10/29/2014
1
feee.hcmute.edu.vn
BÀBÀI I GIẢGIẢNG AN NG AN TOÀTOÀN ĐIN ĐIỆỆNN
UNIVERSITY OF TECHNICAL UNIVERSITY OF TECHNICAL
EDUCATION HOCHIMINH CITY (UTE)EDUCATION HOCHIMINH CITY (UTE)
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CHƯƠNG III
HỆ THỐNG NỐI ĐẤT
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MỤC TIÊU
Sau khi học xong chương này
người học có khả năng :
Phân tích được ưu , nhược điểm,
tính năng và phạm vi ứng dụng của
các hệ thống nối đất chuẩn
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Có khả năng tính toán, thiết kế, thi
công hệ thống nối đất thỏa các tiêu
chuẩn hiện hành
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
NỘI DUNG
Nội dung bài học gồm các phần
Các hệ thống nối đất chuẩn
Điện trở xuất của đất
Loạ
in
ố
iđ
ấ
t
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Loạ
i
n
ố
i
đ
ấ
t
Các kiểu nối đất
Điện trở nối đất
Phân tích hệ thống nối đất hiện đại
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
TỔNG QUAN
Hệ thống điện phân phối dựa vào cách bố trí hệ thống nối
đất (IEC 60364 - 3)
Hệ thống điện được định nghĩa bằng hai chữ cái : IT,TT…
Chữ cái thứ nhất thể hiện tính chất trung tính nguồn :
•T : trung tính nguồn trực tiếp nối đất
I
:
trung
tí
nh
củ
ồ
n
cá
ch ly v
ớ
iđ
ấ
t
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
•
I
:
trung
tí
nh
củ
ồ
n
cá
ch
ly
v
ớ
i
đ
ấ
t
Chữ cái thứ hai thể hiện hình thức bảo vệ :
•T : nối đất trực tiếp
•N : nối đất trực tiếp bằng dây dẫn bảo vệ với điểm đã nối đất
của nguồn (thường là dây trung tính)
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
TỔNG QUAN
Trong mạng TN dùng thêm 1 hay 2 chữ cái để định nghĩa
cách bố trí dây trung tính và dây bảo vệ
C : dây trung tính N và dây bảo vệ PE chung nhau thành một dây
PEN
S : Dây trung tính N và dây PE tách biệt nhau
CS : Dâ
y
trun
g
tính N và dâ
y
bảo v
ệ
PE kết h
ợ
p
tron
g
m
ộ
t vài
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
yg
y
ệ
ợ
pg
ộ
phần của hệ thống
10/29/2014
2
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG IT
Trung tính cách ly hay nối đất qua điện trở
Vỏ thiết bị, vật dẫn tự nhiên được nối với điện cực nối đất
riêng
Dây PE tách biệt, và có tiết diện nhỏhơndâyN
Bình thường dây PE không có sụt áp
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Trung tính nối đất qua
điện trở
Trung tính cách ly
Thiết bị
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG IT
Giảm ngưỡng quá áp khi xuất hiện sự cố chạm từ cuộn
cao sang cuộn hạ của MBA nguồn
Dòng sự cố thứ nhất thường thấp và không nguy hiểm
Khi sự cố thứ hai xảy ra trên pha khác sẽ tạo nên dòng
ngắn mạch và gây nguy hiểm
ầ
ế
ề
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
IT được dùng khi có yêu c
ầ
u bức thi
ế
t v
ề
tính liên tục
cung cấpđiện
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG TT
Trung tính được nối đất trực tiếp
Vỏ thiết bị được nối tới cực nối đất bằng dây nối đất, cực
nối đất này thường độc lập với cực nối đất của nguồn.
Dây PE riêng biệt với dây trung tính
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Nối đất kiểu TT
Thiết bị
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG TT
Sơ đồ đơn giản.
Tiết diện dây PE có thể nhỏ hơn dây N và được xác định
theo dòng sự cố
Bình thường dây PE không có sụt áp
Khi sự cố, xung điện áp trên dây PE thấp
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Nối đất kiểu TT
Thiết bị
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG TT
Vì sử dụng hai hệ thống nối đất riêng biệt nên cần lưu ý :
Bảo vệ quá áp
Cần đặt bộ chống sét van nhằm đảm bảo mức bảo vệ cần thiết
Cần có RCD với dòng >500mA để chống hỏahoạn
Hệ thống TT được dùng cho mạng điện bị hạn chế về sự
ki
ể
m
tra
hay
mạ
ng
đi
ệ
n
có
th
ể
m
ở
r
ộ
ng
cả
i
tạ
o
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
ki
ể
m
tra
hay
mạ
ng
đi
ệ
n
có
th
ể
m
ở
r
ộ
ng
,
cả
i
tạ
o
.
Nối đất kiểu TT
Thiết bị
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG TN
Trung tính của nguồn nối đất trực tiếp
Vỏ kim loại và các vật dẫn tự nhiên của lưới được nối với
dây trung tính.
Hệ thống TN gồm 3 dạng sau :
TN-C : dây trung tính và dây bảovệnốiđấtđược dùng chung và
gọi
là
dây
PEN
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
gọi
là
dây
PEN
TN-S : dây bảovệ(PE) và dây trung tính (N) là riêng biệt.
TN-C-S : là hệ thống kết hợp giữa TN-C và TN-S
Hệ thống TN
Thiết bị
10/29/2014
3
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG TN
Trung tính của nguồn nối đất trực tiếp
Vỏ kim loại và các vật dẫn tự nhiên của lưới được nối với
dây trung tính.
Hệ thống TN gồm 3 dạng sau :
TN-C : dây trung tính và dây bảovệnốiđấtđược dùng chung và
gọi
là
dây
PEN
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
gọi
là
dây
PEN
TN-S : dây bảovệ(PE) và dây trung tính (N) là riêng biệt.
TN-C-S : là hệ thống kết hợp giữa TN-C và TN-S
Hệ thống TN
Thiết bị
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG TN
Hệ thống TN-S
Điểm trung tính của nguồn được nối đất 1 lần tại đầu vào của lưới
Vỏ kim loại và vật dẫn tự nhiên được nối với dây bảo vệ.
Dòng sự cố và Utx lớn nên cần trang bị thiết bị tự động ngắt nguồn
Dây PE tách biệt với dây N, không nối đất lặp lại và tiết diện được
xác định theo dòng sự cố
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Bình thường, dâ
y
PE không có sụt áp và dòng điện
Hệ thống TN-S
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG TN
Hệ thống TN-S
Hệ thống thường được sử dụng trong :
•Mạch sử dụng dây/cáp đồng, tiết diện < 10mm2hay dây /cáp
nhôm tiết diện < 16mm2
•Các thiết bị di động
•Mạng điện không mở rộng hay cải tạo
ể
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
•Mạng điện được theo dõi ki
ể
m tra thường xuyên
Hệ thống TN-S
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG TN
Hệ thống TN-C
Trung tính của nguồn được nối đất trực tiếp
Vỏ kim loại và vật dẫn tự nhiên được nối với dây trung tính.
Dây trung tính nối đất lặp lại càng nhiều càng tốt
Dây PE với dây N là một
Dòng sự cố và Utx lớn nên cần trang bị thiết bị tự động ngắt nguồn
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Bình thường, vỏ thiết bị, đất, trung tính có cùng điện thế
Hệ thống TN-S
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG TN
Hệ thống TN-C
Khi hư hỏng cách điện, Isclớn gây sụt áp nguồn, nhiễu điện từ và
có thể gây cháy
Khi tải không đối xứng, dây PE sẽ có điện
Hệ thống sử dụng cho :
•Mạng không cải tạo, mở rộng
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
•Mạch sử dụng dây/cáp đồng, tiết diện > 10mm2hay dây /cáp
nhôm tiết diện > 16mm2
Hệ thống TN-S
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
HỆ THỐNG TN
Hệ thống TN-C-S
Là hệ thống kết hợp của TN-C và TN-S
TN-C không được dùng sau TN-S
Điểm phân dây PE khỏi dây PEN là điểm đầu của lưới
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
TB1 TB2 TB3
Hệ thống TN-C-S
Sơ đồ TN-C không cho phép
sử dụng sau sơ đồ TN-S
10/29/2014
4
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
Trong thực tế, việc chọn loại hệ thống nối đất căn cứ vào
các yếu tốsau :
An toàn chống điện giật
An toàn chống hỏa hoạn do điện
Bảo vệ chống quá áp
ả
ố
ễ
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
B
ả
o vệ ch
ố
ng nhi
ễ
u điện từ
Liên tục cung cấp điện
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
PHẠM VI ỨNG DỤNG
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
PHẠM VI ỨNG DỤNG
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
PHẠM VI ỨNG DỤNG
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
Dây PE :
Nối các vật dẫn tự nhiên và vỏ kim loại không mang điện của các
thiết bị tạo lưới đẳng áp.
