2.3. Tính tốn nối đất bảo vệ
2.3.4. Phương pháp tính tốn hệ thống nối đất
Phương pháp này áp dụng cho việc tính tốn hệ thống nối đất trung tính
nguồn máy biến áp và tính tốn hệ thống nối đất bảo vệ. Có hai phương pháp nối đất là: nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo.
* Nối đất tự nhiên:
Nối đất tự nhiên là sử dụng các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại
khác đặt trong đất (trừ các ống dẫn nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy), các kết
cấu kim loại của cơng trình nhà cửa có nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp
Trong một số trường hợp khơng có các điều kiện để thực hiện được nối
đất tự nhiên thì phải sử dụng phương pháp nối đất nhân tạo.
* Nối đất nhân tạo:
Nối đất nhân tạo thường được thực hiện bằng cọc thép, thanh thép, thanh thép dẹp hình chữ nhật hay thép góc dài từ 2m ÷ 3m đóng sâu xuống lịng đất sao cho phần đầu các cọc cách mặt đất một khoảng từ 0,5m ÷ 0,7m.
Để chống ăn mịn kim loại thì ta thường chọn các ống thép, các thanh cái
dẹp hay thép góc có chiều dày ≥4mm.
Thực tế nối đất tự nhiên khó bảo đảm tốt được các quy phạm của điện trở nối đất, vì thế ta thường sử dụng phương pháp nối đất nhân tạo hoặc kết hợp cả hai phương pháp.
* Trình tự tính tốn nối đất:
Bước 1: Xác định điện trở nối đất cho phép (Rđcp) của hệ thống cần nối đất bảo vệ.
Bước 2: Xác định điện trở của nối đất có tính đến sự ảnh hưởng của các yếu
tố khác (tra bảng 2.8 và bảng 2.9) theo biểu thức sau: .
đtt đ
Trong đó: đlà điện trở suất của đất (vùng chôn cọc nối đất).
là hệ số thời tiết.
Bảng 2.8: Bảng tra hệ số thời tiết tiêu biểu
Kiểu nối đất Độ chôn sâu của hệ thống nối đất
Hệ số thời tiết Ghi chú
Thanh nằm ngang 0,8÷1 1,25÷1,45 Số nhỏ mùa khô
Bảng 2.9: Bảng giá trị điện trở suất của một số loại đất phổ biến Loại đất Giá trị điện trở suất 104 (.cm) Loại đất Giá trị điện trở suất 104 (.cm)
Sỏi đá vụn 20 Cát 7 Cát pha 3 Đất cát 0.6 Đất đen 1,0÷1,5 Đất sét cát 1 Đất mùn 0,4
Bước 3: Chọn loại nối đất và kiểu liên kết các cọc nối đất để tính điện trở nối
đất cần thiết thông qua bảng 2.10.
Bảng 2.10: Bảng tra cách tính điện trở nối đất
Loại cọc Cách bố trí Cơng thức tính Ghi chú
Cọc trịn đóng sâu dưới đất R= + đ : Điện trở suất tính tốn ℎ = ℎ + 1 2⁄ ℎ ≥ 0,5m Thép L đóng sâu trong đất R= + : Điện trở suất tính tốn ℎ ≥ 0,5m Thanh dẹp chôn ngang = ln . 1⁄ ≥0,5m ℎ
Bước 4: Xác định số cọc lý thuyết: = đ đ
Trong đó: Rđ là điện trở nối đất.
Rđcp là điện trở nối đất cho phép.
Tùy theo hình thức bố trí các qcọc mà ta xác định chu vi của khu vực bố trí các cọc tiếp địa, sau đó tiến hành phân bố và xác định khoảng cách giữa các cọc tiếp địa theo biểu thức: a =
tt L N
Trong đó: L là tổng chiều dài phân bố cọc tiếp địa.
A: Khoảng cách giữa hai cọc.
Từ đó ta xác định được tỷ số a/l (l là chiều dài cọc tiếp địa), thường ta chọn tỷ số a/l=1 hoặc =2.
