CHƯƠNGIV:BẢO VỆ NỐI ĐẤT
4.2.1. Thiết bị điện có điện áp dưới 1000 V.
Khi dùng bảo vệ nối đất trong thiết bị điện áp dưới 1000V cần xác định chế độ làm việc của dây trung tính. Khi trung tính cách điện với đất thì ở mạng điện náy dùng bảo vệ nối đất mới thuận lợi. Nếu trung tính trực tiếp nối bảo vệ nối đất được thay thế bằng bảo vệ nối dây trung tính. Bảo vệ nối dây
trung tính là thực hiện nối các bộ phận không mang điện với dây trung tính, dây trung tính này được nối đất ở nhiều chỗ. Bảo vệ nối dây trung tính thay cho bảo vệ nối đất trong các mạng 4 dây điện áp thấp 380/220V và 220/110V. Nếu trung tính của các mạng điện có trung tính trực tiếp nối đất.
ý nghĩa của việc thay thế này xuất phát từ việc bảo vệ nối đất trong các mạng điện áp dưới 1000V khi trung tính nối đất không đan\mr bảo an toàn.
Khi dùng bảo vệ nối dây trung tính, dây trung tính này được nối với đầu nguồn và nối đất lặp lại tring từng đoạn của mạng của mạng điện ( nối đất lặp lại).
Bảo vệ nối dây trung tính không thể dùng được nếu dây trung tính không nối đất vì nếu xảy ra chạm đất tại chỗ nào đấy sẽ làm cho vỏ nối thiết bị với dây trung tính có điện áp gần bằng điện áp pha.
Điện trở nối đất làm việc cần thực hiện nhỏ hơn 4Ω sẽ hạn chế điện áp với dây trung tính với đất khi có xâm nhập của điện áp cao sang điện áp thấp cũng như lúc xảy ra chạm đất của một pha nào đấy ở phía hạ áp.
Phải nối đất lặp lại trong mạng điện vì các lý do sau.
Giảm điện áp của dây trung tính đối với đất nếu xảy ra chạm vỏ thiết bị. Giảm nhẹ chế độ sự cố trong trường hợp dây trung tính bị đứt.
Nếu không dùng nối đất lặp lại và xảy ra hiện tượng chạm vỏ thiết bị ở sâu chỗ đứt, mạch khép kín của dòng điện sự cố đã xét không còn nữa và bây giờ điện áp của tất cả thiết bị sau chỗ đứt bằng điện áp pha.
Quy trình cho phép lấy tiết diện dây trung tính bằng 50% dây pha, còn tiết diện dây dùng nối thiết bị điện đến dây trung tính bằng 1/3 dây pha cung cấp cho thiết bị.
4.2.2.Tính toán trang bị nối đất.
Có hai loại nối đấat là nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo
+ Nối đất tự nhiên là sử dụng các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại khác đặt trong đất( trừ các ống nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy), các kết
cấu của công trình nhà cửa có nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất… làm trang bị nối đất.
Khi xây dựng trang bị nối đất cần tận dụng các vật liệu tự nhiên có sẵn. Điện trở nối đất này được xác định bằng cách đo thực tế tại chỗ hay dựa vào các tài liệu để tính gần đúng.
Nối đất nhân tạo thường được thực hiện bằng các cọc thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật, hay thép góc dài 2-3m đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt đất khoảng 0,5- 0,8m.
Để chống ăn mòn kim loại, các ống thép và thanh thép dẹt hay thép góc có chiều dày không nên nhỏ hơn 4mm.
Dây nối đất có tiết diện thoả mãn độ bền cơ khí và độ ổn định nhiệt, chịu được dòng điện cho phép lâu dài.
Điện trở của trang bị nối đất không được bé hơn các giá trị đã quy định trong các quy phạm.
Điện trở nối đất chủ yếu được xác định bằng điện trở suất của đất, hình dạng kích thước của điện cực và độ chôn sâu trong đất.
Điện trở suất của đất phụ thuộc vào thành phần, mật độ, độ ẩm và nhiệt độ của đất và chỉ có thể xác định chính xác bằng cách đo lường. Các trị số gần đúng của điện trở suất của đất ϕđất tính bằng Ωcm như sau:
Bảng 4.1: Điện trở suất của đất
Đất sét, đất sét lẫn sỏi 104
Đất vườn, đất ruộng 0,4104
Đất bùn 0,2104
Cát (7-10)104
Đất lẫn cát (3-5)104
Điện trở suất của đất không luôn cố định trong năm và thay đổi do ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ của đất. Do vậy điện trở của trang bị nối đất cũng thay đổi. Vì vậy trong tính toán nối đất như dùng điện trở suất tính toán
là trị số lớn nhất trong năm.
ϕtt=Kϕđocủađất (4.1)
Trong đó: K- là hệ số tăng cao, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu ở nơi xây dựng trang bị nối đất.
Bảng 4.2: Hệ số K hiệu chỉnh tăng cao điện trở suất của đất.
Loại cọc nối đất Loại đất Đất rất ướt Đất ướt trung bình Đất khô
Các thanh dẹt nằm ngang trong đất 6,5 5 4,5
Thanh dẹt chôn nằm ngang ở độ sâu
0,5-0,8m. 3 2 1,6
Cọc đóng thang đứng ở độ sâu ≥ 0,8m 2 1,5 1,4 Tính toán nối đất nhân tạo.
Điện trở nối đất nhân tạo thực hiện khi nối đất tự nhiên đo được không thoả mãn với điện trở nối đất cho phép lớn nhất cho phép [R]maxcủa trang bị nối đất. Khi đó điện trở nối đất nhân tạo được tính theo công thức.
Rnhântạo = [ ] [ ]max max. R R R R tnh tnh − (4.2)
Điện trở nối đất nhân tạo gồm hệ thống cọc thẳng đứng ( điện cực thẳng đứng) và thanh nằm ngang (điện cực nằm ngang) được xác định theo công thức. Rnhântạo = d ng ng d R R R R − . (4.3) Trong đó: Rd- điện trở khuyếch tán của hệ thống cọc thẳng đứng
Rng- điện trở khuyếch tán của hệ thống cọc nằm ngang. Các công thức tính điện trở khuyếch tán của các cọc khác nhau cho trong bảng 10- 2 ( Cung cấp điện).
ảnh hưởng của màn che giữa các cọc. Trong trường hợp này, ta có hệ số sử dụng của điện cực thẳng đứng ηđ và điện cực ngang ηng.
Các hệ số sử dụng của các cọc thẳng đứng và của điện cực ngang cho trong bảng 10-3 ( Cung cấp điện).
Điện trở khuếch tán của n cọc có xét đến ảnh hưởng của màn che tính theo công thức sau.
d d d n R R η1 = (Ω) (4.4)
Trong đó: R1d- điện trở của 1 cọc hay 1 điện cực thẳng đứng. ηđ - hệ số sử dụng của các điện cực thẳng đứng.
Điện trở khuếch tán của thanh ngang nối giữa các điện cực đứng.
Rng= ng ng R η ' (Ω) (4.5) Trong đó: R'
ng- điện trở khuyếch tán của thanh nối chưa xét đến ảnh hưởng của màn che.
ηng- hệ số sử dụng của thanh nối nằm ngang.