Các thiết bị điện khi vận hành phải được nối đất. Tùy thuộc vào mục đích, nó có thể hoạt động hoặc bảo vệ. Đầu tiên là để vận hành chính xác các thiết bị, và thứ hai là để bảo vệ con người. Nguyên lý hoạt động của một và hai là khác nhau.
- Các mục tiêu chính và mục tiêu của việc nối đất
- Nguyên tắc nối đất bảo vệ
- Chống sét
- Bảo vệ chống sét lan truyền
- Bảo vệ con người
- Sự khác biệt giữa nối đất làm việc và bảo vệ
- Yêu cầu nối đất bảo vệ
- Nối đất hộ gia đình
- Hoạt động nối đất trong trường hợp lỗi điện
- Cách tính các thông số của các phần tử nối đất chính
- Lắp đặt công tắc tiếp địa
Các mục tiêu chính và mục tiêu của việc nối đất
Đất có thể trung hòa dòng điện, vì mức độ của hiệu điện thế của nó bằng không. Điện trở là chỉ số chính của thiết bị nối đất, qua đó người ta có thể đánh giá chất lượng và khả năng thực hiện mục đích của nó. Điện trở suất phụ thuộc vào thành phần của đất, sự hiện diện của các chất hóa học trong đó - có tính axit hoặc kiềm, độ ẩm, độ tơi xốp. Tùy thuộc vào thành phần của đất, có thể cần sử dụng bộ nối đất đặc biệt hoặc thay thế hoàn toàn đất để các thiết bị nối đất hoạt động chính xác.
Tiếp đất là kết nối của bất kỳ thiết bị, lắp đặt điện hoặc một phần của mạng với thiết bị nối đất. Nó là một điện cực nối đất và các dây dẫn nối đất qua đó dòng điện đi vào đất và được trung hòa.
Có thể có một số công tắc nối đất. Trong một sơ đồ phân tán, chúng nằm dọc theo chu vi của đối tượng, mạng lưới điện trong đó phải được bảo đảm. Phần dẫn điện (công tắc tiếp địa) thường được làm bằng kim loại. Các điện cực nối đất được cung cấp cho chúng, các điện cực này tiếp xúc trực tiếp với đất.
Thiết bị nối đất được gắn dọc theo vòng lặp. Vòng nối đất là một loạt các dây dẫn điện cực được đưa vào đất. Chiều dài của chúng là 3 mét, chúng nằm cách nhau một khoảng ngắn. Một dải kim loại nằm ngang được sử dụng như một kết nối, được đặt trong đất ở độ sâu nông - lên đến 1 mét. Kết nối với các điện cực được thực hiện bằng cách sử dụng hàn thông thường. Trong các bộ nối đất đặc biệt, các bộ phận của thiết bị được nối với nhau bằng ren, không ảnh hưởng đến đặc tính làm việc theo bất kỳ cách nào.
Tiếp đất làm việc là cần thiết trong các trường hợp sau:
- Bảo vệ thiết bị khỏi sự tích tụ tĩnh điện. Các quá trình tự nhiên như sét có thể ảnh hưởng đến dòng điện chạy trong mạch, gây hư hỏng thiết bị. Các điện cực được lắp đặt trong đất thoát ra khỏi dòng điện dư thừa
- Bảo vệ mạng chống ngắn mạch.
- Bảo vệ quá áp.
Một ví dụ về đất làm việc là một cột thu lôi được nối với các điện cực. Đặc biệt quan trọng trong máy phát điện, máy biến áp.
Nguyên tắc nối đất bảo vệ
Nối đất bảo vệ là một tập hợp các biện pháp nhằm bảo vệ thiết bị và người làm việc với nó. Nó được sử dụng để loại bỏ nhiễu điện từ phát sinh từ một thiết bị gần đó, cũng như vô hiệu hóa nhiễu khi chuyển mạch nguồn.
Chống sét
Môi trường không khí là phần có điện trở cao, nhưng sự phóng điện có công suất vượt quá điện trở này, do đó nó bị phá vỡ.Trên đường đi từ tầng cao của bầu khí quyển xuống mặt đất, sét chọn các khu vực có sức cản ít nhất - khu vực ẩm ướt, tường, cây cối và các giọt nước. Điều này giải thích thực tế là các chất phóng điện thường rơi vào cây - nó có sức cản ít hơn không khí xung quanh nó. Khi đi vào một tòa nhà, dòng điện cũng đi qua các khu vực có điện trở ít nhất - đó là các đường ống kim loại, các thiết bị điện hoặc các bộ phận kim loại của chúng, các bức tường ẩm ướt. Nếu thiết bị không được nối đất, chạm vào thiết bị trong khi sạc có thể gây tử vong.
Khi một cột thu lôi được lắp đặt trên mái nhà, điện tích đi vào nó, sau đó di chuyển xuống đất và được trung hòa. Điều quan trọng là dòng điện không truyền vào vật thể, do đó vật liệu dùng để bố trí nối đất có điện trở thấp. Theo các quy tắc, nó không được vượt quá 4 ohms. Bản thân cột thu lôi phải được nối với các điện cực trong đất.
Bảo vệ chống sét lan truyền
Thiết bị điện tử rất nhạy cảm với các đợt tăng điện hoặc các cơ sở lắp đặt điện mạnh hoạt động trong bán kính của chúng. Sét đánh đột ngột xung quanh có thể làm hỏng thiết bị điện tử.
Ví dụ: trong cơn giông bão, có thể xảy ra hiện tượng phóng điện quá mức trong cáp đồng nối các nhà và dòng điện chạy qua. Điện tích, khi kích thước của nó tăng lên, có thể phá hủy cáp. Trong trường hợp này, một SPD được lắp đặt trên đường dây điện - một thiết bị bảo vệ quá áp xung để lượng điện tích thừa được giải phóng xuống đất.
Bảo vệ con người
Hộp đựng dụng cụ, tất cả các nguyên tố kim loại đều có khả năng dẫn điện. Nếu bạn chạm vào một thiết bị không được bao quanh đã tích tụ tĩnh điện, bạn có thể bị điện giật nghiêm trọng. Điều này sẽ ảnh hưởng chủ yếu đến hệ tim mạch và thần kinh. Giày cao su, găng tay cao su và một căn phòng khô ráo tuyệt đối giúp giảm tác động, nhưng mọi người hiếm khi đi lại trong căn hộ hoặc văn phòng bằng ủng cao su. Kết nối dây thứ ba với thân của các thiết bị, sau đó kết nối nó với các điện cực, cho phép loại bỏ dòng điện dư xuống đất.
Tại các khu chung cư và tư nhân cũ, các biện pháp nối đất không được thực hiện nên tất cả các thiết bị điện đều tiềm ẩn nguy cơ gây nguy hiểm cho con người.
Các thiết bị tự tạo có thể giống như sau: một sợi dây được nối với phần thân của thiết bị, được đưa ra ngoài đường và kết nối với một sản phẩm kim loại được đưa xuống đất (ống, góc, xô, phụ kiện). Những sản phẩm này là chất dẫn điện tốt, không giống như cơ thể con người, vì vậy dòng điện chọn kim loại và đi vào lòng đất.
Sự khác biệt giữa nối đất làm việc và bảo vệ
Trong sơ đồ nối đất chức năng (làm việc), tất cả các cấu trúc mang dòng điện đều được nối với các điện cực được lắp đặt trong đất. Để hoạt động chính xác của nối đất làm việc, cầu chì cũng được sử dụng, tự lấy điện áp và hỏng.
Nối đất chức năng được cung cấp nếu các hướng dẫn và yêu cầu của nhà sản xuất được đính kèm với các thiết bị bảo vệ thiết bị.
