Điện điện tử - Quy tắc an toàn khi làm việc ở phòng thí nghiệm điện áp cao

QUY TẮC AN TOÀN KHI LÀM VIỆC Ở PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐIỆN ÁP CAO A. VỀ TỔ CHỨC 1. Chỉ những sinh viên đã đƣợc nghe báo cáo về kỹ thuật an toàn và nắm vững quy tắc này mới đƣợc làm việc ở phòng thí nghiệm. 2. Với mỗi nhóm sinh viên, ngƣời hƣớng dẫn chỉ định sinh viên làm nhóm trƣởng theo dõi việc thực hiện quy tắc an toàn, chỉ nhóm trƣởng mới đƣợc đóng cắt mạch điện khi tiến hành thí nghiệm. 3. Trƣớc khi đóng nguồn lần thứ nhất, phải đƣợc ngƣời hƣớng dẫn kiểm tra các mạch. Trong các lần sau thì làm theo chỉ dẫn của ngƣời hƣớng dẫn. 4. Trong thời gian làm thí nghiệm, sinh viên không đƣợc gây mất trật tự trong phòng thí nghiệm, chỉ hoạt động trong khu vực thí nghiệm của nhóm mình. B. VỀ KỸ THUẬT 1. Trƣớc khi đóng mạch. nhóm trƣởng cần kiểm tra lại sơ đồ, lấy tất cả các dụng cụ không cần thiết cho thí nghiệm ra ngoài, tháo dây nối đất an toàn và yêu cầu mọi sinh viên ra khỏi khu vực nguy hiểm, đóng cửa khu vực thí nghiệm và đóng mạch thí nghiệm – khi đóng mạch, nhóm trƣởng phải nói to “đóng mạch”. 2. Thiết bị chỉ đƣợc mang điện áp trong thời gian tiến hành thí nghiệm và đo lƣờng. Sau đó phải giảm ngay điện áp xuống. Khi có điều gì nghi ngờ trong quá trình làm thí nghiệm hoặc tiến hành không đúng theo quy tắc thì phải cắt ngay nguồn điện áp. Sau khi cắt mạch xong thì trƣởng nhóm phải nói to là “đã cắt mạch”. 3. Sau khi cắt mạch, trong trƣờng hợp cần thiết phải vào khu vực nguy hiểm để tiến hành một việc gì thì trƣởng nhóm mở cửa khu vực nguy hiểm và làm các biện pháp an toàn (cho tụ phóng điện, đặt dây nối đất an toàn). Chỉ sau khi thực hiện các biện pháp đó mới đƣợc tiến hành các công việc cần thiết, trong thời gian sinh viên ở khu vực nguy hiểm thì nhóm trƣởng phải giữ không cho cửa ra vào khu vực nguy hiểm đóng lại để tránh khả năng có điện áp đƣa vào thiết bị. 4. Sau khi tiến hành các công việc cần thiết ở khu vực nguy hiểm thì tất cả các sinh viên phải ra khỏi khu vựcnguy hiểm, mang tất cả các dụng cụ không cần thiết ra ngoài và chỉ ngƣới ra cuối cùng mới tháo dây nối đất an toàn. trƣởng nhóm phải quan sát khu vực nguy hiểm, kiểm tra việc thực hiện các biện pháp nói trên rồi sau đó mới đƣợc tiếp tục thí nghiệm. 5. Mỗi khi cho điện áp tác dụng lên thiết bị thì cấm không đƣợc ai đi vào khu vực nguy hiểm, di chuyển lƣới bảo vệ, tỳ tay lên lƣới bảo vệ hay cho tay chuyển qua lƣới bảo vệ. 6. Muốn thay đổi cách nối dây cần phải cắt mạch an toàn và phải đƣợc sự đồng ý của ngƣời hƣớng dẫn mới đƣợc thực hiện và phải thực hiện đúng các quy tắc an toàn nói trên. 7. Trong trƣờng hợp cần tiến hành công việc gì với gậy cách điện hay các dụng cụ tƣơng tự, cần phải dùng các biện pháp bảo vệ khác nhƣ dùng găng cao su cách điện, ủng cách điện, thảm