Các phương pháp nối đất

Các Phương Pháp Đặt Mạch Tiếp Địa và Thảm Tiếp Địa

Trong các hệ thống điện, có nhiều phương pháp đặt mạch tiếp địa khác nhau, bao gồm tiếp địa bằng dây hoặc dải, tiếp địa bằng thanh, tiếp địa bằng ống, tiếp địa bằng tấm, và tiếp địa thông qua đường ống nước. Trong số này, tiếp địa bằng ống và tiếp địa bằng tấm là phổ biến nhất, và chúng sẽ được khám phá chi tiết bên dưới.

Thảm Tiếp Địa

Một thảm tiếp địa được tạo ra bằng cách kết nối nhiều thanh với các dây dẫn đồng. Cấu hình này hiệu quả trong việc giảm tổng trở tiếp đất và đóng vai trò quan trọng trong việc hạn chế điện thế mặt đất. Nó đặc biệt phù hợp cho các khu vực dự kiến ​​có dòng điện lỗi lớn. Khi thiết kế một thảm tiếp địa, cần phải xem xét cẩn thận một số yếu tố quan trọng:

Các Xem Xét về An Toàn

Trong trường hợp xảy ra lỗi, sự chênh lệch điện áp giữa mặt đất và bề mặt mặt đất phải được giữ ở mức không gây nguy hiểm cho những người có thể tiếp xúc với các bề mặt dẫn điện không mang dòng của hệ thống điện. Điều này đảm bảo an toàn cho nhân viên làm việc xung quanh hoặc gần hệ thống điện.

Hoạt Động của Rơle Bảo Vệ

Thảm tiếp địa nên có khả năng xử lý dòng điện lỗi liên tục đủ lớn để kích hoạt rơle bảo vệ. Một trở đất thấp là rất cần thiết để cho phép dòng điện lỗi chảy tự do qua thảm, giúp rơle bảo vệ hoạt động kịp thời và cách ly phần hệ thống điện bị lỗi.

Ngăn Chặn Dòng Điện Nguy Hiểm

Trở của thảm tiếp địa phải được thiết kế cẩn thận để ngăn chặn dòng điện nguy hiểm chảy qua cơ thể người trong trường hợp tiếp xúc vô tình với các bộ phận có điện. Đây là yêu cầu an toàn cơ bản để bảo vệ mạng sống con người.

Giới Hạn Điện Áp Bước

Thiết kế của thảm tiếp đất phải đảm bảo rằng điện áp bước - sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm trên bề mặt đất cách nhau một khoảng nhất định - vẫn dưới giá trị cho phép. Giá trị cho phép này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như độ kháng của đất và điều kiện lỗi cần thiết để cách ly thiết bị lỗi khỏi hệ thống điện đang hoạt động. Bằng cách giữ điện áp bước trong giới hạn an toàn, rủi ro bị điện giật đối với những người đi bộ gần lắp đặt đã được tiếp đất được giảm thiểu.

Điện cực Tiếp Địa
Điện cực tiếp địa đề cập đến bất kỳ dây, thanh, ống, tấm, hoặc một nhóm dây dẫn nào được chôn xuống đất, theo chiều ngang hoặc dọc. Trong các hệ thống phân phối điện, một dạng phổ biến của điện cực đất là thanh, thường dài khoảng 1 mét, được chôn thẳng đứng xuống đất. Thiết kế đơn giản nhưng hiệu quả này giúp thiết lập một kết nối đáng tin cậy giữa hệ thống điện và đất, hỗ trợ việc tiêu tán an toàn dòng điện lỗi.

Ngược lại, trong các trạm phát điện, thay vì dựa vào các thanh riêng lẻ, thường sử dụng thảm tiếp đất. Thảm tiếp đất bao gồm nhiều dây dẫn được kết nối thành một mạng lưới. Cách tiếp cận này mang lại nhiều lợi ích so với việc sử dụng các điện cực đơn lẻ. Diện tích bề mặt lớn hơn và tính chất kết nối của thảm tiếp đất cung cấp tổng trở thấp hơn, cho phép nó xử lý dòng điện lỗi lớn hơn một cách hiệu quả. Ngoài ra, nó còn giúp phân bố điện thế điện đều hơn trên diện tích trạm, giảm thiểu nguy cơ điện áp bước và chạm nguy hiểm có thể đe dọa đến nhân viên và thiết bị.

Tiếp Địa Bằng Ống
Trong số các phương pháp tiếp địa có thể áp dụng trong cùng điều kiện đất và độ ẩm, tiếp địa bằng ống nổi bật là một trong những hệ thống phổ biến và hiệu quả nhất. Trong phương pháp này, một ống thép mạ kẽm có lỗ, tuân theo các thông số kỹ thuật được phê duyệt về chiều dài và đường kính, được cắm thẳng đứng vào đất luôn ẩm, như được minh họa trong hình vẽ kèm theo.

Việc lựa chọn kích thước ống là một cân nhắc quan trọng, vì nó được xác định bởi hai yếu tố chính: cường độ dòng điện mà hệ thống tiếp địa cần truyền dẫn và đặc tính của đất. Một ống đường kính lớn hơn hoặc dài hơn có thể cần thiết để xử lý dòng điện lỗi cao, đảm bảo rằng điện tích có thể được tiêu tán an toàn và hiệu quả vào đất. Ngoài ra, các loại đất khác nhau có độ kháng điện khác nhau; ví dụ, đất có độ kháng cao có thể đòi hỏi ống lớn hơn để đạt được kết nối có độ kháng thấp mong muốn với đất. Quá trình xác định kích thước cẩn thận này đảm bảo độ tin cậy và an toàn của hệ thống tiếp địa bằng ống, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho nhiều hệ thống điện khác nhau.

