Một trong những lý do quan trọng nhất để tính toán nối đất và lắp đặt là nó bảo vệ người, thiết bị trong nhà khỏi quá áp. Nếu bất ngờ bị sét đánh vào nhà hoặc vì lý do nào đó có sự cố điện trong mạng lưới mà đồng thời nối đất hệ thống điện thì toàn bộ lượng điện dư thừa này sẽ đi vào lòng đất, nếu không sẽ xảy ra cháy nổ phá hủy mọi thứ. trên đường đi của nó.
Thiết bị bảo vệ điện
Sự tăng trưởng tiêu thụ điện trong mọi lĩnh vực của cuộc sống, tại gia đình và nơi làm việc, đòi hỏi phải có những quy tắc rõ ràng về an toàn cho cuộc sống của con người. Nhiều tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế điều chỉnh các yêu cầu đối với việc xây dựng hệ thống điện để đảm bảo an toàn cho con người, vật nuôi và tài sản khi sử dụng các thiết bị điện.
Thiết bị bảo vệ điện được lắp đặt trong quá trình xây dựng nhà ở và công trình công cộng phải được kiểm tra thường xuyên để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong nhiều năm. Vi phạm các quy tắc an toàn trong hệ thống điện có thể gây ra những hậu quả tiêu cực: đe dọa tính mạng con người, hủy hoại tài sản hoặcphá hủy hệ thống dây điện.
Các quy định về an toàn đặt ra các giới hạn trên để an toàn cho con người tiếp xúc với bề mặt sống: 36 VAC trong các tòa nhà khô và 12 VAC trong các khu vực ẩm ướt.
Hệ thống nối đất
Hệ thống tiếp địa là thiết bị kỹ thuật vô cùng cần thiết cho mọi công trình, vì vậy nó là bộ phận lắp đặt điện đầu tiên được lắp đặt trong một cơ sở mới. Thuật ngữ nối đất được sử dụng trong kỹ thuật điện để kết nối có chủ đích các bộ phận điện với đất.
Nối đất bảo vệ bảo vệ con người khỏi bị điện giật khi chạm vào thiết bị điện trong trường hợp sự cố. Cột buồm, hàng rào, các tiện ích như ống nước hoặc đường ống dẫn khí đốt phải được kết nối bằng cáp bảo vệ bằng cách kết nối với thiết bị đầu cuối hoặc thanh nối đất.
Vấn đề về chức năng bảo vệ
Nối đất chức năng không mang lại sự an toàn như tên gọi, thay vào đó nó tạo ra sự hoạt động không bị gián đoạn của hệ thống và thiết bị điện. Tiếp đất chức năng làm tiêu tan dòng điện và nguồn nhiễu tới bộ điều hợp kiểm tra đất, ăng-ten và các thiết bị nhận sóng vô tuyến khác.
Chúng xác định các điện thế tham chiếu chung giữa các thiết bị điện và thiết bị và do đó ngăn ngừa các sự cố khác nhau trong nhà riêng, chẳng hạn như TV hoặc ánh sáng nhấp nháy. Tiếp đất chức năng không bao giờ có thể thực hiện các nhiệm vụ bảo vệ.
Tất cả các yêu cầu về bảo vệ chống điện giật có thể được tìm thấy trong các tiêu chuẩn quốc gia. Thiết lập một trái đất bảo vệ là rất quan trọng và do đó luôn được ưu tiên hơn chức năng.
Khả năng chống chịu tối ưu của các thiết bị bảo vệ
Trong hệ thống an toàn cho con người, các thiết bị bảo vệ phải hoạt động ngay khi điện áp sự cố trong hệ thống đạt đến giá trị có thể gây nguy hiểm cho chúng. Để tính thông số này, bạn có thể sử dụng dữ liệu giới hạn điện áp ở trên, chọn giá trị trung bình U=25 VAC.
Cầu dao dòng dư được lắp đặt trong các khu dân cư thông thường sẽ không tiếp đất cho đến khi dòng ngắn mạch đạt 500 mA. Do đó, theo định luật Ôm, với U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 ôm. Do đó, để bảo vệ đầy đủ sự an toàn của con người và tài sản, trái đất phải có điện trở nhỏ hơn 50 ôm, hoặc R đất<50.
Yếu tố độ tin cậy của điện cực
Theo tiêu chuẩn của tiểu bang, các phần tử sau có thể được coi là điện cực:
- cọc hoặc ống thép được chèn thẳng đứng;
- dải hoặc dây thép nằm ngang;
- tấm kim loại lõm;
- vòng kim loại đặt xung quanh móng hoặc nhúng vào móng.