cách điện. BÀI 1 PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP TRÊN CHUỖI CÁCH ĐIỆN 3 PHẦN I. THÍ NGHIỆM I. MỤC ĐÍCH Nghiên cứu sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện trên mô hình Nghiên cứu sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện bằng phƣơng pháp đo trực tiếp II. KHÁI NIỆM Cách điện của đƣờng dây tải điện cao áp là chuỗi cách điện. Số phần tử cách điện trong chuỗi phụ thuộc vào điện áp định mức của đƣờng dây. Sơ đồ thay thế cách điện có dạng nhƣ ở hình 1.1. C C1 C2 Đƣờng dây Xà treo (nối đất) Hình 1.1. Sơ đồ thay thế chuỗi cách điện C – điện dung bản thân phần tử cách điện C1 – điện dung của bộ phân kim loại của phần tử cách điện đối với bộ phận nối đất của kết cấu (cột, dây thu sét). C2 – điện dung của bộ phận kim loại của phần tử cách điện đối với dây dẫn. Thông thƣờng các phần tử cách điện đều có điện dung bản thân C nhƣ nhau. Nếu nhƣ các điện dung ký sinh C1 và C2 rất nhỏ so với điện dung bản thân C thì sự phân bố điện áp dọc chuỗi cách điện sẽ đều bởi vì dòng điện đi qua các điện dung C nhƣ nhau và do đó cùng gây nên một điện áp giáng nhƣ nhau trên các phần tử. Trong thực tế do sự tồn tại của các điện dung ký sinh C1 = 4 pF – 5 pF và C2 = 0,5 pF – 1 pF nên chúng có ảnh hƣởng rõ rêt. đến sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện. Xét ảnh hƣởng của điện dung ký sinh C1 (cho C2 = 0), sơ đồ thay thế còn lại ở hình 1.2.a. Dòng qua điện dung ở gần đất nhất sẽ bé nhất và ngƣợc lại dòng qua dòng qua điện dung ở gần dây dẫn sẽ là lớn nhất. Do sự có mặt của C1 nên điện áp giáng trên phần tử cách điện ở gần dây dẫn là lớn nhất và sự phân bố điện áp dọc chuỗi cách điện có dạng nhƣ ở hình 1.2. Cũng lý luận nhƣ trên sẽ thấy là sự có mặt của các điện dung ký sinh C2 ( cho C1 = 0) sẽ làm cho điện áp giáng trên phần tử ở gần đất nhất là lớn nhất (Hình 1.2.b). Nếu cả C1 và C2 đều tồn tại và giả thiết C1 = C2 thì điện áp giáng trên các phần tử ở gần dây dẫn và sát đất sẽ là lớn nhất và bằng nhau còn điện áp giáng trên các phần tử ở giữa là nhỏ nhất. 4 C C1 Đường dây Xà treo (nối đất) ΔU6 ΔU5 ΔU4 ΔU3 ΔU2 ΔU1 C C2 Đường dây Xà treo (nối đất) 1 2 3 4 5 6 ΔU6ΔU5ΔU4ΔU3 ΔU2ΔU1 100% ω 1 2 3 4 5 6 C1=0; C2≠0 C 1 ≠ 0 ; C 2 = 0 C 1 ≠0; C 2 ≠0 C 1 =0; C 2 =0 Hình 1.2.a Hình 1.2.b Hinh 1.2. Phân bố điện áp dọc theo chuỗi cách điện Thực tế các điện dung C1 và C2 tồn tại và có trị số khác nhau đối với từng phần tử cách điện (phụ thuộc vào vị trí phần tử trong chuỗi) và ảnh hƣởng đồng thời tới sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện. Sự phân bố điện áp thực tế có đặc điểm sau: Điện áp giáng trên phần tử gần dây dẫn nhất là lớn nhất. Điện áp giáng nhỏ nhất là điện áp giáng trên phần tử ở gần đầu nối đất của chuỗi. Nếu các điện dung ký sinh C1 có cùng giá trị đối với tất cả các phần tử cách