Slide bài giảng môn An toàn điện nội dung chương 3: Hệ thống nối đất | Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Slide bài giảng môn An toàn điện nội dung chương 3: Hệ thống nối đất của Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh với những kiến thức và thông tin bổ ích giúp sinh viên tham khảo, ôn luyện và phục vụ nhu cầu học tập của mình cụ thể là có định hướng ôn tập, nắm vững kiến thức môn học và làm bài tốt trong những bài kiểm tra, bài tiểu luận, bài tập kết thúc học phần, từ đó học tập tốt và có kết quả cao cũng như có thể vận dụng tốt những kiến thức mình đã học vào thực tiễn cuộc sống. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: An toàn điện 10 tài liệu
Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 3.9 K tài liệu
Tác giả:
Preview text:
lOMoARcPSD| 36443508 Chương 3 HỆ THỐNG NỐI ĐẤT 1 lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện
Chương 3: HỆ THỐNG NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508 MỤC TIÊU
Sau khi học xong chương 3 sinh viên có khả năng:
Phân tích được ưu, nhược
điểm, tính năng và phạm vi ứng
dụng của các hệ thống nguồn nối đất chuẩn.
Có khả năng tính toán, thiết
kế, thi công hệ thống nối đất thỏa
các tiêu chuẩn hiện hành.
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 2 lOMoARcPSD| 36443508
Chương 3: HỆ THỐNG NỐI ĐẤT NỘI DUNG
3.1 Các hệ thống nối đất chuẩn
3.2 Điện trở suất của đất 3.3 Loại nối đất 3.4 Các kiểu nối đất
3.5 Điện trở nối đất
3.6 Phân tích hệ thống nối đất hiện đại 3 lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN lOMoARcPSD| 36443508
Hệ thống điện phân phối được phân loại dựa vào
cách bố trí hệ thống nối đất.
IT,TT, TN – C, TN – S, TN – CS
Chữ cái thứ I chỉ tính chất của trung tính nguồn:
T: Trung tính nguồn trực tiếp nối đất.
I : Các phần tử mang điện cách ly với đất.
Chữ cái thứ II chỉ hình thức bảo vệ: T: Nối đất trực tiếp
N: Nối trực tiếp bằng dây dẫn bảo vệ với điểm
đã nối đất của nguồn(thường là dây trung tính)
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 4 lOMoARcPSD| 36443508
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
Trong mạng TN dùng thêm 1 hoặc 2 chữ cái
để định nghĩa cách bố trí dây trung tính và dây bảo vệ:
C : Dây trung tính N và dây bảo vệ PE chung nhau thành 1 dây PEN.
S : Dây trung tính N và dây PE tách biệt nhau.
CS: Dây N và PE kết hợp trong 1 vài phần của hệ thống. lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 5
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN lOMoARcPSD| 36443508 1. Hệ thống IT: Vỏ thiết bị được nối đất riêng. Tiết diện dây PE nhỏ hơn dây N. Bình thường trên dây PE không có sụt áp. Hệ thống IT
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 6 lOMoARcPSD| 36443508
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN 1. Hệ thống IT:
Giảm ngưỡng quá áp khi xuất hiện sự cố chạm từ
cuộn cao sang cuộn hạ MBA nguồn.
Khi hư cách điện, dòng sự cố thứ nhất thường
thấp và không nguy hiểm.
Sự cố thứ 2 xảy ra trên pha khác tạo dòng ngắn mạch và gây nguy hiểm.
Cần sử dụng thiết bị vận hành khi có sự cố 2 pha
hay lắp đặt thiết bị kiểm soát cách điện. lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 7
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN lOMoARcPSD| 36443508 2. Hệ thống TT: Sơ đồ đơn giản.
Sử dụng 2 hệ thống nối đất riêng nên cần lưu ý bảo vệ quá áp.
Tiết diện dây PE có thể nhỏ hơn dây N và xác định theo dòng sự cố. Bình thường, dây PE không có sụt áp. Khi sự cố, xung điện áp trên dây PE thấp. Hệ thống TT
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 8 lOMoARcPSD| 36443508
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN 3. Hệ thống TN: a. Hệ thống TN-S
Dòng sự cố và U tiếp xúc lớn nên cần trang bị
thiết bị tự động bảo vệ ngắt nguồn khi có sự cố.