Đường ống nước và mạng lưới kỹ thuật thép ngầm khác (nếu có sự thoả thuận của chủ sở hữu).
Tiếp đất đáng tin cậy với điện trở nhỏ hơn 50 ohms phụ thuộc vào ba yếu tố:
- View đất.
- Loại và khả năng chống chịu của đất.
- Điện trở nối đất.
Việc tính toán thiết bị nối đất phải bắt đầu bằng việc xác định điện trở suất của đất. Nó phụ thuộc vào hình dạng của các điện cực. Điện trở suất của Trái đất r (chữ cái Hy Lạp Rho) được biểu thị bằng ohm mét. Điều này tương ứng với điện trở lý thuyết của một trụ nối đất dài 1 m2, có tiết diện và chiều cao là 1 m. Càng cao). Ví dụ về điện trở suất của đất tính bằng Ohm-m:
- đất sình lầy từ 1 đến 30;
- đất hoàng thổ từ 20 đến 100;
- mùn từ 10 đến 150;
- cát thạch anh từ 200 đến 3000;
- đá vôi mềm từ 1500 đến 3000;
- đất cỏ từ 100 đến 300;
- đất đá không có thảm thực vật - 5.
Lắp đặt thiết bị nối đất
Vòng nối đất được gắn kết từ một cấu trúc bao gồm các điện cực thép và các dải kết nối. Sau khi nhúng xuống đất, thiết bị được nối với bảng điện trong nhà bằng dây dẫn hoặc dải kim loại tương tự. Độ ẩm của đất ảnh hưởng đến mức độ sắp đặt của cấu trúc.
Có mối quan hệ nghịch đảo giữa chiều dài cốt thép và mực nước ngầm. Khoảng cách tối đa từ vị trí xây dựng từ 1 m đến 10 m. Các điện cực để tính toán nối đất nên đi vào đất bên dưới đường đóng băng của đất. Đối với các ngôi nhà nhỏ, mạch được gắn bằng các sản phẩm kim loại: ống, cốt thép trơn, thép góc, dầm chữ I.
Hình dạng của chúng phải phù hợp để đi sâu vào lòng đất, diện tích mặt cắt ngang của cốt thép lớn hơn 1,5 cm2. Cốt thép được đặt thành một hàng hoặc dưới các hình dạng khác nhau, phụ thuộc trực tiếp vào vị trí thực tế của công trường và khả năng lắp đặt thiết bị bảo vệ. Sơ đồ xung quanh chu vi của đối tượng thường được sử dụng, tuy nhiên, mô hình nối đất hình tam giác vẫn là phổ biến nhất.
Mặc dù thực tế là hệ thống bảo vệ có thể được chế tạo độc lập bằng cách sử dụng vật liệu có sẵn, nhiều người xây dựng gia đình mua bộ dụng cụ của nhà máy. Tuy không rẻ nhưng chúng rất dễ lắp đặt và sử dụng lâu bền. Thông thường, một bộ như vậy bao gồm các điện cực mạ đồng dài 1 m, được trang bị kết nối ren để lắp.
Tính tổng vệt
Không có quy tắc chung nào để tính toán chính xác số lượng lỗ và kích thước của dải nối đất, nhưng sự phóng điện của dòng điện rò rỉ chắc chắn phụ thuộc vào diện tích mặt cắt ngang của vật liệu, vì vậy đối với bất kỳ thiết bị nào, kích thước của dải nối đất được tính toán dựa trên dòng điện sẽ được mang bởi dải này.
Để tính toán vòng nối đất, trước tiên, dòng điện rò được tính toán và kích thước dải được xác định.
Đối với hầu hết các thiết bị điện như máy biến áp,máy phát điện diesel, v.v., kích thước của dải đất trung tính phải sao cho nó có thể xử lý dòng điện trung tính của thiết bị này.
Ví dụ, đối với máy biến áp 100kVA, tổng dòng tải khoảng 140A.
Dải được kết nối phải có thể mang ít nhất 70A (dòng điện trung tính), có nghĩa là dải 25x3mm đủ để mang dòng điện.
Một dải nhỏ hơn được sử dụng để nối đất cho trường hợp, có thể mang dòng điện 35 A, với điều kiện là 2 lỗ tiếp đất được sử dụng cho mỗi đối tượng như một biện pháp bảo vệ dự phòng. Nếu một dải không sử dụng được do ăn mòn, làm phá vỡ tính toàn vẹn của mạch, thì dòng điện rò rỉ sẽ chạy qua hệ thống khác, giúp bảo vệ.
