CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CHỐNG SÉT, NỐI ĐẤT
2.1.2. Thiết bị hệ thống nối đất
Có hai loại nối đất là nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo.
2.1.2.1. Nối đất tự nhiên
Nối đất tự nhiên là trang thiết bị nối đất sử dụng các ống dẫn nước chôn ngầm trong đất hay các ống bằng kim loại khác đặt trong đất (trừ các ống nhiên liệu lỏng và khí dễ cháy, nổ), các kết cấu kim loại của công trình nhà cửa có nối đất, các vỏ bọc kim loại của cáp đặt trong đất.
Khi xây dựng trang bị nối đất cần phải tạn dụng các vật nối đất tự nhiên sẵn có.
Tuy nhiên hiện nay nhằm tăng tốc độ an toàn và do các trang thiết bị nối đất tự nhiên không được kiểm tra chặt chẽ về chất lượng nên nối đất tự nhiên chỉ được coi là nối
66
đất bổ sung chứ không phải là nối đất chính. Điện trở nối đất tự nhiên đựơc xác định bằng cách đo thực tế tại chỗ hay dự theo các tài liệu để tính toán gần đúng.
2.1.2.2. Nối đất nhân tạo
Nối đất nhân tạo được sử dụng để đảm bảo giá trị điện trở nối đất nằm trong giá trị cho phép và ổn định trong thời gian dài.
Nối đất nhân tạo thường được thực hiện bằng các cọc thép, thanh thép dẹt hình chữ nhật hay hình thép góc dài (2 ÷ 3) m đóng sâu xuống đất sao cho đầu trên của nó cách mặt đất từ (0,5 ÷ 0,8) m.
Các thanh thép dẹt chiều dài không nhỏ hơn 4 m và tiết diện không nhỏ hơn 48mm2 cho các thiết bị có điện áp đến 1000 V và không nhỏ hơn 100 mm2 với trang thiết bị có điện áp lớn hơn 1000 V.
Đặc điểm các trang thiết bị kiểu cũ và kiểu mới được biểu diễn trong bảng 3-1.
2.1.2.3. Các kiểu nối đất
Tùy theo cách bố trí các điện cực nối đất mà phân biệt nối đất tập trung hay nối đất mạch vòng.
*, Nối đất tập trung: thường dùng nhiều cọc đóng xuống đất và nối với nhau bằng các thanh ngang hay cáp đồng trần. Khoảng cách giữa các cọc thường bằng hai lần chiều dài cọc để loại trừ hiệu ứng màn che. Trong trường hợp khó khăn về mặt bằng thi công thì khoảng cách này không nên nhỏ hơn chiều dài cọc. Nối đất tập trung thường dùng nơi đất ẩm, điện trở suất thấp, ở xa công trình. (hình 3-2).
Bảng 3-1. Đặc điểm của trang thiết bị nối đất kiểu cũ và kiểu mới
Thiết bị kiểu cũ Thiết bị kiểu mới
- ễng kim loại ỉ = 35ữ50 mm
d = 3÷5 mm, l = 2÷3 m - Thanh thép dẹt 4mm ≤ d 48 mm2 ≤ S - Cáp đồng 25 mm2 ≤ S
- Cọc đồng lừi thộp ỉ =13ữ50 mm, d = 1,4; 2,4 và 3 m - Cọc mạ lừi thộp ỉ =13ữ50 mm, d = 1; 1,5 và 3 m - Băng đồng 50 mm x 0,5 mm
- Cáp đồng trần 25 mm2 ≤ S - Lưới đồng trần
- Bản đồng trần.
- Liên kết giữa cọc và cáp + Kẹp kim loại
+ Hàn điện + Hàn gió đá
- Liên kết giữa cọc và cáp + Ốc xiết cáp
+Hàn hóa nhiệt
67 - Cải tạo đất
+ Than + Muối
- Cải tạo đất
+Hóa chất giảm điện trở đất: không ăn mòn điện cực, không bị phân hủy theo thời gian, ổn định điện trở đất
- Bảng đồng nối đất - Hộp kiểm tra nối đất
* Nối đất mạch vòng: các điện cực nối đất được đặt theo chu vi công trình cần bảo vệ (cách mép ngoài từ 1÷1,5)m khi phạm vi công trình rộng. Nối đất mạch vòng còn đặt ngay trong khu vực công trình. Nối đất mạch vòng nên dùng ở các trang thiết bị có điện áp trên 1000 V, dòng điện chạm đất lớn.
Về vấn đề thi công hệ thống nối đất cần chú ý đến các điểm sau:
* Các cọc nối đất (thanh nối đất) bằng sắt hay thép trước khi đặt xuống đất đều phải đánh sạch gỉ, không sơn. Ở nơi có khả năng ăn mòn kim loại, phải dùng sắt tráng kẽm hay cọc thép bọc đồng.
* Đường dây nối đất chính đặt ở ngoài nhà phải chôn sâu 0,5 ÷ 0,6 m, ở trong nhà đặt trong rãnh hoặc đặt nối theo tường, sao việc kiểm tra trang thiết bị được thuận tiện.
* Dây nối đất chính được nối vào bảng đồng nối đất, các trang thiết bị điện được nối với bảng đồng nối đất bằng một đường dây nhánh. Cám mắc nối tiếp các trang thiết bị điện vào dây nối đất chính.