điện và đối với C2 cũng thế thì điện áp trên mỗi phần tử cách điện C trên sơ đồ ở hình 1.1 đƣợc xác định theo công thức: )1kn(ash)kn(ashC)1k(ash)ak(shC )an(shCC 100 %100. U U %U 21 21 k k Trong đó: U – điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện n – số lƣợng phần tử cách điện trong chuỗi cách điện k – số thứ tự của mỗi phần tử tính từ đầu nối đất C CC a 21 Khi phân bố điện áp dọc trên chuỗi cách điện là đều thì điện áp trên phần tử thứ k so với đất là: k n U Uk 5 Với mỗi đƣờng dây đã cho thì các điện dung ký sinh C1 là không đổi nên nếu ta chọn C2k theo điều kiện điện tích trên điện dung đối với dây dẫn cân bằng với điện tích trên điện dung đối với đất để điện áp phân bố đều thì: 1-n1,k kn k C kn k CC)k n U U(Ck n U C 1k1k2k2k1 Sự phân bố điện dung này đã đƣợc áp dụng để cải thiện sự phân bố điện áp dọc trên cuộn dây của máy biến áp. Đối với đƣờng dây thì sự phân bố điện áp không đều trên chuỗi cách điện sẽ tạo điều kiện để hình thành vầng quang. Điện áp vầng quang trên cách điện vào khoảng 20 – 25 kV. Ở điện áp làm việc, vầng quang không đƣợc phép xuất hiện vì các sản phẩm của vầng quang sẽ gây ăn mòn kim loại, gây nhiễu với các thiết bị vô tuyến. Ở các đƣờng dây từ điện áp 220 kV trở lên, điện áp trên phần tử cách điện gần dây dẫn lớn hơn 20 kV nên ta phải có biện pháp cải thiện sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện. Biện pháp thông dụng nhất hiện nay là dùng đai (vành đẳng thế). Đai có dạng hình tròn, số tám hay kiểu sừng đƣợc gắn vào đầu của chuỗi cách điện ở phía đƣờng dây. Tác dụng của đai là làm thay đổi điện dung C2 do đó tạo điều kiện để sự phân bố điện áp đều hơn. Ngoài ra đai còn có các nhiệm vụ: Ngăn chặn sự hình thành phóng điện từng cấp trên mỗi chuỗi cách điện. Ngăn sự hình thành hồ quang của sự phóng điện từng cấp trên bề mặt chuỗi cách điện. Nâng cao điện áp phóng điện xung và tần số công nghiệp của chuỗi cách điện. III. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP TRÊN CHUỖI CÁCH ĐIỆN 1. Mô hình chuỗi sứ Có thể dùng mô hình để xét sự phân bố điện áp và cách cải thiện sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện. Trên hình 1.3 giới thiệu mô hình của chuỗi cách điện gồm có sáu phần tử cách điên cùng loại. Các phần tử cách điện đƣợc đặc trƣng bởi các điện dung C = 2 μF và C1 = 1 μF. Điện dung C2 có thể nhận các giá trị khác nhau ví dụ 0,2 μF, 1μF, C C1 ~ V R l l3 l4 C2 ~ R3 R4 R1 R2 V U U B A A B U R 2 = Δ U 1 Hình 1.3. Mô hình chuỗi cách điện 6 Song song với chuỗi điện dung C có một biến trở R kẻ vạch theo % của trị số điện áp tác dụng lên chuỗi sứ, ứng với một vị trí của con chạy trên biến trở thì trên dụng cụ chỉ không (Vôn kế) sẽ cho biết trạng thái cân bằng thế giữa điểm đang xét và con chạy. Nhờ trị số trên thang đo của biến trở R, ta sẽ tính đƣợc thế (theo %) so với điện áp tác dụng lên chuỗi điện dung. Ví dụ ta muốn đo thế tại điểm A, mạch tƣơng đƣơng thu gọn nhƣ mạch cầu. Khi Vôn kế chỉ không (cầu cân bằng) ta có: l l UR R U UU 444R2R Nhƣ vậy: l l UU 41 . 