Tính toán số lượng ống bảo vệ
Điện trở nối đất của một ống hoặc thanh điện cực đơn được tính theo:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Ở đâu:
ρ=Điện trở nối đất (ohmmeter), L=Chiều dài điện cực (mét), D=Đường kính điện cực (mét).
Tính toán mặt bằng (ví dụ):
Tính điện trở của thanh cách điện nối đất. Nó có chiều dài 4 mét và đường kính 12,2 mm, trọng lượng riêng là 500 ohms.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Nhật ký (8 × 4/0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Điện trở nối đất của một que hoặc điện cực ống được tính như sau:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Ở đâu:
ρ=Điện trở nối đất (ohmmeter), L=Chiều dài điện cực (cm), D=Đường kính điện cực (cm).
Định nghĩakết cấu nối đất
Tính toán nối đất của một công trình điện bắt đầu bằng việc xác định số lượng ống nối đất có đường kính 100 mm, dài 3 mét. Hệ thống có dòng điện sự cố là 50 KA trong 1 giây và điện trở suất chạm đất là 72,44 ôm.
Mật độ dòng điện trên bề mặt điện cực trái đất:
Cây thuốc phiện. mật độ dòng điện cho phép I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Cây thuốc phiện. mật độ dòng điện cho phép=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Diện tích bề mặt của một đường kính là 100 mm. Ống 3m=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Cây thuốc phiện. dòng điện tiêu tán bởi một ống nối đất=Mật độ dòng điện x Diện tích bề mặt điện cực.
Tối đa. dòng điện tiêu tán bởi một ống nối đất=889.419x 0.942=838A, Số lượng ống nối đất yêu cầu=Dòng điện sự cố / Tối đa.
Số lượng ống nối đất yêu cầu=50000/838=60 cái.
Điện trở đường ống đất (cách nhiệt) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Điện trở đường ống nối đất (cách điện) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 Ω / Ống
Tổng lực cản của 60 miếng đất=7.99 / 60=0.133 Ohm.
Điện trở dải đất
Điện trở dải đất (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / wt))
Ví dụ về tính toán nối đất vòng lặp được đưa ra dưới đây.
Tính một dải rộng 12 mm, dài 2200 mét,được chôn dưới đất ở độ sâu 200 mm, điện trở suất của đất là 72,44 ohms.
Điện trở dải đất (Re)=72, 44/2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
Từ tổng trở trên của 60 đoạn ống nối đất (Rp)=0,133 ôm. Và điều này là do dải đất gồ ghề. Đây là điện trở đất ròng=(RpxRe) / (Rp + Re)
Điện trở ròng=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
Trở kháng nối đất và số lượng điện cực mỗi nhóm (kết nối song song). Trong trường hợp một điện cực không đủ để cung cấp điện trở đất cần thiết, thì phải sử dụng nhiều hơn một điện cực. Khoảng cách giữa các điện cực nên khoảng 4 m. Điện trở tổng hợp của các điện cực song song là một hàm phức tạp của một số yếu tố như số lượng và cấu hình của điện cực. Tổng điện trở của một nhóm điện cực ở các cấu hình khác nhau theo:
Ra=R (1 + λa / n), trong đó a=ρ / 2X3.14xRxS
Trong đó: S=Khoảng cách giữa thân điều chỉnh (mét).
λ=Hệ số hiển thị trong bảng dưới đây.
n=Số điện cực.
ρ=Điện trở nối đất (Ôm kế).
R=Điện trở của một thanh cách điện (Ω).
| Yếu tố đối với các điện cực song song theo hàng | |
| Số điện cực (n) | Yếu tố (λ) |
| 2 | 1, 0 |
| 3 | 1, 66 |
| 4 | 2, 15 |
| 5 | 2, 54 |
| 6 | 2, 87 |
| 7 | 3,15 |
| 8 | 3, 39 |
| 9 | 3, 61 |
| 10 | 3, 8 |
Để tính nối đất của các điện cực cách đều nhau xung quanh một hình vuông rỗng, chẳng hạn như chu vi của một tòa nhà, các phương trình trên được sử dụng với giá trị λ lấy từ bảng sau. Đối với ba thanh nằm trong tam giác đều hoặc theo hình chữ L, giá trị λ=1, 66
| Yếu tố đối với điện cực vuông rỗng | |
| Số điện cực (n) | Yếu tố (λ) |
| 2 | 2, 71 |
| 3 | 4, 51 |
| 4 | 5, 48 |
| 5 | 6, 13 |
| 6 | 6, 63 |
| 7 | 7, 03 |
| 8 | 7, 36 |
| 9 | 7, 65 |
| 10 | 7, 9 |
| 12 | 8, 3 |
| 14 | 8, 6 |
| 16 | 8, 9 |
| 18 | 9, 2 |
| 20 | 9, 4 |
Tính toán nối đất bảo vệ mạch vòng cho hình vuông rỗng được thực hiện theo công thức tổng số điện cực (N)=(4n-1). Quy tắc chung là các thanh song song phải dài ít nhất gấp đôi để tận dụng hết các điện cực bổ sung.
