127 V xoay chiều và 110 V một chiều đặt trong nhà không cần phải nối đất. Trừ tr−ờng hợp ở những nơi có khả năng đẽ nổ hoặc cháy.

12.2 Cách thực hiện và tính toán trang bị nối đất: