Giáo trình mô đun Lắp đặt hệ thống cung cấp điện

 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. 
Phần 1. KIẾN THỨC LÝ THUYẾT. 
1.Khái niệm về nối đất và chống sét trong hệ thống công nghiệp. 
1.1 Khái niệm về nối đất 
 Nối đất và nối dây trung tính thực hiện chức năng bảo vệ cho người khỏi bị điện 
giật, bảo đảm cho thiết bị điện và các dụng cụ điện làm việc bình thường . 
 Hệ thống nối đất: Tập hợp các cực tiếp địa và dây nối đất có nhiệm vụ truyền dẫn 
dòng điện xuống đất. Hệ thống nối đất bao gồm nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo. 
 70 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
 Cực tiếp địa: Cọc bằng kim loại dạng tròn, ống hoặc thép góc, dài 23 mét được 
đóng sâu trong đất. Các cọc này được nối với nhau bởi các thanh giằng bằng phương 
pháp hàn. 
 Hệ thống nối đất tự nhiên: Hệ thống các thiết bị, công trình ngầm bằng kim loại có 
sẵn trong lòng đất như các cấu kiện bê tông cốt thép, các hệ thống ống dẫn bằng kim loại, 
vỏ cáp ngầm v.v. 
 Hệ thống nối đất nhân tạo: Hệ thống bao gồm các cực tiếp địa bằng thép hoặc bằng 
đồng được nối liên kết với nhau bởi các thanh ngang. Phân biệt hai dạng nối đất là nối đất 
làm việc và nối đất bảo vệ. 
 Hệ thống nối đất làm việc: Hệ thống nối đất mà sự có mặt của nó là điều kiện tối 
cần thiết để các thiết bị làm việc bình thường, ví dụ nối đất điểm trung tính của máy biến 
áp, nối đất của các thiết bị chống sét v.v. 
 Hệ thống nối đất bảo vệ: Hệ thống nối đất với mục đích loại trừ sự nguy hiểm khi có 
sự tiếp xúc của người với các phần tử bình thường không mang điện nhưng có thể bị 
nhiễm điện bất ngờ do những nguyên nhân nào đó. Ví dụ nối đất vỏ thiết bị, nối đất 
khung, bệ máy v.v. 
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 đã 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 đoạn: 
 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/giây. 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 đoạn này gọi là giai đoạn phóng điện tiên đạo từng bậc. 
 71 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
 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 dòng tiên đạo với tốc độ 
 4 5
lớn (6.10 - 10 km/giây) 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 đã 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. Khoảng 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 
 Thực hiện nối đất thường có hai lọai: Nối đất tự nhiên và nối đất nhân tạo. 
2.1 Nối đất tự nhiên bao gồm: 
 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. Các ống chôn sâu 
trong đất của giếng khoan. Kết cấu kim lọai và bê tông cốt thép nằm dưới đất của các nhà 
ở và công trình xây dựng. Các đường ống kim lọai của công trình thủy lợi, Vỏ chì của 
các đường cáp chôn trong đất. 
 72 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
 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 - 
0,7m. Các lọai nối đất nhân tạo: 
 - Các cọc thép tròn hoặc thép góc, thép ống đóng thẳng đứng xuống đất. 
 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 Trong đất 
 ngòai trời 
 Dây dẫn tròn, đường kính, mm 5 6 
 Thanh dẫn hình chữ nhật 
 Tiết d Tiết diện, mm2 24 48 
 Bề dày, mm2 3 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 . 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. Nối đất lập lại của dây 
trung tính trong mạng 380/220V phải có điện trở không được quá 10. 
 Đối với thiết bị điện áp cao hơn 1000V có dòng điện chạm đất bé và các thiết bị có 
điện áp đến 100V nên sử dụng nối đất tự nhiên sẵn có. 
 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. 
 73 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
 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 50W. 
