Lý do chính của sự cần thiết phải nối đất trong mạng điện là an toàn. Khi tất cả các bộ phận kim loại của thiết bị điện được nối đất, thì ngay cả trong trường hợp cách điện bị hỏng, các điện áp nguy hiểm sẽ không được tạo ra trên vỏ của nó, chúng sẽ được ngăn chặn bằng hệ thống nối đất đáng tin cậy.
Nhiệm vụ cho hệ thống nối đất
Nhiệm vụ chính của hệ thống an ninh hoạt động theo nguyên tắc nối đất:
- An toàn tính mạng con người, chống điện giật. Cung cấp một đường dẫn thay thế cho dòng điện khẩn cấp để tránh gây hại cho người dùng.
- Bảo vệ các tòa nhà, máy móc và thiết bị trong điều kiện mất điện để các bộ phận dẫn điện tiếp xúc của thiết bị không có khả năng gây chết người.
- Bảo vệ chống quá áp do sét đánh có thể dẫn đến điện áp cao nguy hiểm trong hệ thống phân phối điện hoặc do con người vô ý tiếp xúc với đường dây cao thế.
- Ổn áp. Có nhiều nguồn điện. Mỗi máy biến áp có thể được coi là một nguồn riêng biệt. Chúng phải có sẵn một điểm đặt lại âm chung.năng lượng. Trái đất là bề mặt dẫn điện duy nhất như vậy cho tất cả các nguồn năng lượng, vì vậy nó đã được chấp nhận làm tiêu chuẩn chung cho sự giảm dòng điện và điện áp. Nếu không có những điểm chung như vậy thì việc đảm bảo an ninh cho toàn hệ thống điện nói chung là vô cùng khó khăn.
Yêu cầu hệ thống mặt đất:
- Nó phải có một đường dẫn thay thế để dòng điện nguy hiểm chạy qua.
- Không có khả năng nguy hiểm trên các bộ phận dẫn điện tiếp xúc của thiết bị.
- Phải đủ trở kháng thấp để cung cấp đủ dòng điện qua cầu chì để cắt điện (<0, 4 giây).
- Nên có khả năng chống ăn mòn tốt.
- Phải có khả năng tiêu tán dòng ngắn mạch cao.
Mô tả hệ thống nối đất
Quá trình nối các bộ phận kim loại của dụng cụ, thiết bị điện với đất bằng thiết bị kim loại có điện trở nhỏ được gọi là nối đất. Khi nối đất, các bộ phận mang dòng điện của các thiết bị được nối trực tiếp với đất. Nối đất cung cấp một đường trở lại cho dòng điện rò rỉ và do đó bảo vệ thiết bị hệ thống điện khỏi bị hư hỏng.
Khi thiết bị xảy ra sự cố, dòng điện mất cân bằng ở cả ba pha của thiết bị. Nối đất phóng dòng sự cố xuống đất và do đó khôi phục sự cân bằng hoạt động của hệ thống. Các hệ thống phòng thủ này có một số lợi thế, chẳng hạn như loại bỏquá áp thông qua phóng điện xuống đất. Việc nối đất đảm bảo an toàn cho thiết bị và nâng cao độ tin cậy của dịch vụ.
Phương pháp Zeroing
Nối đất nghĩa là nối phần chịu lực của thiết bị với đất. Khi hệ thống xảy ra lỗi, một tiềm năng nguy hiểm sẽ được tạo ra trên bề mặt bên ngoài của thiết bị và bất kỳ người hoặc động vật nào vô tình chạm vào bề mặt đó đều có thể bị điện giật. Zeroing phóng dòng điện nguy hiểm xuống đất và do đó vô hiệu hóa cú sốc dòng điện.
Nó cũng bảo vệ thiết bị khỏi bị sét đánh và cung cấp đường phóng điện từ bộ chống sét lan truyền và các thiết bị dập tắt khác. Điều này đạt được bằng cách kết nối các bộ phận của cây với đất bằng dây dẫn hoặc điện cực nối đất tiếp xúc gần với đất, được đặt một khoảng cách thấp hơn mặt đất.