Dây PE tách biệt dây N, không nối đất lặp lại. Bình thường, không có dòng điện và sụt áp trên dây Hệ thống TN-S PE. lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 9
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN 3. Hệ thống TN: b. Hệ thống TN-C
Nối đất lặp lại đảm bảo dây PE nối đất mọi TH. lOMoARcPSD| 36443508 Dòng sự cố và Hệ thống TN-C
U tiếp xúc lớn nên cần trang bị thiết bị tự động bảo vệ
ngắt nguồn khi có sự cố.
Bình thường, vỏ thiết bị, đất và dây N có cùng U.
Khi sự cố → sụt áp nguồn, nhiễu lớn.
Khi tải không đối xứng, trong dây PE có điện.
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 10
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN lOMoARcPSD| 36443508 3. Hệ thống TN: c. Hệ thống TN-C-S
Hệ thống này kết hợp giữa TN-C(trước) và TN-S
(sau). Điểm phân dây PE từ dây PEN thường là điểm đầu của lưới. Hệ thống TN-C-S
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 11 lOMoARcPSD| 36443508
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
Phạm vi ứng dụng các hệ thống nối đất
TT :mạng điện hạn chế kiểm tra hay có thể mở rộng.
IT : yêu cầu liên tục cung cấp điện.
TN : mạng điện kiểm tra thường xuyên hay không mở rộng.
- TN-S: bắt buộc cho mạch sử dụng dây đồng có
Φ<10mm2 hay nhôm có Φ<16mm2.
- TN-C: mạch sử dụng dây đồng có Φ>10mm2 hay nhôm có Φ>16mm2. lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 12
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN lOMoARcPSD| 36443508
Phạm vi ứng dụng các hệ thống nối đất
Trong thực tế, việc chọn loại hệ thống nối đất căn
cứ vào các yêu cầu sau:
An toàn chống điện giật (TN-C, TN-S)
An toàn chống hoả hoạn(TN-S)
Bảo vệ chống quá áp (IT)
Bảo vệ chống nhiễu điện từ ( TT, TN-S)
Liên tục cung cấp điện (IT)
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 13 lOMoARcPSD| 36443508
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
Phạm vi ứng dụng các hệ thống nối đất Loại mạng điện Khuyến Có thể Không dùng s/dụng s/dụng
Mạng điện rất lớn với Rđ<10Ω TT,TN,IT
Mạng điện rất lớn với Rđ >30Ω TN TT TN-C,IT
Mạng truyền hình, truyền TN TT IT thanh lOMoARcPSD| 36443508
Mạng điện với dòng rò lớn TN (>500mA) IT,TT Mạng ngoài trời với đườ TT TN IT ng dây trên không Máy phát điện dự phòng TT IT TN
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 14 lOMoARcPSD| 36443508
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN Loại tải Khuyến Có thể Không dùng s/dụng s/dụng
Tải nhạy cảm với dòng sự cố IT TT TN lớn (động cơ…)
Tải với mức cách điện TN TT IT
thấp (lò điện, máy hàn…)
Thiết bị 1 pha sử dụng TN-C,IT điệ TT,TN-S n áp (L – N) lOMoARcPSD| 36443508 TN TT IT
Tải với mức gây nguy hiểm cao (cần trục, băng chuyền…) Máy công cụ TN-S TN-C,IT TT
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 15 lOMoARcPSD| 36443508
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN Các loại khác Khuyến Có thể Không dùng s/dụng s/dụng Mạng cấp điện từ MBA TT IT không IT có nối sao-sao có dây N dây N Công trình dễ cháy IT TN-S,TT TN-C
Mạng điện với trạm BA TT khách hàng
Mạng điện với máy biến tần TT TN,IT
Mạng điện với việc liền TT TN-S TN-C,IT
mạch nối đất không đảm bảo Thiết bị điện tử TN-S TT TN-C lOMoARcPSD| 36443508
Mạng điều khiển t/bị, cảm IT
biến PLC và t/bị chấp hành TN-S,TT
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 16
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN lOMoARcPSD| 36443508
4. Quy định về dây bảo vệ PE và PEN
Dây PE nối các vật dẫn tự nhiên và vỏ kim loại
không mang điện của các thiết bị tạo lưới đẳng áp.
Dây PE thường bọc cách điện màu vàng sọc xanh
lục. Trên dây PE không chứa thiết bị đóng cắt.
Dây PEN có chức năng của dây trung tính và dây
bảo vệ có tiết diện không nhỏ hơn dây trung tính.
Phương pháp chọn tiết diện dây PE và dây PEN: PP đơn giản hoá PP đẳng trị nhiệt
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 17 lOMoARcPSD| 36443508
3.1. CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
4. Quy định về dây bảo vệ PE và PEN
Bài tập ví dụ: Xác định tiết diện tối thiểu của
dây PE trong mạng hạ áp sử dụng cáp đơn lõi
bằng đồng, có vỏ bọc cách điện PVC. Biết dòng ngắn
mạch chạm đất I=25kA, thời gian cắt ngắn mạch của CB tC = 30ms ? Giải
Phương pháp đẳng trị nhiệt Chọn SPE = 35 mm2 lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 18
3.2. ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508
Là điện trở của khối lập phương đất mỗi cạnh 1cm có đơn vị Ωm
Biến thiên trong phạm vi rộng và phụ thuộc vào: cấu
tạo, độ ẩm đất, to, độ dính các hạt đất, muối….
Xác định theo biểu thức: a: khoảng cách 4П ρ aR = giữa các cọc (m) a 2 _ 2 a 1+ 2 2 2 2 b: chiều sâu a ( + b ) (4 a + 4b ) cọc chôn trong đất (m)
R: điện trở đất thể hiện trên máy đo điện trở theo phương pháp cũ.
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 19 lOMoARcPSD| 36443508
3.2. ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT TH a > 20b : ρ = 2 ПaR
ρ thay đổi theo mùa nên ρtt = ρ.Km
ρtt : điện trở suất tính toán
Km : hệ số thay đổi ρ (hệ số mùa)
Hình thức nối Độ sâu đặt bộ Km Ghi chú đất phận nối đất(m) Thanh đặ t 0,5 Đo vào 1,4÷1,8 nằm ngang 0,8÷1 mùa khô 1,25÷1,45 lOMoARcPSD| 36443508 Cọc đóng 0,8 1,2÷1,4 Đo vào thẳng đứng mùa mưa
Hệ số thay đổi điện trở suất của đất theo mùa Km
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 20 lOMoARcPSD| 36443508
3.2. ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT
Tính toán sơ bộ có thể dùng trị số gần đúng của
ρ cho 1 số loại đất được trình bày ở bảng dưới:
Trị số điện trở suất ρ của đất Loại đất
Giá trị điện trở suất Giá trị điện trở suất giới hạn(Ωm) khi thiết kế(Ωm) Nước biển 0,15 ÷ 0,25 0,2 Đất đen 5 ÷ 100 8 Đất sét ẩm 2 ÷ 12 10 Nước sông,ao hồ 10 ÷ 500 20 Đất pha sét 20 ÷ 200 30 lOMoARcPSD| 36443508 Đất ruộng 20 ÷ 100 40
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 21
3.2. ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT Loại đất
Giá trị điện trở suất Giá trị điện trở suất giới hạn(Ωm) khi thiết kế(Ωm) Bê tông 40 ÷ 1000 100 Đất khô 20 ÷ 1000 100 lOMoARcPSD| 36443508 Đất pha cát 300 ÷ 500 400 Than 1000 ÷ 5000 2000 Đất đá nhỏ 1000 ÷ 50000 3000 Cát 1000 ÷ 10000 3000 Đất đá lớn 10000 ÷ 50000 20000
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 22 3.3. LOẠI NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508 1. Nối đất tự nhiên
Ống dẫn nước hay vỏ bọc kim loại (không
phải ống nhiên liệu) là trang thiết bị nối đất.
Chỉ được coi là nối đất bổ sung 2. Nối đất nhân tạo
Đảm bảo R đất nằm trong giới hạn cho phép, ổn định lâu dài
Nối đất bằng cách cọc thép, thanh dẹp hình
chữ nhật dài 2÷3m đóng xuống đất 0,5÷0,8m.
Tiết diện cọc nối đất ≥48mm2 với U≤1000V
và ≥ 100mm2 với U > 1000V.
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 23 lOMoARcPSD| 36443508 3.3. LOẠI NỐI ĐẤT
Đặc điểm trang thiết bị nối đất kiểu cũ và kiểu mới Thiết bị kiểu cũ Thiết bị kiểu mới - Ống KL Φ=35÷50mm, - Cọc đồng lõi thép d=3÷5mm, l = 2÷3m Φ=13÷16mm, d = 1,4; 2,4; 3m
- Thanh thép dẹp d≥4mm, - Cọc mạ lõi thép S≥48mm2 Φ=13÷16mm, d= 1; 1,5; 3m lOMoARcPSD| 36443508
- Cáp đồng trần S≥25mm2 - Băng đồng 50mm×0,5mm
- Cáp đồng trần S≥25mm2 - Lưới đồng trần - Bản đồng trần
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 24 lOMoARcPSD| 36443508 3.3. LOẠI NỐI ĐẤT
Đặc điểm trang thiết bị nối đất kiểu cũ và kiểu mới Thiết bị kiểu cũ Thiết bị kiểu mới
- Liên kết giữa cọc và
-Liên kết giữa cọc và cáp cáp + Kẹp kim loại + Ốc xiết cáp + Hàn điện + Hàn hoá nhiệt + Hàn gió đá - Cải tạo đất - Cải tạo đất + Than + Muối
+ Hoá chất giảm điện trở đất - Bảng đồng nối đất - Bảng đồng nối đất lOMoARcPSD| 36443508 - Hộp bêtông kiểm tra
- Hộp kiểm tra nối đất bằng nối đất nhựa tổng hợp
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 25 lOMoARcPSD| 36443508
3.4. CÁC KIỂU NỐI ĐẤT Nối
đất tập trung Nối đất mạch vòng
bằng 2 lần chiều dàiBảng Cáp đồng liên kết các
cọcHàng cọc nối đất cách đồng nối
đấtKhoảng mép tường 1÷1,5m.
cáchCọc nối đấtcọc cọc → Sử dụng khi phạm vi
loại trừ hiệu ứng màn che. công trình hẹp (đô thị…) hoặc trang thiết bị có
Sử dụng nơi đất ẩm, U>1000V, I chạm đất lớn.
điện trở suất thấp, xa công trình(ngoại ô…)
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 26 lOMoARcPSD| 36443508 3.4. CÁC KIỂU NỐI ĐẤT
Thi công hệ thống nối đất cần chú ý:
Trước khi đặt xuống đất,cọc (thanh) nối đất bằng
sắt, thép phải đánh sạch gỉ, tráng kẽm(nếu cần),
không sơn hoặc dùng cọc thép bọc đồng.
Đường dây nối đất chính chôn sâu 0,5÷0,7m ở
ngoài trời và đặt trong rãnh hay nối theo tường ờ trong nhà.
Dây nối đất chính và trang thiết
bị nối với nhau thông qua bảng
đồng nối đất. Cấm nối trực tiếp trang thiết bị với dây nối đất chính. Bảng đồng nối đất lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 27
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508
1. Xác định điện trở nối đất _ a.HT nối đất đơn giản Loại điện cực Mặt cắt Mặt ngang chiếu Công thức Ghi bằng chú Cọc chôn thẳng đứng (1) L d Cọc chôn dưới đất h (1) L một khoảng h d Thanh nằm ngang d (1) trên mặt đất L d L Thanh nằm (2) ngang chôn dướ h i d L d đất một khoảng h
Ghi chú: (1) d << L, (2) d << 4h << L/h lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 28
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508
1. Xác định điện trở nối đất _ a.HT nối đất đơn giản Loại điện cực Mặt cắt Mặt ngang chiếu Công thức Ghi bằng chú Hai cọc nằm ngang (2) chôn dưới đấ h t một d khoảng h L/2 h Ba cọc nằm ngang d (2) L/3 chôn dưới đất một khoảng h Bốn cọc nằm ngang L/4 h chôn dưới đất một (2) khoảng h d lOMoARcPSD| 36443508
Ghi chú: (2) d << 4h << L/h
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 29 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT
1. Xác định điện trở nối đất _ a.HT nối đất đơn giản Loại điện cực Mặt cắt Mặt ngang chiếu Công thức Ghi bằng chú Sáu cọc nằm (2) ngang chôn dướ h i đấ t một khoảng h L/6 d Tám cọc nằm ngang chôn dướ h i (2) đấ t một khoảng h L/8 d lOMoARcPSD| 36443508 Bản KL tròn đường Bản KL hình kính D chôn dướ h vuông cạnh i a thì đấ t một khoảng h D=1,13a (3)
Ghi chú: (2) d << 4h << L/h , (3) d << a << L/h
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 30 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT
1. Xác định điện trở nối đất
a. Hệ thống nối đất đơn giản (1cọc nối đất) Vùng
có điện trở suất đất cao, diện tích lắp đặt nối đất bị
hạn chế có thể sử dụng hệ thống nối đất với chiều
dài cọc đạt đến 20m hoặc hơn.
Đất có cấu tạo 2 lớp với ρ khác nhau thì điện trở cọc nối đất thẳng 1 d đứng là: ρ1, ρ2:
RC= 2П[ h1 + (L - h) ρ12 ] ln( 4 L) ρ điện trở lOMoARcPSD| 36443508
suất lớp đất trên và dưới (Ωm) h: bề dầy của
L: chiều dài cọc nối đất (m) lớp đất trên (m)
d: đường kính cọc nối đất (m)
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 31 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508
1. Xác định điện trở nối đất
b. Hệ thống nối đất hỗn hợp
HT nối đất gồm n cọc chôn rC:điện trở một thẳng
đứng: RC=rC/(n.ηC) cọc nối đất HT nối đất gồm
thanh(dây) n: số cọc nối đất nằm ngang nối các cọc
chôn rt: điện trở thanh thẳng đứng: Rth= rt / ηth dây
HT nối đất gồm các cọc và ηc,ηth: hệ số sử thanh
(dây) kết hợp: dụng cọc và thanh
RC, Rth: điện trở hệ RC.Rth thống cọc và RTH = RC +Rth thanh (dây) nối đất
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 32 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508
2. Phương pháp và dụng cụ đo điện trở nối đất
a. Phương pháp Ampere kế và Volt kế
Khoảng cách giữa cọc đất E, cọc dò S và cọc phụ H là 20m. Dùng G U Meas A I MBA cách ly cung cấp V I E S ES H
nguồn điện áp xoay chiều
có thể thay đổi giá trị vào 2 đầu cọc E RE = I.Umeas R R R E S H và cọc S. 20 m 20 m lOMoARcPSD| 36443508
Điện trở nối đất cần đo:
PP này dùng để đo điện PP volt kế – Ampere kế
trở nối đất có giá trị nhỏ.
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 33 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508
2. Phương pháp và dụng cụ đo điện trở nối đất
b. Phương pháp máy đo với cọc phụ và cọc dò C2 H P2 S P1 ES C1 L E/C1 S/P2 H/C2
Sử dụng máy đo với cọc phụ và cọc dò Cọc dò Cọc phụ
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 34 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508
2. Phương pháp và dụng cụ đo điện trở nối đất
b. Phương pháp máy đo với cọc phụ và cọc dò ≥ R > R b X R C R C R C R X R X R b R X ~ d R R C b R b
d: đường chéo lớn nhất của bề dày mặt đất chôn HT nối đất
Cách bố trí khoảng cách giữa điểm dò và điểm phụ
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 35 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508
2. Phương pháp và dụng cụ đo điện trở nối đất
c. Phương pháp dùng máy đo không sử dụng U I Đo điệ R R R n trở của 1 cọc trong 1 R R 2 3 n-1 n hệ thống nối đất 1 1 1 R=U/I ; ( + + )-1 R 1 = … + ,n R R 1 R 2 n cọc phụ và cọc dò
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 36 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508 3. Ví dụ tính toán
a. Ví dụ 1: Xác định R của hệ thống nối đất như
hình dưới. Biết điện trở suất của đất vào mùa khô là 200 Ωm? Hộp kiểm Cáp nối đất Cáp đồng trần Mối hàn S=50mm 2 Đấ t nền 5 m 6 m Cọc thép bọc đồng L=3m, Φ=16mm
Hệ thống nối đất 5 cọc dãy tra nối đất
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 37 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508 3. Ví dụ tính toán a. Ví dụ 1:
Điện trở nối đất 1cọc: r = 53,6(Ω) C
Điện trở hệ thống 5 cọc:Áp dụng công thức:Với số cọc
n=5, tỷ số a/l = 6/3, tra bảng
RC = rC/(n.ηC) = 53,6/(5.0,81) = 13,2(Ω)
Cáp đồng trần tiết diện 50mmĐiện trở nối đất của cáp
đồng trần có tổng chiều 2 => đường kính d=8mm dài Lt =
4×6=24m, chôn sâu so với mặt đất h=0,5m: rÁp dụng
công thức:t = 16,8(Ω) => Rth = rt / ηth = 16,8/0,86 = 19,5(Ω)
Điện trở nối đất toàn hệ thống: lOMoARcPSD| 36443508 RC.Rth RTH = RC +Rth = 7,9(Ω)
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 38 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508 3. Ví dụ tính toán
b. Ví dụ 2: Thiết kế hệ thống nới đất có điện trở
nối đất Rđ<10Ω. Biết ρđ = 200 Ωm (đo vào mùa mưa)? Cọc thép bọc đồng L=3m, Φ=16mm Cáp đồng trần S= 50mm2 h=0,8m
Điện trở suất tính toán: ρ ρ = = tt .K 200.1, 3 m = 260(Ωm)
Hệ thống nối đất 5 cọc vòng lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 39
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508 3. Ví dụ tính toán b. Ví dụ 2:
Điện trở nối đất 1 cọc: rC = 69,7(Ω) Tra bảng => η
Áp dụng công thức:C = 0,81
Điện trở của hệ thống 5 cọc: RC = 17,2(Ω)
Điện trở nối đất của cáp đồng trần có tổng chiều dài
Lt = 4×6=24m, chôn sâu so với mặt đất h=0,8m: Áp dụng công thức:R = 22,3(Ω) th
Điện trở nối đất R .R C th = = 9,7(Ω) TH R toàn hệ thống: R + R C th lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 40
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508 3. Ví dụ tính toán 6m c. Ví dụ 3: 7m 2m Thiết kế hệ thống
nối đất cho px có chiều dài 20m, rộng 10m, ρ=150Ωm?
