Điện điện tử - Chương 4: Hệ thống nối đất

GV: Nguyễn Công Tráng Chöông 4: Á Á ÁHỆ THONG NOI ÑAT 1 GV: Nguyễn Công Tráng ‰T HTĐ tồ t i 3 l i ối đất I. KHÁI QUÁT CHUNG rong n ạ oạ n : - Nối đất làm việc RnđHT: Thực hiện nối các điểm của mạng điện (thường là trung tính mạng điện) với hệ thống nối đất nhằm đảm bảo các chế độ làm việc của mạng điện. - Nối đất an toàn (BV) Rđ: Thực hiện nối các phần tử bình thường không mang điện áp (thường là vỏ máy, khung máy, chân sứ,) với hệ thống nối đất nhằm đảm bảo an toàn cho người tiếp xúc với các phần tử này khi vì lý do nào đó (thường là cách điện bị hỏng) chúng có điện. ố ấ ố ố ế ố- N i đ t ch ng sét Rxk: Thực hiện n i các thi t bị ch ng sét với hệ thống nối đất nhằm đảm bảo an toàn cho người và các thiết bị, công 2 trình khi có sét đánh. GV: Nguyễn Công TrángI. KHÁI QUÁT CHUNG BA TBĐ R0 Rđ 3 GV: Nguyễn Công Tráng ố ố ấ ể I. KHÁI QUÁT CHUNG ‰Một hệ th ng n i đ t có th là: - Tự nhiên: Tận dụng các bộ phận kim loại có sẵn trong lòng đất làm hệ hố ối đất ng n t. - Nhân tạo: Chủ định dùng các điện cực kim loại (bằng đồng là tốt nhất) chôn sâ trong đất làm hệ thống nối đấtu . - Hỗn hợp: Kết hợp 2 loại nối đất này. ‰ Điện trở của một hệ thống nối đất gồm 2 thành phần: điện trở của bản thân điện cực kim loại và điện trở của khối đất tham gia quá trình tản dòng điện vào trong đất được gọi là điện trở tản. Điện trở này phụ thuộc vào kích thước, độ chôn sâu và điện trở suất của vùng đất. Điện trở suất của đất có ảnh hưởng lớn nhất tới trị số của điện trở tản. Do điện trở suất phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: loại đất, thời tiết, độ hặt (t đó đặ biệt l ý đế ế tố thời tiết) ê khi tí h t á điệ 4 c , rong c ưu n y u n n n o n n trở tản, điện trở suất cần được hiệu chỉnh theo hệ số mùa km. GV: Nguyễn Công Tráng II. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA BẢO VỆ NỐI ĐẤT ‰Mục đích: ¾ Nhằm giảm dòng điện qua người đến trị số an toàn; ¾ Tăng dòng điện sự cố pha-vỏ để các thiết bị bảo vệ quá dòng truyền thống (CC, ATM, BVRL) cắt phần tự này ra khỏi mạng điện, an toàn cho người và thiết bị. ‰ Ý nghĩa: Khi cách điện giữa pha và phần tử bình thường không mang điện bị hỏng, nối đất sẽ duy trì 1 điện áp giữa các phần tử này ới đất hỏ ẽ t à h ời h hảiv n s an o n c o ngư c ạm p . 5 GV: Nguyễn Công Tráng ầ ố ố ấ II. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA BẢO VỆ NỐI ĐẤT ‰ Điện trở yêu c u các hệ th ng n i đ t (Ryc) 6 GV: Nguyễn Công Tráng III. CẤU HÌNH HỆ THỐNG NỐI ĐẤT Hình vòng Hình sao Hình lướiKL : 7 GV: Nguyễn Công Tráng ố ấ IV. VẬT LIỆU - Cọc n i đ t: ố- Cáp n i : - Liên kết giữa cáp và cọc: hàn hóa nhiệt CADWELD - Hóa chất GEM: giảm điện trở hệ thống nối đất (nếu cần) 8 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ Bước 1: Bước 2: Bố trí điện cực Độ chôn sâu, m km Ghi chú Hệ số mùa(km = 1,2 ÷ 1,8): Thanh ngang 0,5 1,45÷1,8 Khi đo ẩm lấy trị số lớn và ngược lại khô lấy trị ố 0,8÷1 1,25÷1,45 9 s nhỏCọc thẳng đứng 0,8 1,2÷1,4 GV: Nguyễn Công Tráng Máy đo điện trở suất của đất V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ H/C2 S/P2 R ES/P1 4pole E/C1 E/C1 ES/P1 S/P2 H/C2 10 20 20 20m m m => Đọc giá trị R trên màng hình: GV: Nguyễn Công Tráng Bước 3: Xác định cấu hình HTNĐ: V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ ố ấBước 4: Xác định điện trở n i đ t 1 cọc (rc) TH1: Hệ thống nối đất (Không GEM) Điệ ở ối đấ ủ điệ đ hiề dài L đ ờ kí h d- n tr n t c a n cực ơn: cọc c u , ư ng n Maët ñaát h L Coïc d 11 GV: Nguyễn Công Tráng Điệ t ở ối đất ủ hiề điệ V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ á- n r n c a n u n cực song song: h Maët ñat L ddd a a 12 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ Bả 1 Hệ ố λ h hiề điệ đặt