Sự khác biệt giữa nối đất và nối đất
Một trong những điểm khác biệt chính giữa nối đất và nối đất là khi nối đất, phần dẫn điện mang điện được nối với đất, trong khi khi nối đất, bề mặt của các thiết bị được nối với đất. Các điểm khác biệt khác giữa chúng được giải thích bên dưới dưới dạng bảng so sánh.
Biểu đồ so sánh
| Khái niệm cơ bản để so sánh | Nối đất | Zeroing |
| Định nghĩa | Phần dẫn điện nối với đất | Vỏ thiết bị kết nối với đất |
| Vị trí | Giữa thiết bị trung tính và nối đất | Giữa hộp thiết bị và mặt đất, được đặt dưới mặt đất |
| Tiềm năng bằng không | Không có | Có |
| Bảo vệ | Bảo vệ thiết bị lưới điện | Bảo vệ người khỏi bị điện giật |
| Con đường | Đường quay trở lại mặt đất hiện tại được chỉ định | Xả năng lượng điện xuống đất |
| Loại | Ba (kháng rắn) | Năm (ống, tấm, mặt đất điện cực, mặt đất và mặt đất) |
| Màu dây | Đen | Xanh |
| Sử dụng | Để cân bằng tải | Để chống điện giật |
| Ví dụ | Máy phát điện và máy biến áp nguồn trung tính nối đất | Vỏ của máy biến áp, máy phát điện, động cơ, v.v. kết nối với đất |
dây bảo vệ TN
Các loại hệ thống nối đất này có một hoặc nhiều điểm nối đất trực tiếp từ nguồn điện. Các phần dẫn điện lộ ra ngoài của hệ thống lắp đặt được kết nối với các điểm này bằng dây bảo vệ.
Trên thế giớithực hành, mã gồm hai chữ cái được sử dụng.
Các chữ cái đã sử dụng:
- T (từ tiếng Pháp Terre có nghĩa là "trái đất") - kết nối trực tiếp của một điểm với mặt đất.
- I - không có điểm nối đất do trở kháng cao.
- N - kết nối trực tiếp với nguồn trung tính, đến lượt nó lại được kết nối với đất.
Dựa trên sự kết hợp của ba chữ cái này, có các loại hệ thống nối đất: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Điều này có nghĩa là gì?
Trong hệ thống nối đất TN, một trong các điểm nguồn (máy phát hoặc máy biến áp) được nối với đất. Điểm này thường là điểm sao trong hệ thống ba pha. Khung của thiết bị điện đã kết nối được nối với đất thông qua điểm nối đất này ở phía nguồn.
Trong hình trên: PE - Từ viết tắt của Protective Earth là một chất dẫn điện kết nối các bộ phận kim loại tiếp xúc của hệ thống lắp đặt điện của người tiêu dùng với đất. N được gọi là trung tính. Đây là dây dẫn kết nối ngôi sao trong hệ thống ba pha với trái đất. Bằng những ký hiệu này trong sơ đồ, ngay lập tức có thể thấy rõ hệ thống nối đất nào thuộc hệ thống TN.
TN-S dòng trung tính
Đây là hệ thống có các dây dẫn trung tính và bảo vệ riêng biệt trong toàn bộ sơ đồ đấu dây.
Dây dẫn bảo vệ (PE) là vỏ kim loại của cáp cấp nguồn cho việc lắp đặt hoặc một dây dẫn đơn.
Tất cả các bộ phận dẫn điện tiếp xúc với hệ thống lắp đặt đều được kết nối với dây dẫn bảo vệ này thông qua đầu nối chính của hệ thống lắp đặt.
Hệ thống TN-C-S
Đây là các loại hệ thống nối đất trong đó các chức năng trung tính và bảo vệ được kết hợp thành một dây dẫn hệ thống.
Trong hệ thống nối đất trung tính TN-CS, còn được gọi là Nối đất nhiều bảo vệ, dây dẫn PEN được gọi là dây dẫn đất và trung tính kết hợp.
Dây dẫn PEN của hệ thống điện được nối đất tại một số điểm và điện cực nối đất được đặt tại hoặc gần nơi lắp đặt của người tiêu dùng.