Cọc thép bọc đồng Cáp
và cọc chôn sâu dưới đất 0,8m.L=3m, Φ=16mm
Điện trở suất tính toán:Cáp đồng trần ρ
tt =S = 35 mm ρ.Km = 150.1,4 = 210(Ωm2 ) Cáp đồng trần
Điện trở nối đất 1 cọc: rC = 52,2(Ω)S = 50 mm2 lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 41
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508 3. Ví dụ tính toán c. Ví dụ 3:
Với n = 12, a/l = 6/3 = 2, tra bảng => ηC=0.68
Điện trở hệ thống 12 cọc: RC = 6,4 (Ω)
Điện trở của cáp đồng trần d=8mm(S=50mm2) có tổng
chiều dài Lt = 24×2+14×2=76m, chôn sâu so với mặt đất h=0,5m: rt = 6,37(Ω) Áp dụng công thức:Tra
bảng tìm được η=> Rth = rt R C.R th / η = 9,7(Ω) th th =0= 16,7(Ω),38 R + R lOMoARcPSD| 36443508
Điện trở nối đất RTH = toàn hệ thống: C th
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 42 lOMoARcPSD| 36443508
3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT lOMoARcPSD| 36443508 3. Ví dụ tính toán d. Ví dụ 4:
Tính điện trở nối đất của một cọc nối đất có chiều dài
L=30m, đường kính d=0,1m, chôn ở khu vực có lớp đất
trên với ρ1 = 2000 Ωm và chiều dầy h=10m, lớp đất dưới với ρ2 = 750 Ωm ? Áp dụng công thức: 1 d
RC= 2П[ h1 + (L - h) ρ12 ] ln( 4 L) ρ => RC = 35,6 (Ω)
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 43 lOMoARcPSD| 36443508
3.6. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT HIỆN ĐẠI
Nối đất truyền thống tuy dễ làm nhưng hiệu quả
không cao và gặp một số hạn chế sau:
Điện trở nối đất không giảm theo số lượng cọc.
Muối dễ hoà tan trong nước → Rđ không ổn định
đòi hỏi phải kiểm tra, bảo trì định kỳ. Liên kết các
bộ phận nối đất bằng ốc xiết tuy đơn giản nhưng
không đảm bảo bền về dẫn điện.
Không giảm giá trị tổng trở hệ thống nối đất do
không giảm được thành phần dung kháng.
=> Các nhược điểm trên có thể khắc phục nhờ ứng
dụng các thiết bị, vật liệu, công nghệ mới. lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 44
3.6. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT HIỆN ĐẠI lOMoARcPSD| 36443508
1.Thiết bị, vật liệu và công nghệ mới: a. Điện cực nối đất: R(Ω) Cọc thép bọc đồng Φ= 23mm Φ=13mm, 16mm, Φ= 23mm có độ 16mm dẫn điện tốt, chống ăn mòn cao, bền trong kết nối 12 ,5% và lắp đặt. L(m) Đường kính cọc Quan hệ R=f(L,Φ)
chọn theo độ bền cơ học và chiều dài thường không quá 3m.