Nhiều yêu cầu hơn được đặt ra đối với thiết bị nối đất bảo vệ, vì nó có nhiệm vụ quan trọng hơn: cứu mạng người.
| Mục đích của thiết bị nối đất làm việc | Mục đích của nối đất bảo vệ |
| Công suất thiết bị lớn | Thiết bị ba pha nhỏ hơn 1 kW |
| Thiết bị nhạy cảm điện tử | Thiết bị một và hai pha không tiếp xúc với đất |
| Các thiết bị y tế | Thiết bị có công suất lớn hơn 1 kW |
| Công nghệ điện tử, là vật mang thông tin quan trọng | Trong mạch có cầu chì và dây dẫn bảo vệ trung tính |
Tiếp đất đáng tin cậy nhất được cung cấp trong mạch điện của ngôi nhà. Cáp phù hợp với mỗi ổ cắm phải là loại ba dây. Dây dẫn thứ ba được kết nối với mặt đất và dẫn tĩnh điện, đồng thời ngăn ngắn mạch và sét xâm nhập vào tòa nhà.
Yêu cầu nối đất bảo vệ
Các sắc thái ảnh hưởng đến chức năng:
- Khả năng chống chịu của đất do các đặc tính lý hóa của nó. Đất sét ướt, vụn than chì, than bùn, đầm lầy muối hoặc nước biển dẫn dòng điện tốt nhất. Tệ hơn - cát khô hoặc đá cứng - đá granit, đá dăm, thạch anh, nhựa đường, bê tông.
- Diện tích tiếp xúc của điện cực nối đất với đất. Diện tích càng lớn càng tạo điều kiện thuận lợi cho dòng điện chạy qua, xảy ra càng nhanh. Bạn có thể tăng diện tích bằng cách lắp đặt thêm các điện cực dọc theo đường viền của tòa nhà. Trong trường hợp này, chúng được liên kết với nhau bằng một tấm thép thành một đơn vị duy nhất. Nếu bạn tăng kích thước của một điện cực, tổng diện tích cũng sẽ tăng lên. Việc lắp đặt một đường viền kim loại thẳng đứng giúp tăng diện tích nếu các lớp đất bên dưới có nhiều lực cản hơn các lớp trên bề mặt.
Vì rất khó để đạt được điện trở đất lý tưởng, các thiết bị được thiết kế dựa trên các đặc tính của nó. Mỗi công trình lắp đặt điện đều có các tiêu chuẩn riêng về điện trở của các thiết bị nối đất. Ví dụ, đối với một trạm biến áp điện có điện áp lớn hơn 100 kW, điện trở không được quá 0,5 Ohm, và đối với mạng gia đình có hệ thống TT, cũng như việc sử dụng tự động tắt, lên đến 500 Ohm.
Các công tắc tiếp đất bằng kim loại không được phủ sơn và vecni. Đôi khi một phần ngầm của tòa nhà có kết cấu kim loại được sử dụng làm thiết bị nối đất - bê tông dẫn điện có cốt thép bên trong. Không thể sử dụng ống kim loại khí để giải quyết vấn đề nối đất.
Theo Quy tắc lắp đặt hệ thống điện, việc nối đất phải tuân theo:
- Mạng có điện áp trên 380 V.
- Các công trình lắp đặt ngoài trời và cực kỳ nguy hiểm.
Các bộ phận của thiết bị được nối đất và nối đất:
- Vỏ bọc các thiết bị điện.
- Cuộn thứ cấp máy biến áp.
- Bộ truyền động thiết bị điện.
- Bảng phân phối, khung tủ.
- Thiết bị kết cấu kim loại.
- Vỏ cáp bằng sắt.
Nếu điện áp không vượt quá 42 VAC hoặc 110 VDC thì không cần nối đất.
