Trong tất cả các hệ thống cơ điện, hệ thống tiếp đất có chi phí không quá cao nhưng lại đóng vai trò cực kỳ quan trọng về mặt an toàn cho cả công trình cũng như người sử dụng. Do đó việc thiết kế nối đất cần được xem xét một cách cẩn trọng. Cùng thietkeMEP.com chia sẻ và thảo luận về vấn đề này nhé.

Như mọi người đã biết, trong mạng điện hạ áp có trung tính nối đất, tất cả các phần tử kim loại của các thiết bị bình thường không mang điện đều được nối với hệ thống nối đất bảo vệ. Tác dụng bảo vệ của hệ thống nối đất này được giải thích như sau:

Khi có sự ngắn mạch chạm masse, nếu vỏ thiết bị không được tiếp đất thì trên vỏ sẽ xuất hiện điện áp bằng điện áp pha. Nếu các dòng sự cố không có đường nào để truyền xuống đất thông qua một hệ thống nối đất được thiết kế và bảo trì đúng cách thì chúng sẽ tìm các con đường khó lường trước được, có thể bao gồm con người khi người tiếp xúc với nó.

Trường hợp vỏ thiết bị được nối đất, thì giá trị điện áp tiếp xúc chỉ bằng độ rơi điện áp trên điện trở của hệ thống nối đất bảo vệ, nếu hệ thống nối đất bảo vệ có giá trị đủ nhỏ thì có thể đảm bảo được sự an toàn cho người khi tiếp xúc với vỏ thiết bị. Ngoài ra, một hệ thống nối đất tốt sẽ nâng cao độ tin cậy của thiết bị và giảm thiểu nguy cơ hư hại do sét đánh hoặc dòng sự cố.

Ở đây đang bàn về vấn đề thiết kế nối đất nên mình chỉ nói về nối đất nhân tạo thôi. Nối đất nhân tạo sử dụng để đảm bảo giá trị của điện trở nối đất nằm trong giới hạn cho phép và ổn định trong thời gian dài. Có 2 kiểu nối đất chính là nối đất tập trung và nối đất mạch vòng.

Đa phần các dự án Việt Nam được thiết kế nối đất tập trung. Một số các dự án của Singapore hoặc của tư vấn có liên quan đến Singapore thì em có thấy họ vẫn sử dụng nối đất mạch vòng. Không biết chỗ mấy bác như thế nào?

Nối đất tập trung: dùng nhiều cọc đóng xuống đất sau đó nối các cọc với nhau bằng thanh ngang hay cáp đồng. Khoảng cách giữa các cọc tối thiều phải bằng chiều dài cọc để tránh hiệu ứng màn che.  Hiệu ứng màn che làm méo dạng vùng đẳng thế giữa hai điện cực, làm giảm khả năng tản của hệ thống nối đất.

Nối đất mạch vòng: các điện cực đặt theo chu vi công trình cần bảo vệ, cách mép móng từ 1-1.5m. Nối đất mạch vòng cũng có thể đặt ngay bên trong phạm vi công trình.

Điện trở suất của đất là yếu tố chủ yếu quyết định điện trở tản của cực nối đất. Điện trở suất của đất phụ thuộc vào cấu tạo chất đất, độ ẩm của đất, nhiệt độ, các thành phần kim loại, muối, acid… có trong đất.

Để thiết kế hệ thống tiếp địa đáp ứng có điện trở theo yêu cầu, khâu xác định điện trở suất của đất là quan trọng nhất. Các dự án thiết kế M&E mà em làm thì chưa có dự án nào mà đơn vị khảo sát địa chất cung cấp cho bên em các thông số về điện trở suất của đất cả. Không biết có anh em thiết kế cơ điện nào đo thực tế khi thiết kế không nữa?

Để xác định điện trở suất của đất khi không có giá trị đo thực tế thông thường em làm như sau, các bác có cách nào hay thì comment chia sẻ bên dưới nhé.

Đầu tiên mình file báo cáo khảo sát địa chất của đơn vị khảo sát địa chất. Tùy theo mỗi công trình mà đơn vị khảo sát họ sẽ khoan khoảng 2-4 hố khoan. Vâng đây chính là cái mình cần đấy ạ. Đọc qua tài liệu khảo sát mình sẽ biết được sơ bộ các lớp đất ở khu vực công trình như: khu vực công trình có các loại đất gì? Độ dày, phân bố mỗi lớp như thế nào? Các thành phần khác có trong đất?

Sau khi biết được thành phần đất và các thông số liên quan tạo công trình việc tiếp theo là lựa chọn giá trị điện trở đất theo ứng với từng trường hợp cụ thể.

Đất là môi trường dẫn điện phức tạp, không đồng nhất về thành phần và cấu tạo, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, vì vậy khi tính toán nối đất thì người ta lấy: r tt = rđất x kmùa.

Phía dưới là bảng công thức tính điện trở nối đất tương ứng với các kiểu nối đất. Phần em khoanh màu đỏ là trường hợp hay thông dụng nhất cọc chôn thẳng đứng cách mặt đất 1 khoảng, dây cáp hoặc thanh liên kết các thanh các cọc lại.

Ảnh hưởng của hiệu ứng màn che làm giảm khả năng tản dòng của các cọc đặt chôn gần nhau nên người ta đưa thêm hệ số sử dụng cọc, thanh vào khi tính toán. Bên dưới là bảng tra hệ số sử dụng của chôn thẳng đứng và thanh (dây) nối các cọc trong từng trường hợp cụ thể.