Bước 5: Tính tốn các cọc thực tế cần sử dụng theo biểu thức: = đ
đ .
Với ttlà hệ số sử dụng ứng với số cọc vừa tính, tra bảng 2.11.
Bảng 2.11: Bảng tra hệ số ttTỷ lệ Đặt các cọc theo hàng Đặt các cọc thành mạch vịng kín Tỷ lệ Đặt các cọc theo hàng Đặt các cọc thành mạch vịng kín Số cọc lý thuyết tt Số cọc lý thuyết tt 1 3 0,76÷ 0,80 3 0,66÷ 0,72 5 0,67÷ 0,72 5 0,58÷ 0,65 10 0,56÷ 0,62 10 0,52÷ 0,57 15 0,51÷ 0,56 15 0,44÷ 0,51 20 0,47÷ 0,50 20 0,38÷ 0,43 2 3 0,85÷ 0,88 3 0,76÷ 0,80 5 0,79÷ 0,83 5 0,71÷ 0,75 10 0,72÷ 0,77 10 0,66÷ 0,70 15 0,66÷ 0,73 15 0,61÷ 0,65 20 0,65÷ 0,70 20 0,55÷ 0,64
Bước 6: Tính chiều dài và độ chơn sâu của thanh ngang liên kết các cọc nối
đất với nhau thành hệ thống hoàn chỉnh. Với hiều dài của thanh nối là: L = l; độ chôn sâu của thanh nối là : ℎ = ℎ + ⁄2.
Bước 7: Tính điện trở của thanh nối: tra bảng 2.10, ta tính được điện trở của thanh nối ngang theo biểu thức sau: = ln
.
Bước 8: Tính điện trở nối đất tổng thể của các cọc và thanh nối là:
= đ.
đ.
Trong đó: là điện trở nối đất của thanh nối ngang.
So sánh điện trở nối đất cho phép nếu: < thì thỏa mãn điểu kiện. Nếu > thì ta phải tính tốn lại.
* Kiểm tra hệ thống nối đất sau tính tốn:
Sau khi tính tốn hệ thống nối đất xong, ta tiến hành thử nghiệm và kiểm tra
điện trở yêu cầu cần thiết cua hệ thống nối đất.
Trong quá trình làm việc chất lượng của hệ thống nối đất có thể giảm do ảnh
hưởng của nhiều yếu tố như độ ẩm, tác động cơ học, ăn mịn hóa học …Vì thế, phải
tiến hành kiểm tra đo đạc điện trở nối đất, đánh giá chất lượng của tồn hệ thống trong q trình sử dụng.
Hệ thống nối đất phải được kiểm tra sau khi lắp đặt trước khi đưa vào sử dụng và kiểm tra định kỳ trong quá trình sử dụng, thời hạn kiểm tra như sau:
- Hai năm một lần khi thiết bị được bố trí nơi ít nguy hiểm.
- Một năm một lần khi thiết bị được bố trí ở nơi đặc biệt nguy hiểm.
Nội dung kiểm tra:
- Kiểm tra bằng trực quang: kiểm tra lại các mối nối, các dây nối đất, những chỗ đưa dây vào đất, đỡ vào giá. Với hệ thống mới lắp đặt phải kiểm tra các điện cực trước khi lắp.
- Đo điện trở nối đất: kiểm tra giá trị điện trở nối đất cửa hệ thống có thỏa mãn
điều kiện cho phép không: xem lại bản vẽ lắp đặt và trị số yêu cầu của hệ thống nối đất, kiểm tra mạch nối của hệ thống, đo điện trở nối đất của hệ thống.
Ngoài hệ thống nối đất lặp lại và nối đất trực tiếp thì trong các phân xưởng, xí nghiệp, nhà máy… để tăng thêm hiệu quả an toàn cho người lao động, chúng ta cần thực hiện nối đất không để bảo vệ các thiết bị.