Tỏc dụng của nối đất là nhằm tản cỏc dũng điện sự cố trong hệ thống điện vào đất và giữ cho điện ỏp ở cỏc phần tử bị sự cố thấp . Dũng điện sự cố cú thể hiểu là : phúng điện cỏch điện, rũ rỉ điện ra vỏ thiết bị, phúng điện do sột đỏnh .
Khi cú trang bị nối đất, dũng điện ngắn mạch do cỏch điện của thiết bị với vỏ bị hư hỏng, dũng điện sột … sẽ theo dõy nối đất xuống cỏc điện cực và chạy tản vào trong đất. Khi đú thiết bị và tại cỏc điểm của đất ở lõn cận sẽ xuất hiện điện ỏp phõn bố như hỡnh vẽ :
ϕ,U
a Ub
b
Rđ
l
20m 20m
Hỡnh1:Phõn bố điện thế trờn đất và điện ỏp bước(Ub).
Từ hỡnh vẽ trờn, cú thể thấy càng xa bộ phận nối đất điện ỏp càng giảm và cú thể xem điện ỏp cú thể hoàn toàn bằng khụng ở điểm đủ xa bộ phận nối đất. ( thụng thường là ngoài 20m ) . Độ gốc của đường cong phõn bố điện ỏp phụ thuộc vào điện dẫn của đất.Điện dẫn của đất càng lớn ( cú nghĩa là điện trở suất của đất càng nhỏ ) thỡ đường cong càng thoải và điểm cú điện ỏp bằng khụng càng xa .
Điện trở suất của đất phụ thuộc vào đặc tớnh của nú, vào nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng điện phõn … chứa trong đất. Điện trở suất sẽ cú giỏ trị lớn nhất vào mựa đụng khi đất lạnh và mựa hố khi đất khụ . Trước khi thiết kế nối đất phải đo điện trở suất của đất. Thụng thường đo điện trở suất của đất vào mựa đất ấm, cũn việc tăng điện trở khi đất bị quỏ khụ sẽ được tớnh bằng hệ số hiệu chỉnh.
Điện trở nối đõt ( hay gọi điện trở tản ) được xỏc định là tỷ số giữa điện ỏp của bộ phận nối đất so với điểm cú điện ỏp bằng khụng, với trị số dũng điện qua bộ phận nối đất .
Giỏ trị của điện trở nối đất phụ thuộc vào kết cấu, quy mụ của hệ thống nối đất và điện trở suất của đất .
Đối với điện cực đơn, tại thời điểm cú dũng điện tản trong đất nếu tay người hoặc bộ phận nào đú của cơ thể người chạm vào vỏ của thiết bị thỡ điện ỏp tiếp xỳc UTX là điện ỏp giữa chỗ chạm của cơ thể người với chõn người được xỏc định :
UTX = φd - φ
Trong đú : φd là điện thế lớn nhất tại điểm 0.
Φ : là điện thể tại điểm trờn mặt đất chỗ chõn người đứng.
Khi cú người đi đến gần điểm sự cố thỡ xuất hiện điện ỏp bước giữa hai chõn Ub :
Trong đú : φ1 là điện thế tại điểm 1. Φ2 là điện thế tại điểm 2
Để tăng tớnh an toàn , trỏnh UTX,, Ub cũn khỏ lớn người ta dựng hai hay nhiều điện cực, bố trớ thớch hợp trong diện tớch đặt thiết bị . Thụng thường là nối đất hỡnh vũng xung quanh thiết bị.
Lưu ý khi nhiều điện cực đấu song song, giữa chỳng sẽ xuất hiện hiện tượng màn chắn hiệu quả nối đất khụng cao và sẽ khụng kinh tế .