Nếu khoảng cách của các điện cực lớn hơn nhiều so với chiều dài của chúng và chỉ có một số điện cực mắc song song, thì điện trở đất thu được có thể được tính theo phương trình điện trở thông thường. Trong thực tế, điện trở đất hiệu quả thường sẽ cao hơn điện trở được tính toán.
Thông thường, mảng 4 điện cực có thể cải thiện 2,5-3 lần.
Một dãy 8 điện cực thường cải thiện có lẽ 5-6 lần. Điện trở của thanh nối đất ban đầu sẽ giảm 40% đối với dây thứ hai, 60% đối với dây thứ ba, 66% đối với dây thứ tư.
Ví dụ tính toán điện cực
Tính tổng trở của một thanh nối đất 200 đơn vị song song, cách nhau 4m và nếu chúng được nối thành hình vuông. Thanh nối đất là 4mét và đường kính 12,2 mm, điện trở bề mặt 500 ohms. Đầu tiên, điện trở của một thanh nối đất được tính: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4/0, 0125) -1)=136, 23 ohms.
Tiếp theo, tổng trở của thanh nối đất song song 200 đơn vị: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (đường thẳng song song)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 Ohm.
Nếu thanh nối đất được nối với vùng rỗng 200=(4N-1), Ra (trên một hình vuông trống)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146/200)=1, 61 Ohm.
Máy tính mặt đất
Như bạn có thể thấy, việc tính toán nối đất là một quá trình rất phức tạp, nó sử dụng nhiều yếu tố và các công thức thực nghiệm phức tạp chỉ dành cho các kỹ sư được đào tạo với hệ thống phần mềm phức tạp.
Người dùng chỉ có thể tính toán sơ bộ bằng các dịch vụ trực tuyến, ví dụ: Allcalc. Để tính toán chính xác hơn, bạn vẫn cần liên hệ với tổ chức thiết kế.
Máy tính trực tuyến Allcalc sẽ giúp bạn tính toán nhanh chóng và chính xác lớp nối đất bảo vệ trong đất hai lớp bao gồm mặt đất thẳng đứng.
Tính toán các thông số hệ thống:
- Lớp trên cùng của đất là cát có độ ẩm cao.
- Hệ số khí hậu- 1.
- Lớp đất dưới cùng là cát có độ ẩm cao.
- Số mặt đất thẳng đứng - 1.
- Độ sâu tầng đất trên cùng H (m) - 1.
- Chiều dài phần dọc, L1 (m) - 5.
- Chiều sâu của mặt cắt ngang h2 (m)- 0,7.
- Chiều dài dải kết nối, L3 (m) - 1.
- Đường kính của mặt cắt dọc, D (m) - 0,025.
- Chiều rộng của kệ phần ngang, b (m) - 0,04.
- Điện trở đất (ohm / m) - 61,755.
- Điện trở của một mặt cắt dọc (Ohm) - 12,589.
- Chiều dài của phần ngang (m) - 1.0000.
Điện trở nối đất theo phương ngang (Ohm) - 202,07.
Tính toán điện trở đất bảo vệ đã hoàn thành. Tổng trở đối với sự lan truyền của dòng điện (Ohm) - 11,850.
Nối đất cung cấp một điểm tham chiếu chung cho nhiều nguồn điện áp trong hệ thống điện. Một trong những lý do tại sao nối đất giúp giữ an toàn cho con người là vì trái đất là vật dẫn điện lớn nhất trên thế giới, và điện năng dư thừa luôn đi theo con đường có ít điện trở nhất. Bằng cách nối đất hệ thống điện tại nhà, một người cho phép dòng điện đi vào lòng đất, giúp cứu sống mình và tính mạng của những người khác.
Nếu không có hệ thống điện được nối đất đúng cách tại nhà, người sử dụng không chỉ rủi ro cho các thiết bị gia dụng mà còn cả tính mạng của họ. Đó là lý do tại sao trong mỗi ngôi nhà, không chỉ cần tạo mạng tiếp đất mà còn phải theo dõi hàng năm hoạt động của nó bằng các dụng cụ đo lường đặc biệt.
