Giáo trình Mô đun Kỹ thuật lắp đặt điện - Điện công nghiệp

 
Tủ này giành cho các chức năng đặc biệt và sử dụng các mô dun chức năng 
bao gồm máy cắt và các thiết bị cùng các phụ kiện để lắp đặt và đấu nối. Ví dụ 
như các đơn vị điều khiển động cơ dạng ô kéo bao gồm công tắc tơ, cầu chì, cầu 
dao, nút nhấn, đèn báoThiết kế các tủ lọai này thường không tốn thời gian, vì 
chỉ cần cộng một số mô đun cần thiết cùng với khỏang trống để thêm vào sau 
này nếu cần. Dùng các bộ phân tiền chế để lắp tủ được dễ dàng hơn. 
Các kỹ thuật lắp ráp tủ phân phối chức năng: 
 - Các đơn vị chức năng cố định: Tủ bao gồm nhiều đơn vị chức năng cố 
định như: Khởi động từ và các rơ le liên quan tùy theo chức năng. Các đơn vị 
này không thích hợp cho việc cô lập thanh cái. Do đó bất kỳ một sự can thiệp 
nào để bảo trợ, sửa chữa, thay đổiđều phải cắt điện toàn tủ. Sử dụng các đơn 
vị tháo lắp được để giảm tối thiểu thời gian cắt điện. 
 114 
 - Các đơn vị chức năng có thể cô lập: Mỗi đơn vị chức năng được đặt trên 
một panel tháo lắp được, có kèm theo thiết bị cô lập phía đầu vào (thanh cái) và 
ngắt điện phía lộ ra. Một đơn vị như vậy có thể rút ra để bảo trì mà không cần 
ngắt điện toàn bộ. 
 - Các đơn vị chức năng dạng ngăn kéo: Máy cắt và phụ kiện được lắp trên 
một khung dạng ô kéo nằm ngang rút ra được. Chức năng này phức tạp và 
thường được dùng để điếu khiển động cơ. Cách ly được cả phía vào và phía ra 
bằng các ô kéo. 
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 
Câu hỏi: 
1.Trình bầy khái niệm về mạng điện công nghiệp và yêu cầu chung khi lắp đặt 
2.Trình bầy các phương pháp lắp đặt cáp 
3.Trình bầy nguyên tắc lắp đặt máy phát điện 
Bài tập: 
1.Ngiên cứu phương pháp lắp đặt đường dây điện lực trên sàn nhà của phân 
xưởng. Nêu phạm vi áp dụng, yêu cầu kỹ thuật, cách thực hiện. 
2. Nghiên cứu kết cấu và lắp đặt đường dây điện treo. 
3. Nghiên cứu kết cấu, các thủ thuật và các phương pháp lắp đặt đường dây dẫn 
và cáp điện trong các rãnh. 
4. Nghiên cứu kết cấu và các phương pháp đặt các hộp dây dẫn và cáp điện. 
 115 
BÀI 5. LẮP ĐẶT HỆ THỐNG NỐI ĐẤT VÀ CHỐNG SÉT 
Mã bài :21-05 
Giới thiệu: 
Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa mạnh mẽ. Đi 
cùng với nó là các công trình phục vụ cho công nghiệp và dân dụng ngày càng 
nhiều, song song với các công trình đó là các công trình điện. 
Các công điện ngày càng phức tạp hơn và có thiều thiết bị điện quan trọng 
đòi hỏi người công nhân lắp đặt cũng như vận hành các công trình điện phải có 
trình độ tay nghề cao, nắm vững các kiến thức và kỹ năng lắp đặt các hệ thống 
điện. 
Nội dung môn học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản 
và cần thiết về lắp đặt các hệ thống điện nhằm ứng dụng có hiệu quả trong 
ngành nghề của mình. 
Mục tiêu: 
- Trình bày được các khái niệm, công dụng của nối đất và chống sét trong hệ 
thống điện công nghiệp. 
- Tính toán các hệ thống nối đất và chống sét theo yêu cầu kỹ thuật. 
- Thực hiện được lắp đặt hệ thống nối đất và chống sét cho một phân xưởng 
theo yêu cầu kỹ thuật. 
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, tư duy sáng tạo và an toàn. 