Nối đất hộ gia đình
Hầu hết các tai nạn trong môi trường gia đình đều liên quan đến việc chạm vào thiết bị, có hư hỏng cách điện. Cơ thể con người trong trường hợp này là một vật dẫn dòng điện. Bếp điện, máy giặt và máy rửa bát, bộ tản nhiệt, lò vi sóng, nồi hơi, PC, máy rửa bát - tất cả đều là những cấu trúc kim loại dẫn điện tốt và có thể gây hại cho sức khỏe nếu không nối đất.
Ngắn mạch là sự tiếp xúc giữa dây pha và dây trung tính trong mạng, dẫn đến hoạt động của bảo vệ khẩn cấp và ngắt kết nối thiết bị khỏi nguồn điện. Thông thường, nó không phải là hiện tượng đoản mạch xảy ra, mà là sự rò rỉ dòng điện tích tụ trong vỏ của các thiết bị gia dụng. Làm như vậy có thể dẫn đến điện giật.
Để đảm bảo an toàn cho con người, cần lắp đặt các ổ cắm có tiếp điểm nối đất. Cáp ba dây phải được kết nối với ổ cắm. Với hệ thống hai dây và ba dây, nối đất được trang bị theo nhiều cách khác nhau - từ hộp nối hoặc bảng điện.
Không thể sử dụng đường ống dẫn khí, nước hoặc đường ống sưởi ấm làm điện cực nối đất.
Hoạt động nối đất trong trường hợp lỗi điện
Trong phương án thứ hai, dòng điện rò rỉ có thể không đáng kể, thiết bị bảo vệ thiết bị sẽ không phản ứng với điện áp và sẽ không tắt thiết bị. Người đó có thể bị một đòn nhẹ.
Nếu trường hợp không được nối đất, nhưng RCD được lắp đặt, nó sẽ hoạt động trong 0,02 giây sau khi một người chạm vào vỏ thiết bị. Khoảng thời gian này không đủ để gây hại cho sức khỏe.
Mạch hiệu quả nhất theo quan điểm an toàn là sự hiện diện của nối đất và RCD. Trong trường hợp có rò rỉ dòng điện và sự chuyển tiếp của nó xuống đất, RCD sẽ phản ứng và tắt thiết bị.
Cách tính các thông số của các phần tử nối đất chính
- sức đề kháng của đất ở khu vực này;
- chiều dài, độ dày, đường kính của điện cực, cũng như số lượng của chúng.
Trong thực tế, trong mọi trường hợp đều có sự khác biệt với kế hoạch làm việc đã định, vì chỉ tiêu thổ nhưỡng phải được phân tích chính xác hơn. Điều này hầu như không thể làm được: trên 100 mét vuông, cần phải khoan khoảng 100 mỏ nhỏ sâu đến 10 m để đánh giá các lớp đất, thành phần của nó và sự bao gồm của các nguyên tố - đất sét, đá vôi, cát và các loại khác. các thành phần.
Việc lắp đặt các thiết bị nối đất được thực hiện theo nguyên tắc chính của nối đất: sự hiện diện của hệ số an toàn, có giá trị trung bình của các thông số. Điện trở thu được càng thấp thì càng tốt cho tất cả các thiết bị điện và con người.
Lắp đặt công tắc tiếp địa
Các điện cực dọc thực hiện các chức năng của chúng hiệu quả hơn, vì chúng có thể được lắp đặt ở độ sâu lớn hơn. Khi đặt nằm ngang ở độ sâu nông, sức đề kháng tăng lên, đặc biệt là vào mùa đông, khi các lớp trên của đất đóng băng.
Đối với điện cực, ghim được sử dụng, chiều dài của nó là hơn 1 mét (thường là 1,5 m). Có thể dễ dàng đóng các công trình như vậy xuống đất bằng búa thông thường; mối nối được thực hiện trên một mặt phẳng nằm ngang với độ sâu ít nhất là 0,5 m.