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 45 lOMoARcPSD| 36443508
3.6. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT HIỆN ĐẠI
1.Thiết bị, vật liệu và công nghệ mới:
a. Điện cực nối đất:
Việc sử dụng cọc dài L > L L 2 1 1 α quá 3m đượ
c xem xét trong => β< α L các trườ 2 ng hợp sau:
Lớp đất trên có điện β trở suất lớn. Diện tích triển khai hệ thống nối đấ
t bị hạn chế.Gradient điện thế theo L lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 46
3.6. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT HIỆN ĐẠI lOMoARcPSD| 36443508
1.Thiết bị, vật liệu và công nghệ mới:
b. Liên kết giữa các bộ phận nối đất: Ốc xiết Hàn hoá nhiệt CADWELD - Tản dòng hiệu quả
- Không hư và giảm chất
lượng theo thời gian - Không bị ăn mòn
- Chịu được sự cố lặp lại
- Thiết bị nhẹ, không đòi hỏi
nguồn ngoài, không đắt. Hàn Cadweld
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 47 lOMoARcPSD| 36443508
3.6. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT HIỆN ĐẠI
1.Thiết bị, vật liệu và công nghệ mới:
c. Hoá chất giảm điện trở đất:
C/ty Erico Lighting Technologies
cung cấp các loại hoá chất giảm Rđ:
EEC và GEM nhằm làm cho Rđ≤10Ω như yêu cầu.
Gồm ion kim loại có tính dẫn điện
cao , hoá chất giữ độ ẩm và hoá chất kết dính lOMoARcPSD| 36443508
Điện trở đất giảm 50÷90% khi hóa
chất được cho vào các vùng có ρ cao như đất sét hoặc cát.
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 48 lOMoARcPSD| 36443508
3.6. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT HIỆN ĐẠI
1.Thiết bị, vật liệu và công nghệ mới:
c. Hoá chất giảm điện trở đất: Ưu điểm:
- Bền vững, không cần bảo trì (không bị ăn mòn
do phản ứng với muối hay hoá chất) - Giữ R ở giá trị ổn định
- Không bị phân huỷ hay mục rữa
- Thích hợp cho việc lắp đặt ở nơi đất khô hay bùn
- Không phụ thuộc sự hiện diện của nước để duy trì tính dẫn điện lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 49
3.6. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT HIỆN ĐẠI lOMoARcPSD| 36443508
1.Thiết bị, vật liệu và công nghệ mới: d. Cọc hoá chất :
Nơi có điện trở suất đất quá cao và diện tích
cho việc thi công lắp đặt bị hạn chế → có thể sử
dụng cọc hoá chất để điện trở nối đất thấp.
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 50 lOMoARcPSD| 36443508
3.6. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT HIỆN ĐẠI
1.Thiết bị, vật liệu và công nghệ mới:
e. Máy đo điện trở nối đất hiện đại:
Hiển thị màn hình LCD
Tầm đo rộng và độ chính xác cao ±2%
Có thể đo Rđ bằng phương pháp 2 cọc hoặc 4 cọc
Đo từng phần tử với sự trợ giúp của BI và BU
Tự động hoá quá trình đo
Tự nhận biết kết nối dây đo và kết nối nó với đất
Bù trừ điện trở dây đo → KQ chính xác với R nhỏ
Chức năng lưu dữ liệu và in kết quả ra giấy lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 51
3.6. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT HIỆN ĐẠI lOMoARcPSD| 36443508 2. Phần mềm phụ trợ:
Các thông số ngõ vào: ρđ ,L
và Φ của cọc/thanh/dây nối đất,
số lượng cọc, bề rộng, bề dài, đường kính hố chôn
Kết quả tính toán: R nối đất,
số lượng hoá chất Gem cần sử dụng Phần mềm GEM 3.1
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 52 lOMoARcPSD| 36443508
3.6. PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT HIỆN ĐẠI 2. Phần mềm phụ trợ:
Chức năng phần mềm GEM
- Tính R nối đất của một và nhiều cọc khi có/ không
hoá chất giảm điện trở Gem
- Tính R nối đất của thanh(dây) nối các cọc bố trí
theo đường thẳng khi có/ không Gem