2. Phƣơng pháp đo trực tiếp Từ công thức tính điện áp giáng trên một phần tử cách điện là ΔUk% không phụ thuộc vào điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện U mà chỉ phụ thuộc vào C, C1, C2, số lƣợng phần tử trong chuỗi và số thứ tự k. Nói khác đi là với mỗi chuỗi cách điện đã cho thì ΔUk% là một hằng số dù điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện có thay đổi. Từ các nhận xét đó suy ra phƣơng pháp xác định sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện bằng phƣơng pháp đo trực tiếp nhƣ dƣới đây. Nếu mắc song song phần tử thứ k (trong chuỗi cách điện có n phần tử) với một bộ cầu phóng điện có khoảng cách s cố định (nghĩa là điện áp phóng điện U0 của quả cầu đó là hằng số và đã biết trƣớc) và cho điện áp tác dụng lên chuỗi sứ tăng dần dần đến khi có phóng điện trên bộ cầu, khi đó điện áp giáng trên phần tử thứ k là U0: %100 U U %U s 0 k Với Us là điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện. Cũng có thể chứng minh là điện áp tại điểm k nào đó trên chuỗi cách điện cũng chỉ phụ thuộc vào các tham số của chuỗi C, C1, C2 mà không phụ thuộc vào điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện. Nhƣ vậy cũng có thể dùng một bộ cầu phóng điện có khoảng cách s cố định nối vào điểm đất và điểm k nào đó trên chuỗi cách điện và đồng thời cho điện áp tác dụng Us tăng dần lên cho đến khi nào bộ cầu bị phóng điện, lúc đó điện áp tại điểm k sẽ là: %100 U U %U s 0 k IV. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1. Xác định ΔUk% = f(k) và Uk% = f(k) trên mô hình a. Sơ đồ đo nhƣ sau: 7 Xà treo sứ (nối đất) Dây dẫn 1 2 3 4 5 6 7 s,U0 Xà treo sứ (nối đất) Dây dẫn 1 2 3 4 5 6 7 s,U0 Đo ΔUk% Đo Uk% Hình 1.4. Đo sụt áp trên các phần tử cách điện b. Cải thiện sự phân bố điện áp Với mô hình đang dùng C = 2 μF và C1 = 1μF, phải xác định các điện dung C2k sao cho sự phân bố điện áp trên mô hình đƣợc đều. Việc tính toán C2 phải đƣợc hoàn thành trƣớc khi làm thí nghiệm. 2. Xác định ΔUk% và Uk% trên chuỗi cách điện bằng phƣơng pháp đo trực tiếp Chuỗi cách điện, số lƣợng các phần tử, tình trạng chuỗi cách điện do ngƣời hƣớng dẫn quy định. Thí nghiệm này đƣợc xác định với trƣờng hợp có và không có đai bảo vệ. Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm nhƣ hình 1.5. Xà treo sứ (nối đất) Dây dẫn R V Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý xác định phân bố điện áp trên chuỗi cách điện 8 Trƣớc tiên chọn khoảng cách s của cầu phóng điện cũng nhƣ điện áp phóng điện U0 dùng sơ đồ nhƣ hình 1.6. R V Hình 1.6. Đặt giá trị phóng điện của hai quả cầu U0 Khoảng cách s của cầu cũng nhƣ điện áp phóng điện U0 của nó giữ cố định trong suốt quá trình thí nghiệm. Để xác định ΔUk%, đem cầu phóng điện lần lƣợt nối song song với từng phần tử cách điện nhƣ hình 1.4. Sau khi nối cầu phóng điện vào phần tử thứ k nào đó thì đóng nguồn và cho điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện là Us. Từ đó tính đƣợc ΔUk%. Từ các số liệu ở bảng 1.1. vẽ quan hệ ΔUk% = f(k) trong các trƣờng hợp có đai và không có đai. Để xác định Uk% thì nối cầu phóng điện vào điểm k đang xét và đất nhƣ hình 1.4. Chú ý: Điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện bao giờ cũng tăng từ không trở lên. Khi cầu phóng điện thì phải giảm ngay điện áp bằng cách đƣa tay quay của máy biến áp tự ngẫu về vị trí không. 3. Xác định quan hệ ΔU1% = f(n) Số lƣợng phần tử n của chuỗi cách điện đƣợc thay đổi và ta xác định giá trị ΔU1%. Khi điện áp phân bố đều thì điện áp trên mỗi phần tử sẽ bằng Us/n trong đó Us là điện áp tác dụng lên chuỗi cách điện. Thực tế điện áp phân bố không đều và trên phần tử gần dây dẫn sẽ có điện áp lớn nhất: ΔUmax% = ΔU1% Hệ số không đồng nhất là: %Un%100 U U n%100 n U U x 1 s 1 s max 4. Chuẩn bị trƣớc cho thí nghiệm Ngoài việc nghiên cứu phần “Phân bố điện áp trên chuỗi cách điện” trong giáo trình môn học kỹ thuật điện áp cao, bài thí nghiệm này cần: 1. Theo các công thức đã cho, tính trƣớc và vẽ các quan hệ ΔU1% = f(k) ứng với chuỗi cách điện có sáu phần tử với các tham số sau: a. C = 2 μF; C1 = 0; C2 = 1 μF b. C = 2 μF; C1 = 0; C2 = 0 c. C = 2 μF; C1 = 1 μF; C2 = 0 9 2. Tính các điện dung C2k để cải thiện sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện đã cho – giải thích cách xây dựng công thức đó. 5. Kết quả thí nghiệm Điện áp phóng điện U0 = ..kV 5.1. Xác đinh ΔUk% Bảng 1.1. Kết quả đo ΔUk% Số TT phần tử 1 2 3 4 5 6 7 Trƣờng hợp không có đai Điện áp US, kV 1 2 3 TB Trƣờng hợp có đai Điện áp US, kV 1 2 3 TB 5.2. Xác định Uk% Bảng 1.2. Kết quả đo Uk% Số TT phần tử 1 2 3 4 5 6 7 Trƣờng hợp không có đai Điện áp US, kV 1 2 3 TB Trƣờng hợp có đai Điện áp US, kV 1 2 3 TB 5.3. Xác định ΔU1% = f(n) Bảng 1.3. Kết quả đo ΔU1% = f(n) 10 Số TT phần tử 1 2 3 4 5 6 7 Trƣờng hợp không có đai Điện áp US, kV 1 2 3 TB Trƣờng hợp có đai Điện áp US, kV 1 2 3 TB 6. Nội dung báo cáo Các phần chính phải báo cáo: Mục đích thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm và phƣơng pháp thí nghiệm Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm Các bảng kết quả đo và xử lý kết quả đo Hình biểu diễn các quan hệ Nhận xét các kết quả thí nghiệm Ngoài ra, hãy trả lời các câu hỏi sau: 1. Giải thích ảnh hƣởng của các điện dung ký sinh đối với sự phân bố điện áp trên chuỗi cách điện. 2. Giải thích ảnh hƣởng của vầng quang đối với sự phân bố điện áp. 3. Mục đích và tác dụng của đai bảo vệ. 4. Nếu nhƣ trong chuỗi có một phần tử bị hỏng (mất tính chất cách điện) thì sự phân bố điện áp sẽ nhƣ thế nào? 5. Đai ảnh hƣởng tới hệ số đồng nhất nhƣ thế nào? Quy luật biến thiên của ΔU1% và U1% khi số phần tử của chuỗi thay đổi? 11 PHẦN II. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM I. XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1. Xác định ΔUk% Từ các kết quả thí nghiệm bảng 1.1, tính ΔUk% và vẽ phân bố ΔUk% dọc theo chuỗi cách điện (hình 1.7). STT Điện áp phóng điện U0, kV Phân bố điện áp Trƣờng hợp không đai Trƣờng hợp có đai Us, kV ΔUk% Us, kV ΔUk% 1 2 3 4 5 6 7 Bảng 1.4. Kết quả tính toán phân bố điện áp ΔUk% Hình 1.7. Phân bố điện áp ΔUk% 2. Xác định Uk% Từ các kết quả thí nghiệm bảng 1.2, tính Uk% và vẽ phân bố Uk% dọc theo chuỗi cách điện (hình 1.8). k ΔUk% : không có đai : có đai 12 STT Điện áp phóng điện U0, kV Phân bố điện áp Trƣờng hợp không đai Trƣờng hợp có đai Us, kV Uk% Us, kV Uk% 1 2 3 4 5 6 7 Bảng 1.5. Kết quả tính toán phân bố điện áp Uk% Hình 1.8. Phân bố điện áp Uk% 3. Xác định ΔU1% = f(n) Từ các kết quả thí nghiệm bảng 1.3, tính ΔUk% và vẽ phân bố ΔUk% dọc theo chuỗi cách điện Số phần tử n Điện áp phóng điện U0, kV Us, kV Us/n, kV ΔU1% Hệ số không đồng nhất x Trƣờng hợp không có đai bảo vệ 1 2 3 4 5 6 7 Trƣờng hợp có đai bảo vệ 1 2 3 4 5 6 7 k Uk% : không có đai : có đai 13 Bảng 1.4. Kết quả tính toán phân bố điện áp ΔUk% Hình 1.7. Phân bố điện áp ΔU1% II. NHẬN XÉT CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ... ... ... ... ... ... n ΔU1% : không có đai : có đai 14 BÀI 2 THÍ NGHIỆM ĐO ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT 15 PHẦN I. THÍ NGHIỆM I. MỞ ĐẦU Nối đất là việc thực hiện tản dòng điện đi vào trong đất nhằm giảm thấp điện áp đối với đất, tăng an toàn cho ngƣời và các thiết bị điện. Do đất là môi trƣờng dẫn điện nên khi có dòng điện tản trong đất thông qua các điện cực (cọc tia, mạch vòng kim loại chôn trong đất) thì môi trƣờng thể hiện chủ yếu tính chất giống nhƣ điện trở, điện trở này gọi là điện trở nối đất. Thực chất của điện trở nối đất là phần điện trở tản của miền đất bao quanh điện cực, còn phần kim loại của bản thân điện cực đo quá nhỏ nên có thể bỏ qua. Có thể xác định điện trở nối đất theo công thức: C R Trong đó: R – điện trở nối đất, Ω ρ – điện trở suất của đất, Ωm ε – hằng số điện môi, F/m C – điện dung, F Tính toán nối đất trong các sơ đồ phức tạp cũng nhƣ các quy định về trị số điện trở nối đất đã đƣợc trình bày trong các quy trình quy phạm và các tài liệu chuyên môn. Trong phạm vi bài thí nghiệm này sẽ trình bày các phƣơng pháp đo và hiệu chỉnh kết quả đo về điện trở nối đất và điện trở suất của đất. Kết quả tính toán về điện trở nối đất của một số hình thức nối đất đơn giản đƣợc cho ở bảng 2.1. 