1. Khái niệm về nối đất và chống sét trong hệ thống điện công nghiệp. 
Mục tiêu: 
Trình bầy được khái niệm về nối đất, chống sét trong hệ thống điện công nghiệp 
1.1 Khái niệm về nối đất 
Nối đất và nối dây trung hòa thực hiện chức năng bảo vệ cho người khỏi bị 
điện giật, nghĩa là bảo đảm cho thiết bị điện hay các dụng cụ điện làm việc bình 
thường. 
Nối đất và nối dây trung hòa chỉ là một trong những biện pháp bảo vệ an 
toàn về điện. Ngoài hai phương pháp kể trên người ta còn có một số cách khác: 
cân bằng điện tích, dùng điện áp thấp, cách điện và thường xuyên kiểm tra cách 
điện, cắt điện tự động, biến áp phân chia, rào chắn bảo vệ, và các biện pháp 
khác. 
 116 
Nối đất và nối dây trung hòa là những biện pháp bảo vệ chủ yếu. Nối đất là 
tạo nên giữa vỏ máy cần bảo vệ và đất một mạch điện an toàn với điện trở đủ 
nhỏ để khi điện rò do cách điện hỏng, dòng điện sẽ đi qua vỏ máy xuống đất, 
còn nếu có người chạm phải vỏ máy, dòng điện đi qua người sẽ nhỏ nhất không 
gây nguy hiểm cho người. Xong đôi khi dòng điện chập khá lớn, nên dòng điện 
qua người trong trường hợp này có thể gây nguy hiểm. Vì vậy người ta còn áp 
dụng các biện pháp đặc biệt khác để tránh khỏi sự nguy hiểm đó, thí dụ dùng 
biện pháp cân bằng điện thế tại vùng dòng điện chập đi qua. 
Nối đất và nối dây trung hòa là tạo nên một mạch điện an toàn giữa tất cả vỏ 
máy hay kết cấu bằng kim lọai với dây trung hòa nối đất của máy biến áp qua 
một dây dẫn bảo vệ đặc biệt gọi là dây trung hòa, dây trung hòa còn có thể nối 
đất lặp lại. Chính nhờ biện pháp này tất cả các dòng điện rò ra vỏ đều trở thành 
dòng ngắn mạch, chúng được chuyển qua dây bảo vệ, dây trung hòa làm cắt cầu 
chì hay cắt tự động đọan sự cố được bảo vệ. 
1.2 Khái niệm về chống sét 
Sét là sự phóng điện trong khí quyển giữa đám mây và đất, hay giữa các 
đám mây mang điện khác dấu. Trước khi có sự phóng điện của sét đó có sự phân 
chia và tích lũy rất mạnh điện tích trong các đám mây giông do tác dụng của các 
luồng không khí nóng bốc lên và hơi nước ngưng tụ trong các đám mây. Các 
đám mây mang điện là do kết quả của sự phân tích các điện tích trái dấu và tập 
trung chúng trong các phần tử khác nhau của đám mây. 
Phần dưới của đám mây giông thường tích điện tích âm. Các đám mây cùng 
với đất hình thành các tụ điện mây đất. Ở phần trên đám mây thường tích lũy 
điện tích dương. Cường độ điện trường của tụ điện mây – đất tăng dần lên và 
nếu tại chỗ nào đó cường độ đạt tới trị số giới hạn 25-30 kV/cm thì không khí bị 
i ôn hóa và bắt đầu trở nên dẫn điện. Sự phóng điện của sét chia làm ba giai 
đọan: 
Phóng điện giữa đám mây và đất được bắt đầu bằng sự xuất hiện một dòng 
sáng chuyển xuống đất, chuyển động từng đợt với tốc độ 100 ÷ 1000 km/gy. 
Dòng này mang phần lớn điện tích của đám mây, tạo nên ở đầu cực của nó một 
điện thế rất cao hàng triệu vôn. Giai đọan này gọi là giai đọan phóng điện tiên 
đạo từng bậc. 
Khi dòng tiên đạo vừa mới phát triển đến đất hay các vật dẫn điện nối đến 
đất thì giai đọan thứ hai bắt đầu, đó là giai đọan phóng điện chủ yếu của sét. 