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 cực 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 - 3 m 
 Hình 5.1:Cấu tạo của thiết bị tiếp đất 
 Trước khi đóng điện cực xuống đất, tất cả các điện cực đều phải cạo sạch sơn, gỉ, 
dầu mỡ. Nếu 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. 
 74 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
 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 khoảng 100 - 200mm. Các điện cực ngang 
được đặt trực tiếp trên đáy rãnh, nếu các 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. Chát 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. 
 75 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
Một số ví dụ về nối đất 
 a) 
 76 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
 b) 
 Hình 5.3 Nối đất mạng T, mạng  (a), nối đất dây trung hòa cho cần cẩu tháp(b) 
3. Lắp đặt hệ thống chống sét. 
 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 trườc 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: 
 77 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
 Hình 5.4 Sử dụng thiết bị chống sét 
 Hình 5.5 Sử dụng dây thu sét trong mạng 
 78 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
 a) b) 
 Hình 5.6. Thiết bị chống sét (a) và điểm tách (b) 
* Bản vẽ chống sét cho một công trình: 
 vuèt nhän, m¹ thiÕc 
 115
 1000 1000
 13500
 kim thu sÐt 22
 h=1500
 hµn ®iÖn
 ch©n ®ì 8 
 115
 79 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
a, 
 d©y d·n sÐt 12
 hµn ®iÖn
 500
 400
 700 hµn ®iÖn
 20
 l63x63x6 
 5000 l = 2500
 80 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
b, 
 81 
 L trình Giáo
 1 2 3 4 5 6 7
 710 19800 710
 Hình 5.7. Kích th 5.7. Hình
 3300 3300 3300 3300 3300 3300
 ắp đặt hệ thống cung cấp điện thốngcung hệ ắp đặt
 d©y tiÕp ®Þa 20 kim thu sÐt 22 
 h = 1500
 5000
 d©y thu sÐt 10
 ư d
 ớc kimv ớc thu 
 C*
 6000
 d©y dÉn sÐt 12 sÐt dÉn d©y
 d©y dÉn sÐt 12 sÐt dÉn d©y
 à cách ghá l ghá cách à
82
 c
 ắp (a), kích th (a), kích ắp
 2100
 14110
 b
 4400
 kim thu sÐt 22 
 ư h = 1500
 ớc cọc thu sétthu(b), ớccọc 
 6000 d©y thu sÐt 10
 a
 710
 cäc tiÕp ®Þa l = 2500
 l63 x 63 x 6
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
bản vẽ chống sét tại một công trình (c) 
 ghi chó:
 hÖ thèng thu sÐt trªn m¸i sö dông c¸c kim thu sÐt 
 22 h = 1500. ®Çu kim vuèt nhän vµ m¹ thiÕc 200. 
 ch©n kim cã ch©n sø vµ ®¦îc hµn trùc tiÕp vµo v× 
 kÌo thÐp hoÆc ch«n chÌn ë t¦êng thu håi.
 d©y thu sÐt trªn m¸i b»ng thÐp 10. d©y dÉn sÐt 
 nèi víi tiÕp ®Þa b»ng thÐp 12. ch©n bËt ®ì d©y 
 thÐp 10 ®¦îc hµn vµo nÑp chèng b·o m¸i.
 tÊt c¶ kim, d©y thu vµ d©y dÉn sÐt ®ù¬c ®¸nh gØ råi 
 s¬n mét n¦íc s¬n chèng gØ vµ hai n¦íc s¬n mµu.
 cäc tiÕp ®Þa b»ng thÐp gãc 63 x 63 x 6 l = 2500 
 ®¦îc ®ãng trùc tiÕp xuèng c¸ch mÆt ®Êt 500 - 700, 
 c¸ch t¦êng nhµ 2500-5000 råi hµn víi d©y tiÕp ®Þa b»ng 
 thÐp 20.
 tr×nh tù thi c«ng: tiÕp ®Þa _ bé phËn dÉn sÐt _ 
 thu sÐt trªn m¸i khi thi c«ng xong ph¶i tiÕn hµnh 
 ®o kiÓm tra ®iÖn trë tiÕp ®Þa b»ng m¸y ®o ®iÖn trë
 teromet vµ b¸o cho thiÕt kÕ biÕt. 