Đối với tiếp địa bằng ống, thực hành tiêu chuẩn quy định các kích thước cụ thể cho ống tiếp địa, tùy thuộc vào điều kiện đất. Thông thường, trong đất bình thường, một ống có đường kính 40 mm và chiều dài 2,5 mét được sử dụng. Tuy nhiên, trong đất khô và đá, một ống dài hơn là cần thiết để đảm bảo kết nối hiệu quả với đất. Độ sâu chôn ống trực tiếp liên quan đến độ ẩm của đất, vì môi trường ẩm hơn giúp tăng cường độ dẫn điện.

Trong một hệ thống lắp đặt điển hình, ống được đặt ở độ sâu 3,75 mét. Để tăng cường hiệu suất, đáy ống được bao quanh bởi các mảnh nhỏ than cốc hoặc than, đặt cách khoảng 15 cm. Các lớp than cốc và muối được sử dụng xen kẽ, phục vụ các mục đích khác nhau. Than cốc tăng diện tích tiếp xúc hiệu quả với đất, trong khi muối giảm độ kháng đất, cùng tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống tiếp địa.
Một ống bổ sung, có đường kính 19 mm và chiều dài tối thiểu 1,25 mét, được kết nối với đầu trên của ống thép mạ kẽm (GI) thông qua một khớp giảm. Ống phụ này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chức năng của hệ thống, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Trong những tháng mùa hè, độ ẩm trong đất tự nhiên giảm, dẫn đến tăng độ kháng đất. Để chống lại điều này, một cấu trúc bê tông được xây dựng để đảm bảo nguồn nước ổn định. Để duy trì kết nối đất hiệu quả, từ 3 đến 4 xô nước được đổ qua một phễu gắn vào ống đường kính 19 mm, được kết nối với ống GI chính. Dây tiếp đất, có thể là dây GI hoặc dải dây GI có tiết diện đủ để truyền dẫn an toàn dòng điện lỗi, được chạy qua ống GI đường kính 12 mm, chôn sâu khoảng 60 cm dưới bề mặt đất.
Tiếp Địa Bằng Tấm
Tiếp địa bằng tấm bao gồm việc chôn một tấm tiếp địa xuống đất. Tấm có thể được làm bằng đồng, với kích thước 60 cm × 60 cm × 3 mm, hoặc sắt mạ kẽm, với kích thước 60 cm × 60 cm × 6 mm. Tấm được đặt thẳng đứng, với đỉnh trên ở độ sâu không ít hơn 3 mét từ bề mặt đất. Độ sâu này rất quan trọng để đảm bảo tiếp đất điện đáng tin cậy, cho phép tấm tiếp xúc đầy đủ với đất, hỗ trợ tiêu tán an toàn dòng điện trong trường hợp xảy ra lỗi.

Tiếp Địa Bằng Tấm
Khi thực hiện tiếp địa bằng tấm, tấm tiếp địa được chèn vào các lớp phụ trợ của than cốc và muối, với độ dày tối thiểu 15 cm cho các lớp này. Sự kết hợp này giúp giảm độ kháng đất xung quanh tấm, tăng cường hiệu quả của hệ thống tiếp địa. Một dây tiếp đất, làm bằng sắt mạ kẽm (GI) hoặc đồng, sau đó được cố định chắc chắn vào tấm tiếp địa bằng đai ốc và vít. Mặc dù đồng có độ dẫn điện tốt hơn, nhưng tấm và dây đồng không thường được sử dụng cho việc tiếp đất do chi phí cao hơn nhiều so với các lựa chọn bằng GI. Sự hiệu quả về chi phí này khiến vật liệu GI trở thành lựa chọn ưu tiên cho hầu hết các ứng dụng tiếp địa thực tế.
Tiếp Địa Thông Qua Đường Ống Nước
Tiếp địa thông qua đường ống nước là một phương pháp khác để thiết lập kết nối điện với đất. Trong phương pháp này, một dây GI hoặc đồng được kết nối với đường ống nước. Kết nối được bảo đảm bằng dây buộc thép, được buộc chặt vào một dây dẫn đồng. Phương pháp này tận dụng mạng lưới kim loại rộng lớn của đường ống nước, thường có kết nối tốt với đất, để cung cấp một đường dẫn có độ kháng thấp cho dòng điện trong trường hợp xảy ra lỗi. Tuy nhiên, phương pháp tiếp địa này phải tuân thủ các quy định an toàn và mã vạch nước liên quan để đảm bảo cả an toàn điện và tính toàn vẹn của hệ thống cung cấp nước.

Các đường ống nước thường được làm từ kim loại và được chôn dưới bề mặt đất, thiết lập một kết nối trực tiếp với đất. Trong trường hợp xảy ra lỗi, dòng điện chảy qua dây GI hoặc đồng được sử dụng cho việc tiếp địa được chuyển trực tiếp vào đất thông qua đường ống nước. Điều này cung cấp một đường dẫn tiện lợi và thường hiệu quả để tiêu tán dòng điện lỗi, tận dụng mạng lưới dưới đất rộng lớn và độ dẫn điện tự nhiên của đường ống kim loại.