Trong giai đọan này, các điện tích dương của đất di chuyển có hướng từ đất theo 
 117 
dòng tiên đạo với tốc độ lớn (6.104 ÷ 105 km/gy) chạy lên và trung hòa các điện 
tích âm của dòng tiên đạo. 
Sự phóng điện chủ yếu được đặc trưng bởi dòng điện lớn qua chỗ sét đánh 
gọi là dòng điện sét và sự lóe sáng mãnh liệt của dòng điện phóng. Không khí 
trong dòng phóng được nung nóng đến nhiệt độ khỏang 10.0000C và giãn nở rất 
nhanh tạo thành dòng điện âm thanh. Ở giai đọan thứ ba của sét sẽ kết thúc sự di 
chuyển các điện tích của mây và từ đó bắt đầu phóng điện, và sự lóe sáng dần 
dần biến mất. 
Bảo vệ chống sét cho nhiều đối tượng khác nhau cũng khác nhau: Bảo vệ 
chống sét đánh trực tiếp đối với trạm biến áp, bảo vệ chống sét đường dây tải 
điện, bảo vệ chống sét từ đường dây truyền vào trạm, bảo vệ chống sét cho các 
công trình. Những nguyên tắc bảo vệ thiết bị nhờ cột thu sét còn gọi là cột thu 
lôi đó hầu như không thay đổi từ những năm 1750 khi B.Franklin kiến nghị thực 
hiện bằng một cột cao có đỉnh nhọn bằng kim lọai được nối đến hệ thống nối 
đất. Trong quá trình thực hiện người ta đã đưa đến những kiến thức khá chính 
xác về hướng đánh trực tiếp của sét, về bảo vệ cột thu sét và thực hiện hệ thống 
nối đất (còn gọi là hệ thống tiếp đất). 
Khi có một đám mây tích điện tích âm đi qua đỉnh của một cột thu lôi có 
chiều cao đối với mặt đất và có điện thế của đất xem như bằng không. Nhờ cảm 
ứng tĩnh điện thì đỉnh của cột thu lôi sẽ nạp một điện tích dương. Do đỉnh cột 
thu lôi nhọn nên cường độ điện trường trong vùng này khá lớn. Điều này sẽ dễ 
tạo nên một kênh phóng điện từ đầu cột thu lôi đến đám mây tích điện tích âm, 
do vây sẽ có dòng điện phóng từ đám mây xuống đất. Khỏang không gian gần 
cột thu lôi mà vật được bảo vệ đặt trong đó, rất ít có khả năng bị sét đánh gọi là 
vùng hay phạm vi bảo vệ của cột thu lôi. 
2 Lắp đặt hệ thống nối đất 
Mục tiêu: 
 - Trình bầy và thực hiện được các bước lắp đặt hệ thống nối đất 
2.1. Nối đất tự nhiên bao gồm 
1. Các đường ống nước, các đường ống bằng kim lọai trừ các đường ống dẫn 
khí đốt hóa lỏng cũng như những đường dẫn khí đốt và các khí dễ cháy dễ nổ. 
2. Các ống chôn sâu trong đất của giếng khoan. 
 118 
3. Kết cấu kim lọai và bê tông cốt thép nằm dưới đất của các nhà ở và công 
trình xây dựng 
4. Các đường ống kim lọai của công trình thủy lợi. 
5. Vỏ chì của câc đường cáp chôn trong đất. 
Khi xây dựng trang bị nối đất cần phải tận dụng các vật liệu tự nhiên sẵn có. 
Điện trở nối đất này được xác định bằng cách đo thực tế tại chỗ hay dựa theo các 
tài liệu để tính. 
2.2. Nối đất nhân tạo : 
 Thường sử dụng các cọc thép tròn, thanh thép dẹp hình chữ nhật hay hình 
thép góc dài từ 2 ÷ 3m đóng sâu vào đất sao cho đầu trên của chúng cách mặt 
đất khỏang 0,5 ÷ 0,7. Các lọai nối đất nhân tạo: 
1. Các cọc thép tròn hoặc thép góc, thép ống đóng thẳng đứng xuống đất. 
2. Các thanh thép dẹt, thép tròn đặt nằm ngang trong đất. 
Kích thước tối thiểu các điện cực nối đất (các cọc, ống, thanh) cho trong 
(bảng 5-1) 
Bảng 5-1.Kích thước nhỏ nhất của các cọc thép nối đất và dây nối đất. 