Tất cả các bộ phận dẫn điện tiếp xúc với thiết bị được kết nối bằng dây dẫn PEN sử dụng đầu nối đất chính và đầu cuối trung tính và được kết nối với nhau.
Mạch bảo vệ TT
Đây là hệ thống nối đất bảo vệ với một điểm nguồn duy nhất.
Tất cả các bộ phận dẫn điện lộ ra ngoài có lắp đặt được nối với điện cực nối đất đều độc lập về điện với nguồn nối đất.
Hệ thống cách nhiệt IT
Hệ thống nối đất bảo vệ không có kết nối trực tiếp giữa các bộ phận mang điện và đất.
Tất cả các bộ phận dẫn điện lộ ra ngoài có lắp đặt được kết nối với điện cực nối đất.
Nguồn được kết nối với đất thông qua trở kháng của hệ thống được giới thiệu có chủ ý, hoặc được cách ly với đất.
Kiểu dáng của hệ thống bảo vệ
Kết nối giữa các thiết bị điện và thiết bị với tấm nối đất hoặc điện cực thông qua một sợi dây dày với điện trở thấp để đảm bảoan toàn được gọi là nối đất hoặc nối đất.
Hệ thống tiếp địa hay nối đất trong mạng điện hoạt động như một biện pháp an toàn để bảo vệ tính mạng con người cũng như thiết bị. Mục đích chính là cung cấp một tuyến đường thay thế cho các dòng chảy nguy hiểm để tránh tai nạn do điện giật và hư hỏng thiết bị.
Các bộ phận kim loại của thiết bị được nối đất hoặc nối đất, và nếu vì bất kỳ lý do gì mà cách điện của thiết bị bị hỏng, các điện áp cao có thể có trong lớp phủ bên ngoài của thiết bị sẽ có đường phóng điện xuống đất. Nếu thiết bị không được nối đất, điện áp nguy hiểm này có thể truyền cho bất kỳ ai chạm vào thiết bị, dẫn đến điện giật. Mạch hoàn thành và cầu chì được kích hoạt ngay lập tức nếu dây điện chạm vào vỏ nối đất.
Có một số cách để thực hiện hệ thống nối đất của hệ thống lắp đặt điện, chẳng hạn như nối đất cho dây hoặc dải, tấm hoặc thanh, nối đất bằng cách nối đất hoặc qua nguồn cấp nước. Các phương pháp phổ biến nhất là cài đặt số 0 và chèn.
Thảm trải nền
Thảm nối đất được làm bằng cách kết nối một số thanh thông qua dây đồng. Điều này làm giảm điện trở chung của mạch. Các hệ thống nối đất này giúp hạn chế điện thế chạm đất. Thảm tiếp đất chủ yếu được sử dụng ở nơi cần thử nghiệm dòng điện lớnthiệt hại.
Khi thiết kế thảm đất, các yêu cầu sau được tính đến:
- Trong trường hợp có sự cố, điện áp không được gây nguy hiểm cho người khi chạm vào bề mặt dẫn điện của thiết bị của hệ thống điện.
- Dòng ngắn mạch DC có thể đi vào thảm nối đất phải khá lớn để rơ le bảo vệ hoạt động.
- Điện trở của đất thấp để dòng điện rò rỉ có thể chạy qua nó.
- Thiết kế của thảm nối đất phải sao cho điện áp bước nhỏ hơn giá trị cho phép, điều này sẽ phụ thuộc vào điện trở suất của đất cần thiết để cách ly phần lắp đặt bị lỗi với con người và động vật.
Bảo vệ quá dòng điện cực
Với hệ thống nối đất của tòa nhà này, bất kỳ dây, thanh, ống hoặc bó dây dẫn nào đều được đặt nằm ngang hoặc dọc trong đất bên cạnh vật bảo vệ. Trong hệ thống phân phối, điện cực đất có thể bao gồm một thanh dài khoảng 1 mét và được đặt thẳng đứng trong lòng đất. Các trạm biến áp được làm bằng thảm nối đất, không phải các thanh riêng lẻ.