16 Hình thức nối đất Sơ đồ nối đất Công thức tính điện trở nối đất R, Ω Ghi chú Bán cầu chôn sát mặt đất r0 0r2 R Cọc chôn sát mặt đất l d I Mặt đất d l4 ln l2 R l = 2 ÷ 3 m d = 4 ÷ 6 m Khi dùng sắt góc, d đƣợc thay bằng 0,95b ( b là chiều rộng của sắt góc) Cọc chôn sâu trong đất l d I Mặt đất t lt4 lt4 ln 2 1 d l2 ln l2 R Tia nằm ngang I Mặt đất t d l td l ln l2 R 2 t = 0,5 ÷ 1 m d > 2 cm Khi dùng sắt dẹt, d đƣợc thay thế bởi b/2 (b là chiều rộng của sắt dẹt, b > 4 cm) Mạch vòng chôn nằm ngang D td D27,1 ln l2 R 22 Bảng 2.1. Điện trở nối đất của một số hình thức nối đất đơn giản II. LÝ THUYẾT PHƢƠNG PHÁP ĐO Điện trở nối đất đƣợc xác định theo biểu thức của định luật Ohm: I U R Trong đó: U – điện áp nối đất (V) I – dòng điện tản trong đất (A) 17 Từ kết quả trình bày của R có thể suy ra trị số điện trở suất ρ theo các công thức nhƣ đã trình bày trong bảng 2.1. Dƣới đây trình bày một số phƣơng pháp dùng để đo điện trở suất của đất. 1. Phƣơng pháp dùng Vônkế và Ampe kế V A Cọc nối đất cần đo điện trở Cọc phụ điện áp Cọc phụ dòng điệnI Biến áp cách ly X Y Z A BX Z Sự thay đổi của điện trở đo được Khoảng cách XY Đ iệ n t rở Y Miền tản dòng điện không giao thoa RX r Hình 2.1. Phƣơng pháp đo điện trở dùng Vôn kế và Ampe kế Khi điện cực phụ điện áp đặt trong miền AB ta sẽ xác định đƣợc điện trở nối đất: I U R xx Trong đó: Ux – trị số đọc ở Vôn kế, V I – Trị số đọc ở Ampe kế, A Điện cực phụ dòng điện phải đặt cách xa bộ phận nối đất Rx để các miền tản dòng điện của chúng không giao chéo nhau. Nhằm đảm bảo chính xác, các đồng hồ Vôn kế và Ampe kế phải có cấp chính xác 1 ÷ 1,5 đồng thời Vôn kế phải có nội trở lớn hơn 50RT (RT là điện trở nối đất của điện cực phụ điện áp, đƣợc xác định bằng cách đƣa mạch dòng điện I vào cực này). Điện trở nối đất RP của điện cực phụ dòng điện quá lớn sẽ làm giảm điện áp Ux do đó khi cần thiết, điện cực phụ sẽ đƣợc thực hiện bởi vài ba cọc ghép song song. Để xác định điện trở suất của đất, ta sẽ chôn cọc mẫu theo hình thức chôn sát mặt đất trong bảng 2.1 thay thế vào vị trí của Rx. Điện trở suất đƣợc xác định theo công thức: d l4 ln lR2 Đo điện trở nối đất và điện trở suất của đất thƣờng đƣợc tiến hành trong các ngày khô ráo của mùa hè, khi độ ẩm trong đất ở mức bình thƣờng. Để đƣợc các giá trị ứng với khi đất 18 đông giá và khô ráo (mùa đông) phải hiệu chỉnh bằng cách nhân các kết quả đo với hệ số mùa (bảng 2.2) Hình thức nối đất Độ chôn sâu Hệ số mùa K Chiều nằm ngang (tia, mạch vòng) 0,5 4,5 ÷ 6,5 0,8 1,6 ÷ 3 Chôn thẳng đứng (cọc) 0,8 1,4 ÷ 2 Bảng 2.2. Bảng hệ số mùa Ghi chú: Nếu đất khô ráo sẽ lấy hệ số mùa theo giới hạn dƣới, nếu đất ẩm sẽ lấy theo giới hạn trên. 2. Phƣơng pháp đo dùng các loại đồng hồ Terrometre Nguyên lý của phƣơng pháp này hoàn toàn giống với phƣơng pháp dùng Vôn kế và Ampe kế, tuy vậy có hai điểm khác biệt chủ yếu là: Có nguồn điện áp nội bộ (nhƣ máy phát tay quay) để t