Tên gọi cực nối đất Trong nhà 
Thiết bị đặt 
ngũai trời 
Trong đất 
Day dẫn tròn, đường kính, mm 5 6 
Thanh dẫn hình chữ nhật 
Tiết diện, mm2 
Bề dày, mm2 
24 
3 
48 
4 
Thép góc, bề dày của cạnh, mm 2 2,5 4 
Thép ống, bề dày của ống, mm 2,5 2,5 3,5 
Đối với mạng điện áp dưới 1000V, điện trở nối đất tại mọi thời điểm trong 
năm không được vượt quá 4 Ώ. Riêng đối với các thiết bị nhỏ, công suất tổng 
của máy phát điện và máy biến áp không quá 100kVA thì cho phép đến 10 Ώ. 
Nối đất lặp lại của dây trung tính trong mạng 380/220V phải có điện trở 
không được quá 10 Ώ. 
Đối với thiết bị điện áp cao hơn 1000V có dòng điện chạm đất nhỏ và các 
thiết bị có điện áp đến 100V nên sử dụng nối đất tự nhiên sẵn có. 
 119 
Đối với đường dây tải điện trên không, cần nối đất các cột bê tông cốt thép 
và cốt sắt của tất cả các đường dây tải điện 35kV, còn các đường dây 3-20kV 
chỉ cần nối đất ở khu vực có dân cư. 
Trên các đường dây ba pha bốn dây 380/220V có điểm trung tính trực tiếp 
nối đất, các cột sắt, xà sắt của cột bê tông cốt thép cần phải được bố trí nối với 
dây trung tính. 
Trong các mạng điện có điện áp dưới 1000V, có điểm trung tính cách điện, 
các cột sắt và bê tông cốt thép cần có điện trở nối đất không quá 50 Ώ. 
2.3. Lắp đặt điện cực nối đất 
Thiết bị nối đất thẳng đứng. 
Thiết bị tiếp đất có thể làm bằng thép với các kích thước sau: 
 Hình tròn, đường kính 10mm, nếu cọc tròn tráng kẽm thì có thể giảm 
xuống còn 6cm;. 
 Hình chữ nhật tiết diện 48mm2, dầy 4mm. 
 Thép góc thành dầy 4 mm. 
 Thép dạng ống, thành ống dầy 3,5 mm (hình 5-1). 
Tất cả các thanh dẫn dài 2 ÷ 3m. 
Hình 5-1. Cấu tạo của thiết bị tiếp đất. 
 120 
Trước khi đóng điện cực xuống đất, tất cả các điện cực đều phải cạo sạch 
sơn, gỉ, dầu mỡNếu môi trường đóng có tính xâm thực cao, thì tiết diện điện 
cực có thể tăng lên hay bề mặt của nó được tráng kẽm. 
Để đóng các thiết bị tiếp đất, trước hết người ta đào một đường rãnh sâu 500 
÷ 700mm và đóng ép hay đóng xoắn các điện cực xuống đáy rãnh. Để làm việc 
đó người ta thường dùng búa tạ, máy ép rung, máy ép thủy lực hay bằng các 
máy khoan chuyên dùng. Đầu điện cực thò lên trên rãnh đào khỏang 100 ÷ 
200mm. Các điện cực ngang được đặt trực tiếp trên đáy rãnh, nếu cãc điện cực 
bằng thép dẹt thì người ta đặt nó theo chiều dẹt áp với thành rãnh. 
Hình 5-2. Nối các thiết bị tiếp đất nằm ngang 
 và đóng điện cực tiếp đất thẳng đứng. 
Dây nối đất chung đấu với thiết bị tiếp đất ở hai điểm. Việc nối các thiết bị 
nối đất, các đường dây tiếp đất chính và mạng nối đất bên trong thường thực 
hiện bằng cách hàn điện và phải bảo đảm tiếp xúc điện tốt nhất. Chất lượng mối 
hàn phải kiểm tra kỹ trước khi lấp đất và độ bền của chúng có thể dùng búa nặng 
gần 1 kg gõ nhẹ vào mối hàn. Cho phép dùng mối nối bu lông, nếu như không 
làm giảm tiếp xúc điện. 