Mạch bảo vệ dòng điện đường ống
Đây là hệ thống tiếp địa lắp đặt điện phổ biến nhất và tốt nhất so với các hệ thống khác phù hợp với cùng điều kiện đất và độ ẩm. Trong phương pháp này, thép mạ kẽm và một ống đục lỗ với chiều dài và đường kính đã tính toán được đặt thẳng đứng trên nền đất ẩm ướt liên tục, nhưhiển thị bên dưới. Kích thước đường ống phụ thuộc vào dòng điện hiện tại và loại đất.
Thông thường, kích thước ống cho hệ thống nối đất trong nhà có đường kính 40 mm và dài 2,5 mét đối với đất thông thường hoặc dài hơn đối với đất khô và đá. Độ sâu chôn ống phụ thuộc vào độ ẩm của đất. Thông thường, đường ống nằm sâu 3,75 mét. Đáy ống được bao bọc bởi những mẩu than cốc hoặc than cốc nhỏ với khoảng cách khoảng 15 cm.
Các mức than và muối thay thế được sử dụng để tăng diện tích đất hữu hiệu và do đó giảm lực cản. Một ống khác có đường kính 19 mm và chiều dài tối thiểu là 1,25 mét được kết nối ở đầu ống GI thông qua một bộ giảm tốc. Vào mùa hè, độ ẩm của đất giảm, dẫn đến tăng sức đề kháng của đất.
Vì vậy, công việc đang được thực hiện trên nền bê tông xi măng để giữ nước vào mùa hè và có đất với các thông số bảo vệ cần thiết. Thông qua một cái phễu nối với đường ống có đường kính 19 mm, có thể cho 3 hoặc 4 xô nước vào. Dây GI nối đất hoặc một dải dây GI có tiết diện đủ để loại bỏ dòng điện một cách an toàn được đưa vào ống GI đường kính 12 mm ở độ sâu khoảng 60 cm tính từ mặt đất.
Tiếp địa tấm
Trong thiết bị hệ thống tiếp đất này, tấm tiếp đất bằng đồng 60 cm × 60 cm × 3 m và sắt mạ kẽm 60 cm × 60 cm × 6 mm được nhúng vào đất với bề mặt thẳng đứng ở độ sâu ít nhất 3 m từ mặt đất
Tấm bảo vệ được chèn vào các lớp phụ bằng than và muối với độ dày tối thiểu là 15 cm. Dây nối đất (GI hoặc dây đồng) được bắt chặt vào tấm tiếp đất.
Tấm đồng và dây đồng không được sử dụng phổ biến trong các mạch bảo vệ do giá thành cao hơn.
Đấu nối đất thông qua cấp nước
Trong loại này, GI hoặc dây đồng được kết nối với mạng ống nước bằng dây liên kết thép được gắn với dây dẫn đồng như hình dưới đây.
Hệ thống ống nước được làm bằng kim loại và nằm bên dưới bề mặt trái đất, tức là được nối trực tiếp với mặt đất. Dòng điện chạy qua GI hoặc dây đồng được nối đất trực tiếp qua hệ thống ống nước.
Tính toán điện trở nối đất
Lực cản của một dải đơn chôn trong đất là:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x L x L / W x t)), trong đó:
ρ - độ ổn định của đất (Ω ohm), L - dải hoặc chiều dài dây dẫn (cm), w - chiều rộng dải hoặc đường kính ruột dẫn (cm), t - độ sâu chôn lấp (cm).
Ví dụ: Tính điện trở của dải đất. Dây có đường kính 36 mm và dài 262 mét ở độ sâu 500 mm trong lòng đất, điện trở đất là 65 ôm.
R là điện trở của thanh nối đất tính bằng W.
r - Điện trở nối đất (ohmmeter)=65 ohm.
Đo l - chiều dài thanh (cm)=262 m=26200 cm.
d -đường kính trong của thanh (cm)=36mm=3,6 cm.
h - độ sâu dải / thanh ẩn (cm)=500 mm=50 cm.