Câu hỏi ôn tập: 
Câu 1: Trình bày khái niệm về nối đất và chống sét trong hệ thống công nghiệp? 
Câu 2: Nêu phương pháp lắp đặt hệ thống nối đất? 
 83 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
Câu 3: Nêu phương pháp lắp đặt hệ thống chống sét? 
Phần 2. HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH. 
 PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH 
 LẮP ĐẶT HỆ THỐNG TIẾP ĐỊA VÀ KIM THU SÉT. 1/B5/MĐ
 15 
 Bước 
 Dụng cụ, trang thiết 
 công Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Ghi chú 
 bị 
 việc 
 Đào rãnh, hố hoặc Kiểm tra cẩn thận trước khi Cuốc, sẻng, xà beng, 
 khoan giếng tiếp đào để tránh các công trình thuổng 
 đất. ngầm khác như cáp ngầm 
 hay hệ thống ống nước. 
1 Chôn các điện cực Đóng cọc tiếp đất tại những Cuốc, sẻng, xà beng, 
 xuống đất. nơi qui định sao cho khoảng thuổng 
 cách giữa các cọc bằng 2 
 lần độ dài cọc đóng xuống 
 đất. 
 Lắp đặt dây dẫn Rải dây cáp theo rãnh đã Dùng dây cáp đồng 
 sét. đào. Liên kết các cọc và dây bọc hoặc dây cáp 
 dẫn bằng các mối hàn. đồng trần. 
2 Lắp đặt hố kiểm Đảm bảo mặt hố ngang với CA6417 Ampe kìm 
 tra điện trở suất tại mặt đất, kiểm tra toàn bộ đo điện trở đất. 
 vị trí có cọc trung làn cuối các mối hàn. 
 tâm. 
 Lắp đất vào hố Lắp đều, nện chặt đất. Cuốc, sẻng, xà beng, 
 rãnh và nện chặt, thuổng 
 hoàn trả mặt bằng. 
3 Lắp đặt cột thu lôi. Lắp đặt trụ đỡ và kim thu Khoan, Kìm, tua vít, 
 theo bản vẽ thiết kế thi công cờ lê, mỏ lết 
 hệ thống chống sét. 
 84 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
 Kết nối kim thu sét Chú ý nên luồn dây trong Kìm, tua vít, máy 
 và với dây dẫn sét. ống cách điện từ điểm tiếp hàn tay 
 xúc với kim thu sét tới bãi 
4 
 tiếp địa. 
 Lắp đặt bộ đếm Trường hợp có thiết bị đếm 
 sét. sét 
 Tiến hành đo đạc Thiết bị đo điện trở 
 lần cuối điện trở chống sét Kyoritsu 
5 tiếp đất của hệ 3132A, Kyoritsu 410
 thống và đo thông 2A. 
 mạch dây dẫn sét. 
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 Drawingfor Electrical Engineering 1 Basic Course (workbook). 
[5] Trung Tâm Việt - Đức, Tài liệu giảng dạy Kỹ thuật lắp đặt điện, Đại học Sư phạm 
Kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh. 
[6] Trần Duy Phụng – Hướng dẫn thực hành thiết kế lắp đặt điện nhà – Nhà xuất bản 
Đà Nẵng. 
[7] Trần Duy Phụng - Hướng dẫn thực hành thiết kế lắp đặt điện công nghiệp – Nhà 
xuất bản Đà Nẵng. 
[8] Bộ lao động-Thương binh xã hội - Tập hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn điện - 
Nhà xuất bản Lao động. 
 85 
Giáo trình Lắp đặt hệ thống cung cấp điện 
 86