4.1 Cơ sở lý thuyết
4.1.1 khái niệm chung
- Bảo vệ nối đất là một trong những biện pháp bảo vệ an toàn cơ bản đã được áp dụng từ lâu. Bảo vệ nối đất là nối tất cả các phần kim loại của thiết bị điện hoặc của các kết cấu kim loại mà có thể xuất hiện điện áp khi cách điện bị hư hỏng với hệ thống nối đất.
4.1.2 Mục đích:
- Bảo vệ nối đất nhằm bảo vệ an toàn cho người khi người tiếp xúc với thiết bị đã bị chạm vỏ bằng cách giảm điện áp trên vỏ thiết bị xuống một trị số an toàn.
=> Chú ý: Ở đây ta hiểu chạm vỏ là hiện tượng một pha nào đó bị hỏng cách điện và có sự tiếp xúc điện với vỏ thiết bị
4.1.3 Các hình thức nối đất
4.1.3.1 Nối đất tập trung
- Là hình thức dùng một số cọc nối đất tập trung trong đất tại một chổ, một vùng nhất định phía ngoài vùng bảo vệ.
- Nhược điểm của nối đất tập trung là trong nhiều trường hợp nối đất tập trung không thể giảm được điện áp tiếp xúc và điện áp đến giá trị an toàn cho người.
4.1.3.2 Nối đất mạch vòng
- Để khắc phục nhược điểm của nối đất tập trung người ta sử dụng hình thức nối đất mạch vòng. Đó là hình thức dùng nhiều cọc đóng theo chu vi và có thể ở giữa khu vực đặt thiết bị điện
4.1.3.3 Lĩnh vực áp dụng của bảo vệ nối đất:
- Bảo vệ nối đất được áp dụng với tất cả các thiết bịcó điện áp U>1000V lẫn thiết bị có điện áp <1000V tuy nhiên trong mỗi trường hợp là khác nhau. ▪ Đối với các thiết bị có điện áp U >1000V thì bảo vệ nối đất phải được áp
dụng trong mọi trường hợp, không phụ thuộc vào chế độ làm việc của trung tính và loại nhà cửa.
▪ Đối với các thiết bị có điện áp U<1000V thì việc có áp dụng bảo vệ nối đất hay không là phụ thuộc vào chế độ làm việc của trung tính. Khi trung tính cách điện đối với đất thì phải áp dụng bảo vệ nối đất còn nếu trung tính nối đất thì thay bảo vệ nối đất bằng biện pháp bảo vệ nối dây trung tính.
4.1.4 điện trở nối đất, điện trở suất của đất
4.1.4.1 Điện trở nối đất
- Đi n tr n i đ t hay đi n tr c a h th ng n i đ t bao g m:ệ ở ố ấ ệ ở ủ ệ ố ố ấ ồ
▪ Đi n tr t n c a v t n i đ t hay nói chính xác h n là đi n tr t n ệ ở ả ủ ậ ố ấ ơ ệ ở ả
c a môi trủ ường đ t xung quanh đi n c c. Đó chính là đi n tr c a ấ ệ ự ệ ở ủ
đ t đ i v i dòng đi n đi t v t n i đ t vào đ t.ấ ố ớ ệ ừ ậ ố ấ ấ
▪ Đi n tr c a b n thân c c n i đ t (đi n c c n i đ t).ệ ở ủ ả ự ố ấ ệ ự ố ấ
▪ Đi n tr c a dây d n n i đ t t các thi t b đi n đ n các v t n i ệ ở ủ ẫ ố ấ ừ ế ị ệ ế ậ ố
đ t.ấ
- Do n i ố đ t dùng ấ v t ậ li u kim lo i có tr s đi n d n ệ ạ ị ố ệ ẫ l n h n nhi u ớ ơ ề
so v i đi n d n ớ ệ ẫ c a đ t nên đi n tr b n thân c a v t n i đ t ủ ấ ệ ở ả ủ ậ ố ấ
thường được b qua. Nh v y khi nói đ n đi n tr n i đ t, ch y u ỏ ư ậ ế ệ ở ố ấ ủ ế
là nói đ n đi n tr t n c a v t n i đ t.ế ệ ở ả ủ ậ ố ấ
- Đi n tr c a đ t đệ ở ủ ấ ược xác đ nh b ng công th c:ị ằ ứ
- Trong đó: Uđ là đi n áp đo đệ ược trên v thi t b có n i đ t khi ch m vỏ ế ị ố ấ ạ ỏ
có dòng đi n đi vào đ t là Iệ ấ đ.