Điện trở dải đất / dây dẫn (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Điện trở dải đất / dây dẫn (R)=65/2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200/3, 6 × 50)
Điện trở dải đất / dây dẫn (R) =1.7Ohm.
Quy tắc ngón tay cái có thể được sử dụng để tính số lượng thanh nối đất.
Có thể tính toán điện trở gần đúng của điện cực que / ống bằng cách sử dụng điện trở của điện cực que / ống:
R=K x ρ / L trong đó:
ρ - điện trở đất tính bằng Ohmmeter, L - chiều dài điện cực trong máy đo, d - đường kính của điện cực trong máy đo, K=0,75 nếu 25 <L / d <100.
K=1 nếu 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L nếu 600 <L / d <300.
Số điện cực, nếu bạn tìm thấy công thức R (d)=(1, 5 / N) x R, trong đó:
R (d) - điện trở cần thiết.
R - điện trở đơn cực
N - số lượng điện cực được lắp song song với khoảng cách từ 3 đến 4 mét.
Ví dụ: tính điện trở của ống nối đất và số lượng điện cực để có điện trở 1 ohm, điện trở suất của đất từ ρ=40, chiều dài=2,5 mét, đường kính ống=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78 nên K=0,75.
Điện trở của điện cực ống R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Một điện cực - điện trở - 12 Ohm.
Để có điện trở 1 ohm, tổng số điện cực cần thiết=(1,5 × 12) / 1=18
Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở của trái đất
Mã
NEC yêu cầu chiều dài điện cực nối đất tối thiểu là 2,5 mét để tiếp xúc với đất. Nhưng có một số yếu tố ảnh hưởng đến điện trở nối đất của hệ thống bảo vệ:
- Chiều dài / độ sâu của điện cực nối đất. Tăng gấp đôi chiều dài giúp giảm sức cản bề mặt lên đến 40%.
- Đường kính điện cực nối đất. Tăng gấp đôi đường kính của điện cực nối đất làm giảm điện trở đất chỉ 10%.
- Số lượng điện cực nối đất. Để nâng cao hiệu quả, các điện cực bổ sung được lắp đặt ở độ sâu của các điện cực nối đất chính.
Thi công hệ thống điện bảo vệ công trình nhà ở
Kết cấu đất hiện đang là phương pháp nối đất được ưa chuộng, đặc biệt là đối với mạng điện. Điện luôn đi theo con đường có điện trở nhỏ nhất và chuyển hướng dòng điện tối đa từ mạch vào các hố nối đất được thiết kế để giảm điện trở, lý tưởng là xuống 1 ohm.
Để đạt được mục tiêu này:
- Diện tích 1,5m x 1,5m được đào đến độ sâu 3m. Hố được lấp đầy một nửa bằng hỗn hợp bột than, cát và muối.
- TấmGI 500mm x 500mm x 10mm được đặt ở giữa.
- Thiết lập kết nối giữa các tấm tiếp đất cho hệ thống nối đất nhà riêng.
- Khácmột phần của hố chứa hỗn hợp than, cát, muối.
- Hai dải GI 30mm x 10mm có thể được sử dụng để kết nối tấm tiếp đất với bề mặt, nhưng ống GI 2,5 "với mặt bích ở trên cùng được ưu tiên hơn.
- Ngoài ra, đầu ống có thể được đậy bằng một thiết bị đặc biệt để ngăn bụi bẩn xâm nhập và làm tắc đường ống nối đất.
Lắp đặt hệ thống nối đất và lợi ích:
- Bột than là chất dẫn điện tuyệt vời và ngăn ngừa sự ăn mòn của các bộ phận kim loại.
- Muối hòa tan trong nước, làm tăng độ dẫn điện đáng kể.
- Cát cho phép nước đi qua lỗ.
Để kiểm tra hiệu suất của hố, hãy đảm bảo rằng hiệu điện thế giữa hố và trung tính của nguồn điện nhỏ hơn 2 vôn.
Điện trở của hố phải được duy trì ở mức nhỏ hơn 1 ohm, khoảng cách lên đến 15 m từ dây dẫn bảo vệ.