- Tính R nối đất của thanh(dây) nối các cọc bố trí
theo mạch vòng khi có/ không Gem
- Hướng dẫn lắp đặt hệ thống nối đất chôn thẳng đứng và chôn nằm ngang lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 53 lOMoARcPSD| 36443508 54 lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện
Tiết diện dây PE và dây PEN Tiết diện dây pha Tiết diện Tiết diện Tiết diện dây Sph(mm2) dây PE dây PEN nối đất Cu Al
PP đơn <16 <16 SPE=Sph SPEN=Sph giản I 10mm2(Cu) S t PE= K hoá <25 SPE=16m 16mm2 (Al) m2 (Có BV cơ) 25, 35 SPEN=Sph/2 16mm2 cho Cu 35 10mm2(Cu) hay thép mạ 25mm2 (Al) (chỉ có BV chống >35 >35 SPE=Sph/2 ăn mòn) lOMoARcPSD| 36443508 PP Bất kì kích 25mm2 _ Cu đẳng trị cỡ nào 50mm2 _ thép nhiệt S PE= mạ (không có 2 t K BV trên)
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 55 Giá trị K cho dây PE lOMoARcPSD| 36443508 Q (B+20) θ – θ K = c I (1 + f i n ρ ) 20 B + θ i
QC : nhiệt dung trên một đơn vị thể tích của VL dây dẫn (J/oC.mm3)
B : giá trị nghịch đảo của điện trở suất dây dẫn ở
0oC ρ20 : điện trở suất dây dẫn ở 20oC
(Ω.mm) θi : nhiệt độ ban đầu của dây dẫn
(oC) θf : nhiệt độ cuối cùng của dây dẫn
(oC) In : dòng điện định mức của dây dẫn (A)
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 56 lOMoARcPSD| 36443508 Giá trị K cho dây PE Giá trị K(A.s-0.5/mm2) Vỏ bọc cách điện PVC XLPE, EPR
Nhiệt độ cuối cùng(0C) 160 250
Dây bọc không đặt chung với
Nhiệt độ ban Nhiệt độ ban cáp đầ đầ u 30oC u 30oC Đồng 143 176 Nhôm 95 116 Thép 52 64
Dây dẫn trong cáp nhiều lõi NĐBĐ 30o NĐBĐ 30o C C Đồng 115 143 lOMoARcPSD| 36443508 Nhôm 76 94
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 57 lOMoARcPSD| 36443508
Đo điện trở và điện trở suất củađất S/P2 H/C2 E/C1 ES/P1 E : Cọc đất Cọc đất Cọ C c ọc phụ trung Cọc dò ES : Cọc trung gian gian S : Cọc dò H : Cọc phụ
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 58 lOMoARcPSD| 36443508
Hệ số sử dụng ηC, ηth Tỷ số a/l
a: khoảng cách giữa các cọc l : chiều dài cọc 1 2 3 Số cọc chôn thẳng đứng ηC η η η η η th C th C th lOMoARcPSD| 36443508 I. Các cọc đặt 3 0,78 0,80 0,86 0,92 0,91 0,95 thành dãy: 4 0,74 0,77 0,83 0,87 0,88 0,92 5 0,70 0,74 0,81 0,86 0,87 0,90 6 0,63 0,72 0,77 0,83 0,83 0,88 10 0,59 0,62 0,75 0,75 0,81 0,82 15 0,54 0,50 0,70 0,64 0,78 0,74 20 0,49 0,42 0,68 0,56 0,77 0,68 30 0,43 0,31 0,65 0,46 0,75 0,58
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 59
Hệ số sử dụng ηC, ηth lOMoARcPSD| 36443508 Tỷ số a/l
a: khoảng cách giữa các cọc l : chiều dài cọc 1 2 3 Số cọc chôn thẳng đứng ηC η η η η η th C th C th 4 0,69 0,45 0,78 0,55 0,85 0,70 II. Các cọc đặt theo 6 0,62 0,40 0,73 0,48 0,80 0,64 chu vi mạch 0,58 0,36 0,71 0,43 0,78 0,60 8 vòng: 0,55 0,34 0,69 0,40 0,76 0,56 10 0,47 0,27 0,64 0,32 0,71 0,47 20 0,43 0,24 0,60 0,30 0,68 0,41 30 0,40 0,21 0,56 0,28 0,66 0,37 50 0,38 0,20 0,54 0,26 0,64 0,35 70 0,35 0,19 0,52 0,24 0,62 0,33 100 lOMoARcPSD| 36443508
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 60
Hệ số sử dụng ηC, ηth Số cọc chôn thẳng đứ ng 1 2 3 η C ηth ηC ηth ηC ηth
I. Các cọc đặt 3 0,78 0,80 0,86 0,92 0,91 0,95 thành dãy: 4
0,74 0,77 0,83 0,87 0,88 0,92 5 0,70 0,74 0,81 0,86 0,87 0,90 6 0,63 0,72 0,77 0,83 0,83 0,88 10 0,59 0,62 0,75 0,75 0,81 0,82 15 0,54 0,50 0,70 0,64 0,78 0,74 20 0,49 0,42 0,68 0,56 0,77 0,68 30 0,43 0,31 0,65 0,46 0,75 0,58 lOMoARcPSD| 36443508 Tỷ số a/l a: khoảng
cách giữa các cọc l : chiều dài cọc
Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM _ Bài giảng môn An toàn điện 61