⇨ Qua phân tích trên ta có đi n tr c a đ t ph thu c r t nhi u vào ở ệ ở ủ ấ ụ ộ ấ ề
đi n tr c a đ t đ i v i dòng đi n ệ ở ủ ấ ố ớ ệ đi t v t n i đ t ừ ậ ố ấ vào đ t mà ấ
đi n tr c a đ t l i ph thu c vào đi n tr su t c a đ t t i n i đ t ệ ở ủ ấ ạ ụ ộ ệ ở ấ ủ ấ ạ ơ ặ
n i đ t.ố ấ
4.1.4.2 Điện trở suất của đất
- Đi n tr tr su t c a đ t ( ) thệ ở ở ấ ủ ấ ρ ường được tính b ng đ n v Ω.m hay ằ ơ ị
Ω.cm
- Do thành ph n ph c t p c a đi n tr su t nên đi n tr su t c a đ t ầ ứ ạ ủ ệ ở ấ ệ ở ấ ủ ấ
được thay đ i trong m t ổ ộ ph m vi ạ r t ấ r ng. Th c t cho th y r ng ộ ự ế ấ ằ
đi n tr su t ph thu c vào các y u t chính sau:ệ ở ấ ụ ộ ế ố
▪ Thành ph n c a đ t: Thành ph n c a đ t khác nhau thì có đi n tr ầ ủ ấ ầ ủ ấ ệ ở
su t khác nhau. Đ t ch a nhi u mu i, axít thì có đi n tr su t nh .ấ ấ ứ ề ố ệ ở ấ ỏ
▪ Đ m: Đ m nh hộ ẩ ộ ẩ ả ưởng r t l n đ n đi n tr su t c a đ t. ấ ớ ế ệ ở ấ ủ ấ Ở
tr ng thái hoàn toàn khô ráo có th xem đi n tr su t c a đ t ạ ể ệ ở ấ ủ ấ
b ng vô cùng. Khi t l đ m t 15% ằ ỉ ệ ộ ẩ ừ tr lên thì nh hở ả ưởng đ n ế
đi n tr c a đ t không đáng k . Tuy nhiên, lúc đ m l n h n 70-ệ ở ủ ấ ể ộ ẩ ớ ơ
80% đi n tr đ t có th tăng lên. Đ m càng tăng thì càng ệ ở ấ ể ộ ẩ ρ
gi m.ả
▪ Nhi t đ : Khi nhi t đ h xu ng quá th p sẽ làm cho đ t nh b ệ ộ ệ ộ ạ ố ấ ấ ư ị
▪ Đ nén c a đ t: T c là đ t có độ ủ ấ ứ ấ ược nén ch t hay không, đ t ặ ấ được nén ch t t c là m t đ l n nên c a đ t gi m.ặ ứ ậ ộ ớ ρ ủ ấ ả
- Đi n tr su tc a đ t không ph i làm t tr s nh t đ nh trong năm mà ệ ở ấ ủ ấ ả ộ ị ố ấ ị
thay đ i theo mùa do nh hổ ả ưởng c a đ m và nhi t đ c a đ t. Do ủ ộ ẩ ệ ộ ủ ấ
đó làm cho c a h th ng n i đ t cũng thay đ i. Vì v y trong ρ ủ ệ ố ố ấ ổ ậ tính toán n i đ t ngố ấ ười ta ph i dùng khái ni m đi n tr su t tính toán ả ệ ệ ở ấ
c a đ t, đó là tr s l n nh t trong năm.ủ ấ ị ố ớ ấ ρ tt = Km.ρ
- Trong đó:
▪ ρ: Tr s đi n tr su t đo tr c ti p đị ố ệ ở ấ ự ế ược.
▪ Km: H s tăng cao hay h s mùaệ ố ệ ố
4.1.5 Các quy định về điện trở nối đất tiêu chuẩn
- Đi n tr n i đ t an toàn c a h th ng không đệ ở ố ấ ủ ệ ố ượ ớc l n h n các tr sơ ị ố
n i đ t tiêu chu n đã đố ấ ẩ ược quy đ nh trong các quy ph m c th :ị ạ ụ ể Đ i v i các thi t b đi n áp > 1000V có dòng ch m đ t l n (>500A) nhố ớ ế ị ệ ạ ấ ớ ư
các thi t b đi n m ng đi n có đi n áp t 110kV tr lên thì đi n tr ế ị ệ ở ạ ệ ệ ừ ở ệ ở
n i đ t tiêu chu n:ố ấ ẩ
Rđ ≤ 0,5Ω
Đ i v i các thi t ố ớ ế b ị đi n ệ trong các m ng có đi n áp ạ ệ U< 1000V có trung tính cách đi n thì đi n tr n i đ t t i m i th i đi m trong năm ệ ệ ở ố ấ ạ ọ ờ ể
không quá 4Ω.
Riêng v i các thi t b nh mà công su t t ng c a máy phát đi n ho cớ ế ị ỏ ấ ổ ủ ệ ặ
4.1.6 Tính toán cho hệ thống nhà biệt thự
+ Nối đất an toàn
Nối đất làm việc theo quy định phải nhỏ hơn hoặc bằng Ryc ≤4. Hệ thống nối đất dùng mạch vòng gồm n cọc chôn đứng dưới đất ở độ sâu 0,8m được hàn nối với nhau bằng 1 thanh hình chữ nhật.
Để đảm bảo an toàn cho hệ thống chọn phương án nối đất là cọc và thanh, chọn cọc thép tròn mạ đồng có đường kính dc = 16mm, dài l = 2.5m, các cọc chôn cách nhau khoảng a = 5m.