Hình 3-2. Nối đất tập trung đặt xa công trình
1. Hệ thống cọc nối đất 2. Cáp liên kết chính 3. Cáp nối vỏ máy 4. Thiết bị
Hình 3-3. Nối đất mạch vòng 1. Hệ thống cọc nối đất 2. Cáp liên kết chính 3. Cáp nối vỏ máy 4. Thiết bị
68 2.1.3. Tính toán tiếp đất
Việc tổ chức tiếp đất cho thiết bị được thực hiện bằng trạm tiếp đất trung tâm và các tiếp đất cục bộ, dây nối giữa tiếp xúc trung tâm với tiếp xúc cục bộ.
Trạm tiếp đất trung tâm được đặt ở nơi có khả năng tiếp đất tốt, nhất là những nơi có nước chảy qua và thuận lợi cho việc nối các tiếp đất cục bộ vào. Trạm tiếp đất trung tâm cần có hai hệ thống để dự phòng cho nhau trong thời gian sửa chữa.
Tiếp đất cục bộ có thể dạng tấm, thép thanh hoặc thép ống chôn sâu trong đất.
Để có điện trở tiếp đất đủ nhỏ cần phải sử dụng cọc tiếp đất có bề mặt diện tích tiếp xúc với đất đủ lớn và dây nối vỏ với cọc thiết bị có tiết diện đủ lớn. Cọc tiếp đất cần chôn ở chỗ đất đá có độ ẩm cao. Ở những nơi khô cần dùng cọc tiếp đất có chiều dài 1,5 m chôn sâu trong đất 1,4 m, đường kính ống tối thiểu 30 mm. Những nơi ẩm ướt có thể dùng các tấm tiếp đất có diện tích lớn hơn 0,6 mm2. Dây nối cọc tiếp đất cục bộ với mạng tiếp đất chung có tiết diện 50 mm2. Để giảm điện trở tiếp đất chúng ta nối các cọc tiếp đất cục bộ với nhau và với mạng tiếp đất chung.
Để tính toán tiếp đất chúng ta sử dụng công thức tính toán điện trở tiếp đất của các vật tiếp đất thường dùng thể hiện trong bảng 3-2.
Đối với xí nghiệp tuyển khoáng, điện trở tiếp đất cho phép khi thực hiện mạng tiếp đất chung cho cả mạng cao áp và hạ áp không vượt quá 4 Ω; điện áp tiếp xúc cho phép [Utx] = 40 V. Vòng tiếp đất trung tâm có thể bố trí ngay ở cạnh trạm biến áp phân phối của xí nghiệp. Với những phân xưởng riêng lẻ bố trí cạnh trạm biến áp phân phối phân xưởng.
Bảng 3-2
TT Dạng tiếp đất Hình dạng Công thức tính toán Điều kiẹn ứng dụng 1 Cọc hoặc ống
chôn sâu bằng mặt đất
I >> d, nếu dùng thép góc có bản b thì d=0,95b 2 Cọc hoặc ống
chôn sâu trong
đất ( sai số 0-10%)
I >> d;
t0≥0,5m, nếu thép góc bản b thì d=0,95b 3 Thanh dẹt hoặc
tròn chôn sâu
I >> 4h nếu thanh tròn có
l
d
d l t0
t h
b l
69
trong đất đường kính d
thì b=2d
4 Tấm đặt
nghiêng trong đất hoặc nước
Ví dụ: Tính toán mạng tiếp đất chung cho cả mạng trung áp 6 kV và mạng hạ áp có vòng tiếp đất trung tâm bố trí cạnh trạm biến áp phân phối của phân xưởng tuyển khoáng có các số liệu ban đầu như: Tổng chiều dài dây dẫn trên không 6 kV: Ltk = 2,5 km, chiều dài cáp Lcap = 500 m. Khoảng cách từ trạm biến áp phân phối đến thiết bị hạ áp 0,4 kV xa nhất L0,4 = 900 m trong đó đường dây trên không AC-50 dài 700 m, cáp hạ áp ГРШС 3x 35 + 1x10 dài 200 m.
Tính toán thiết kế:
Dòng chạm đất một pha trong mạng 6 kV được xác định theo công thức thực nghiệm (2-21):
Điện trở cho phép của mạng tiếp đất để đảm bảo điều kiện an toàn đối với mạng cao áp:
Ω
Điện trở cho phép của mạng tiếp đất để đảm bảo điều kiện [Rz] ≤ 4 Ω dùng chung cho cả cao và trung áp :
Ω
Trong đó điện trở Rd(0,4) gồm điện trở dây nối tiếp đất đoạn dây trên không dài
0,7 km lây bằng dây AC-50 bằng ; Điện trở dây cáp
0,4 kV dài 200 m bằng 0,37 Ω.
Vòng tiếp đất trung tâm gồm các cọc tiếp đất bằng ống thép có đường kính d = 5,8 cm, dài l = 300 cm, khoảng cách giữa các cọc a = 600 cm; Dây nối giữ các cọc có đường kính d = 1cm; Ống và thanh nối chôn sâu trong đất h = 50 cm; Điện trở suất của đất ρ = 0,6. 104 Ω.cm. Điện trở tản của một cọc:
Ω
Số cọc cần thiết khi kể đến hệ số sử dụng của cọc:
t