Thường được bọc cách điện màu vàng sọc xanh lục
Trên dây không chứa thiết bị đóng cắt
QUI ĐỊNH VỀ DÂY PE VÀ PEN
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Dây PEN :
Có chức năng của dây trung tính và dây bảo vệ có tiết diện không
nhỏ hơn dây trung tính
Không sử dụng cho cáp di động
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
Phương pháp chọn tiết diện dây PEN và dây PE :
Phương pháp đơn giản hóa :
Phương pháp đẳng trị nhiệt:
•Cần qua tâm đến hệ sốK
•Hệ số K có thểtra bảng hoặc theo công thức:
QUI ĐỊNH VỀ DÂY PE VÀ PEN
20
QB


PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
•In : dòng điện định mức của dây dẫn
•Qc : nhiệt dung trên một đơn vị thể tích củaVL(J
/oCmm3)
•B : gía trị nghịch đảo của điện trở suất dây dẫn ở0oC
•Ρ20 : điện trở suất của dây dẫn ở20oC
•Өi,Өf : nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối cùng của dây dẫn
20
20
K= 1
cfi
n
i
QB
IB




10/29/2014
5
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHUẨN
Bài tập ví dụ:
Xác định Smin của dây PE trong mạng hạ áp sử dụng cáp đơn lõi
bằng đồng, có vỏ bọc cách điện PVC. Biết dòng ngắn mạch chạm
đất I = 25kA, thời gian cắt ngắn mạch củaCBt
c= 30ms
Giải :
Phương pháp đẳng trị nhiệt:
QUI ĐỊNH VỀ DÂY PE VÀ PEN
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Vậy chọn dây PE có tiết diện35mm
2
2
PEmin
I. t 2500. 0,03
S = = =30,3mm
K143
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT
Là điện trở của khối lập phương đất mỗi cạnh 1cm có đơn
vịΩmhay(Ωcm)
Các loại đất khác nhau có điện trở suất khác nhau
Điện trở suất của đất có thể xác định bằng máy đo hoặc
xác định bằng biểu thức:
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
a : khoảng cách giữa các cọc
b : chiều sâu cọc chôn trong đất
R : điện trở đất
22 2 2
4Πa.R
ρ=2a 2a
1+ -
(a +b ) (4a +4b )
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT
Trường hợpa>20b:
Vì ρ thay đổi theo mùa nên :
ρtt : điện trở suất tính toán của đất
ρ: điện trở suất đo được
K
m
:
h
ệ
s
ố
mù
a
ρ=2Πa.R
tt m
ρ=ρ.K
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
K
m
:
h
ệ
s
ố
mù
a
Hình thức nối
đất
Độ sâu đặt bộ phận
nối đất (m)
KmGhi chú
Thanh đặt nằm
ngang
0,5 1,4 ÷ 1,8 Đo vào
mùa khô
0,8 ÷ 1 1,25 ÷ 1,45
Cọc đặt thẳng
đứng
0,8 1,2 ÷ 1,4 Đo vào
mùa mưa
Hệ số thay đổi điện trở suất của đất theo mùa
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT
Tính toán sơ bộ có thể dùng trị số gần đúng của điện trở
suất của một số loại đấtsau:
Loại đấtGiá trị điện trở suất
giới hạn (Ωm)
Giá trị điện trở suất khi
thiết kế (Ωm)
Nước biển 0,15 ÷ 0,25 0,2
ấ
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Đấ
t đen 5 ÷ 100 8
Đất sét ẩm2 ÷1210
Nước sông, ao hồ10 ÷ 500 20
Đất pha sét 20 ÷ 200 30
Đất ruộng 20 ÷ 100 40
Bê tông 40 ÷ 1000 100
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT
Tính toán sơ bộ có thể dùng trị số gần đúng của điện trở
suất của một số loại đấtsau:
Loại đất Giá trị điện trở suất
giới hạn (Ωm)
Giá trị điện trở suất khi
thiết kế (Ωm)
Đất khô 20 ÷ 1000 100
ấ
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Đấ
t pha cát 300 ÷ 500 400
Than 1000 ÷ 5000 2000
Đất đá nhỏ1000 ÷ 50000 3000
Cát 1000 ÷ 10000 3000
Đất đá lớn 10000 ÷ 50000 20000
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
LOẠI NỐI ĐẤT
Sử dụng các ống dẫn nước hay các ống bằng kim loại
khác đặt trong đất (trừ các ống nhiên liệu lỏng, khí dễ
cháy, nổ) làm trang thiết bị nối đất
Điện trở nối đất được đo thực tế hoặc tính toán gần đúng
theo tài liệu
Chỉ
đ
ợ
c
em
là
n
ố
i
đ
ấ
t
b
ổ
sng
NỐI ĐẤT TỰ NHIÊN
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Chỉ
đ
ư
ợ
c
x
em
là
n
ố
i
đ
ấ
t
b
ổ
s
u
ng