 121 
Một số ví dụ về nối đất: 
a) 
 122 
 b) 
Hình 5-3. Nối đất mạng TT 
a.Mạng IT 
b Nối đất dây trung hoa cho cần cẩu tháp 
3. Lắp đặt hệ thống chống sét. 
Mục tiêu: 
- Trình bầy và thực hiện được các bước lắp đặt hệ thống chống sét 
 123 
Hệ thống bảo vệ chống sét cơ bản gồm: Một bộ phận thu đón bắt sét đặt 
trong không trung, được nối xuống một dây dẫn đưa xuống, đầu kia của dây dẫn 
lại nối đến mạng lưới nằm trong đất còn gọi là hệ thống nối đất. Hệ thống bảo vệ 
được đặt ở vị trí nhằm đạt được yêu cầu bảo vệ trước sự tấn công đột ngột, trực 
tiếp của sét. Vai trò của bộ phận đón bắt sét nằm trong không trung rất quan 
trọng và sẽ trở thành điểm đánh thích ứng nhất của sét. Dây dẫn nối từ bộ phận 
đón bắt sét hay còn gọi là đầu thu từ trên đưa xuống có nhiệm vụ đưa dòng sét 
xuống hệ thống kim lọai nằm trong đất và tỏa nhanh vào lòng đất. Như vậy hệ 
thống lưới này dùng để khuếch tán năng lượng của sét vào trong đất. 
Một số cách lắp dây chống sét. 
Hình 5-4. Sử dụng thiết bị chống sét. 
Thiết bị nối đất 
Chỗ tách 
Khỏang cách 
chống phóng 
tia lửa điện 
Dây dẫn sét 
xuống đất 
Ống thóat nước 
mưa 
Máng thóat nước 
Dây thu sét. Nối đất cho 
dây ăng ten Thanh thu sét 
Điểm thu sét. 
Thiết bị nối đất 
 124 
Hình 5-5. Sử dụng dây thu sét trong mạng. 
 a) b) 
Hình 5-6. Thiết bị chống sét (a) và điểm tách (b). 
Điểm tách 
Dây dẫn sét xuống 
đất 
Dây thu sét 
Kích thước 1 
mạng 
max.10mx20m 
 125 
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 
Câu hỏi: 
1.Trình bầy khái niệm về nối đất và chống sét trong hệ thống điện công nghiệp? 
2.Trình bầy các bước lắp đặt hệ thống chống sét 
3.Tại sao phải thực hiện hệ thống chống sét? Hệ thống chống sét không đúng 
tiêu chuẩn gây hậu quả thế nào? 
Bài tập: Chon kích thước của cọc thép nối đất và dây nối đất cho mô hình sau? 
 126 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Trung Tâm Việt - Đức, Tài liệu giảng dạy Kỹ thuật lắp đặt điện, Đại học Sư 
phạm Kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh. 
[2] Phan Đăng Khải, Giáo trình kỹ thuật lắp đặt điện, NXB Giáo dục 2002. 
[3] Technical Drawing for Electrical Engineering 1 Basic Course . 
[4] Technical Drawing for Electrical Engineering 1 Basic Course (workbook 
[5] Ngọc Thạch,hướng dẫn thực hành lắp đặt điện, Đại học quốc gia Tp. Hồ Chí 
Minh,1998 
[6] TS. Phan Đăng Khải ,Giáo trình lắp đặt điện, Nhà xuất bản Giáo dục,1999 
[7] Schneider Electric,hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện, NXB khoa học và kỹ 
thuật,2001 
[8] Nguyễn Xuân Phú ,Vật liệu điện, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, 1998. 
[9] Kỹ Thuật Điện - Đặng Văn Đào, NXB Giáo Dục, 1999. 
[10] Đặng Văn Đà,Cung cấp điện , NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1998. 
[11] K.B. Raina, s.k.bhattcharya (Phạm Văn Niên dịch),Thiết kế điện và dự toán 
giá thành , NXB Khoa và Học Kỹ Thuật, 1996. 
[12] Đỗ Xuân Khôi ,Tính toán phân tích hệ thống điện, NXB Khoa học và Kỹ 
thuật , 2001.