Sốc điện
Điện giật (điện giật) xảy ra khi hai phần cơ thể của một người tiếp xúc với các vật dẫn điện trong một mạch điện có điện thế khác nhau và tạo ra hiệu điện thế trên toàn cơ thể. Cơ thể con người có điện trở, và khi nó được kết nối giữa hai dây dẫn ở các điện thế khác nhau, một mạch điện được hình thành trong cơ thể và dòng điện sẽ chạy qua. Khi một người chỉ tiếp xúc với một dây dẫn, không có mạch điện nào được hình thành và không có gì xảy ra. Khi một người tiếp xúc với các vật dẫn của đoạn mạch, bất kể điện áp của nó là bao nhiêu, luôn luôncó khả năng chấn thương do điện giật.
Đánh giá rủi ro sét cho các công trình nhà ở
Một số ngôi nhà có nhiều khả năng thu hút sét hơn những ngôi nhà khác. Chúng tăng lên tùy thuộc vào chiều cao của tòa nhà và mức độ gần với những ngôi nhà khác. Khoảng cách được định nghĩa bằng ba lần khoảng cách so với chiều cao của ngôi nhà.
Để xác định mức độ dễ bị sét đánh của một tòa nhà dân cư, bạn có thể sử dụng dữ liệu sau:
- Rủi ro thấp. Nhà ở tư nhân một cấp gần với những ngôi nhà khác có cùng chiều cao.
- Rủi ro trung bình. Một ngôi nhà riêng hai cấp được bao quanh bởi những ngôi nhà có chiều cao tương tự hoặc được bao quanh bởi những ngôi nhà có chiều cao thấp hơn.
- Rủi ro cao. Những ngôi nhà biệt lập không được bao quanh bởi những công trình kiến trúc khác, những ngôi nhà hai tầng hoặc những ngôi nhà có chiều cao thấp hơn.
Bất kể khả năng xảy ra sét đánh, việc sử dụng hợp lý các bộ phận chống sét quan trọng sẽ giúp bảo vệ mọi ngôi nhà khỏi những thiệt hại như vậy. Hệ thống tiếp đất và chống sét được yêu cầu trong một tòa nhà dân cư để tia sét được chuyển hướng xuống đất. Hệ thống thường bao gồm một thanh nối đất có kết nối bằng đồng được lắp đặt trong lòng đất.
Khi lắp đặt sơ đồ chống sét trong nhà, vui lòng tuân thủ các yêu cầu sau:
- Điện cực nối đất phải dài ít nhất một nửa 12mm và dài 2,5m.
- Kết nối đồng được khuyến nghị.
- Nếu vị trí hệ thống có đất đá hoặc đường dây ngầm kỹ thuật, nó bị cấm sử dụngđiện cực dọc, chỉ cần dây dẫn ngang.
- Nó phải được xây dựng cách mặt đất ít nhất 50cm và cách nhà ít nhất 2,5m.
- Hệ thống nối đất tư nhân tại nhà phải được kết nối với nhau bằng dây dẫn cùng kích thước.
- Đầu nối cho tất cả các hệ thống đường ống kim loại ngầm, chẳng hạn như đường ống dẫn nước hoặc ga, phải được đặt cách nhà trong vòng 8m.
- Nếu tất cả các hệ thống đã được kết nối trước khi lắp đặt bảo vệ chống sét, thì tất cả những gì cần thiết là buộc điện cực gần nhất với hệ thống ống nước.
Tất cả những người sống hoặc làm việc trong khu dân cư, tòa nhà công cộng thường xuyên tiếp xúc gần với hệ thống và thiết bị điện và phải được bảo vệ một cách đáng tin cậy khỏi các hiện tượng nguy hiểm có thể phát sinh do đoản mạch hoặc điện áp rất cao do phóng điện sét.
Để đạt được sự bảo vệ này, hệ thống nối đất mạng điện phải được thiết kế và lắp đặt phù hợp với các yêu cầu tiêu chuẩn của quốc gia. Với sự phát triển của vật liệu điện, các yêu cầu về độ tin cậy của các thiết bị bảo vệ ngày càng cao.