ằng : s c o n u n cực n m ngang số điện cực Hệ số λ 2 3 1,00 1 66 4 5 , 2,15 2 54 6 7 , 2,87 3 15 8 9 , 3,39 3 61 10 , 3,81 13 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ Bảng 2: Hệ số λ cho nhiều điện cực đặt theo hình vuông số điện cực dọc theo mỗi cạnh hình vuông Hệ số λ 2 3 2,71 4,51 4 5 6 5,48 6,14 6,63 7 8 9 7,03 7,36 7 65 10 12 , 7,90 8,32 14 16 18 8,67 8,96 9 22 14 20 , 9,40 GV: Nguyễn Công Tráng Điệ t ở th h ( á ) ằ tổ hiề dài L đ ờ kí h d â h V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ - n r an c p n m ngang: ng c u t, ư ng n , s u Maët ñaát Thanh (cáp) h d Lt 15 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ TH2: Hệ thống nối đất (Có GEM) - Điện trở nối đất của điện cực đơn: cọc chiều dài L, đường kính d h L D 16 Hóa chất GEM GV: Nguyễn Công Tráng Điệ t ở ối đất ủ hiề điệ V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ á- n r n c a n u n cực song song: h Maët ñat L ddd a a 17 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ Điệ t ở th h ( á ) ằ tổ hiề dài L đ ờ kí h d â h- n r an c p n m ngang: ng c u t, ư ng n , s u Với: h b W Hóa chất GEM 18 GV: Nguyễn Công Tráng ớ í iá ị iệ ở ối ấ à ệ ố V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ Bư c 5: T nh g tr đ n tr n đ t to n h th ng Kết luận: Nếu đạt thì ok. Nếu không đạt quay lại Bước 3 Các khyến cáo thiết kế: PA1 Nế đ hì k: u ạt t o . Nếu không đạt => PA2 PA2: Tăng số cọc => Nếu đạt thì ok. Nếu không đạt => PA2 PA3: Số cọc ở PA 1 và thêm hóa chất GEM => Nếu đạt thì ok. 19 Nếu không đạt => PA4 PA4: Tăng số cọc và thêm hóa chất GEM => ok GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ Đặc điểm trang thiết bị nối đất hiện đại C đồ lõi thé đ ờ kí h d 13 16 hiề dài L 1 4 2 4 3ọc ng p: ư ng n = ÷ mm, c u = , ; , ; m Cọc mạ lõi thép: φ = 13 ÷ 16mm, L = 1 ; 1,5 ; 3m Cáp đồng trần : S ≥ 25mm2 Liên kết giữa cọc à cáp: Hàn hóa nhiệt (cad eld) v w Cải tạo đất: Hóa chất GEM giảm điện trở đất: không ăn mòn điện cực, không bị phân hủy theo thời gian, ổn định điện trở đất Hộp kiểm tra nối đất bằng nhựa tổng hợp 20 GV: Nguyễn Công Tráng Bả t ị ố điệ t ở ất ủ đất V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ Loại đất Giá trị ρ giới hạn (Ωm) Giá trị ρ khi thiết kế (Ωm) ng r s n r su ρ c a -Nước biển -Đất đen ấ ẩ 0,15 ÷ 0,25 5 ÷ 100 0,2 8 -Đ t sét m -Nước sông, ao hồ Đất pha sét 2 ÷ 12 10 ÷ 500 20 ÷ 200 10 20 30- -Đất vườn, đất ruộng -Bê tông 20 ÷ 100 40 ÷ 1000 40 100 -Đất khô -Đất pha cát 20 ÷ 1000 300 ÷ 500 100 400 -Than -Đất đá nhỏ Cát 1000 ÷ 5000 1000 ÷ 50 000 1000 ÷ 10 000 2000 3000 3000 21 - -Đất đá lớn 10 000 ÷ 50 000 20 000 GV: Nguyễn Công Tráng BT mẫu: Thiết kế hệ thống nối đất chống sét. Điện trở suất của đất ρđ = 150Ωm ; sử dụng 5 cọc ; khoảng cách giữa 2 cọc là 6m ; cọc có chiều dài 3m và đường kính 16mm ; cáp (thanh nối) tiết diện 50mm2 ; thanh và cọc chôn sâu 0,5m, Trong 2 trường hợp: a/ Khi chưa sử dụng hóa chất GEM b/ Khi sử dụng hóa chất GEM, đường kính hố là 12cm ; bề dà lớ hó hất khi hô á là 5 à bề ộ là 10y p a c c n c p cm v r ng cm ; điện trở suất hóa chất là 12Ωcm 22c/ Nhận xét ? Giải GV: Nguyễn Công Tráng BT mẫu: 23 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ 24 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ 25 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ 26 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ 27 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ 28 GV: Nguyễn Công Tráng V. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HTNĐ c/ Nhận xét: - Khi chưa sử dụng GEM => đã đạt yêu cầu. Nhưng theo để yêu cầu tính thêm có GEM ấ ố ấ ề- Khi có thêm hóa ch t GEM thì điện trở hệ th ng giảm đi r t nhi u so với trường hợp ko có hóa chất. 29 GV: Nguyễn Công Tráng HẾT 30