Hệ thống tiếp địa là gì? Tại sao cần có hệ thống tiếp địa

Hệ thống tiếp địa là một phần cực kỳ quan trọng của bất kỳ hệ thống điện nào. Nó là một đường dẫn giúp dòng điện được xả ra một cách an toàn, tránh gây nguy hiểm cho con người và các máy móc, thiết bị. Để tìm hiểu thêm về vai trò và tầm quan trọng của hệ thống tiếp địa, cùng MC&TT theo dõi bài viết sau đây nhé.

1. Hệ thống tiếp địa là gì?

Hệ thống tiếp địa hay hệ thống nối đất là việc kết nối thiết bị, nguồn điện và vỏ kim loại đến mặt đất với mục đích chính là để đảm bảo an toàn và ổn định trong các hệ thống điện.

Trong hệ thống tiếp địa, mặt đất thường được sử dụng như một đường trở về cho dòng điện. Các thiết bị và hệ thống điện được kết nối với mặt đất, cho phép dòng điện chảy qua một đường dẫn dễ dàng và an toàn trở về nguồn điện.  Điều này giúp đảm bảo rằng dòng điện không gây nguy hiểm cho người sử dụng và thiết bị và được điều khiển và điều chỉnh một cách an toàn trong hệ thống điện.

Hệ thống tiếp địa hay hệ thống nối đất là việc kết nối thiết bị, nguồn điện và vỏ kim loại đến mặt đất

2. Tại sao cần có hệ thống tiếp địa

Hệ thống tiếp địa có thể khá tốn thời gian để cài đặt và phức tạp khi duy trì nhưng nếu không có hệ thống này thì sẽ cực kỳ nguy hiểm khi chẳng may sự cố xảy ra. Có một số rủi ro khi sử dụng hệ thống điện không tiếp địa, chẳng hạn như cháy nổ và giật điện, có thể dẫn đến tai nạn chết người.

Bảo vệ quá tải

Công suất dư thừa có thể tăng mạnh vì nhiều lý do trong môi trường làm việc điện, tạo ra các điện áp khổng lồ trong hệ thống và gây cháy nổ, giật điện và có thể gây thương tích, thậm chí gây chết người. Hệ thống tiếp địa bảo vệ quá tải bằng cách đẩy năng lượng điện dư thừa chảy vào mặt đất, bảo vệ con người và thiết bị điện, cùng với dữ liệu quan trọng mà chúng có thể chứa.

Hệ thống tiếp địa bảo vệ quá tải bằng cách đẩy năng lượng điện dư thừa chảy vào mặt đất, bảo vệ con người và thiết bị điện

Bảo vệ khỏi nguy hiểm điện

Trong trường hợp tồi tệ nhất, hệ thống không tiếp địa có thể dẫn đến giật và cháy nổ gây hỏng và phá hủy thiết bị, làm mất dữ liệu cũng như gây thương tích và tử vong cho những người xung quanh. Hệ thống tiếp địa loại bỏ những nguy hiểm điện này và bảo vệ thiết bị khỏi các sự tăng áp đột ngột, ngăn cháy điện và giảm nguy cơ hỏng thiết bị.

Ổn định điện áp

Hệ thống tiếp địa được thiết kế để đảm bảo mạch không dễ bị quá tải và phân phối đúng lượng điện cho các nguồn dữ liệu cụ thể. Hệ thống tiếp địa cung cấp một điểm tham chiếu chung cho việc ổn định điện áp quan trọng.

3. Các loại hệ thống tiếp địa 

Có ba loại hệ thống tiếp địa quan trọng mà chúng ta cần biết và hiểu về chúng, mỗi loại có ưu điểm và các hạn chế riêng. Ba loại hệ thống này bao gồm:

3.1. Hệ thống không tiếp địa

Đây là hệ thống không có kết nối với mặt đất. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng không yêu cầu tiếp địa như hệ thống điện mặt trời hoặc các hệ thống điện tử không quan trọng. Tuy nhiên, hệ thống này có nguy cơ cao về giật điện và cháy nổ.

Hệ thống tiếp địa trên hệ thống pin năng lượng mặt trời

3.2. Hệ thống tiếp địa điện trở

Đây là hệ thống sử dụng điện trở để giới hạn dòng điện chảy qua hệ thống tiếp địa. Hệ thống này giúp giảm thiểu giật điện và bảo vệ thiết bị, nhưng nó vẫn có thể gây nguy hiểm trong trường hợp dòng điện quá mạnh.

Nối đất điện trở cao (HRG)

Giới hạn dòng điện chạm đất < 10 ampe.

Thích hợp cho các nhà máy và nhà máy hoạt động liên tục, nơi quy trình cần được duy trì mà không bị gián đoạn khi xảy ra sự cố.

Nối đất điện trở thấp (LRG)

Giới hạn dòng điện chạm đất trong khoảng từ 100 đến 1000 ampe.

Sử dụng trong hệ thống trung thế từ 15kV trở xuống và được sử dụng để ngắt các thiết bị bảo vệ trong trường hợp xảy ra sự cố.

3.3. Hệ thống tiếp địa vững chắc

Đây là hệ thống có kết nối trực tiếp với mặt đất thông qua các điện cực. Nó cung cấp một đường trở kháng thấp và ổn định để dẫn dòng điện trở lại nguồn điện an toàn. Hệ thống này đảm bảo an toàn tốt nhất và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cần độ tin cậy cao, như trong các nhà máy và trung tâm dữ liệu.

Hệ thống tiếp địa vững chắc trong hệ thống cung cấp điện quốc gia

4. Đặc điểm nổi bật của hệ thống tiếp địa 

Một trong những yếu tố quan trọng nhưng ít được hiểu rõ nhất trong thiết kế hệ thống điện là hệ thống tiếp địa. Hệ thống tiếp địa đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống điện, cũng như bảo vệ con người.

Một số đặc điểm nổi bật của hệ thống tiếp địa bao gồm:

• Giúp phát hiện và loại bỏ các lỗi tiếp địa.
• Đảm bảo tồn tại một con đường trở về cho dòng điện chạm đất thông qua dây dẫn.
• Đảm bảo tính liên tục và khả năng dẫn điện của hệ thống.
• Ngăn chặn sự tích tụ tĩnh điện và giảm nguy cơ cháy nổ khi làm việc với các vật liệu nguy hiểm.
• Bảo vệ các công trình và thiết bị khỏi các cú đánh trực tiếp từ sét.
• Hệ thống nối đất và các thiết bị chống sét được kết nối với đất có thể giới hạn nguy cơ quá điện áp đối với hệ thống ở mức an toàn.
• Khi nối đất một hệ thống điện tử, cần thận trọng để tránh tạo ra các điều kiện nguy hiểm.

Hệ thống tiếp địa trên tàu hỏa qua đường ray

5. Hệ thống tiếp địa cấu tạo như thế nào?

Hệ thống tiếp địa được thiết kế bao gồm 2 phần chính:

Phần đầu tiên là nối các thiết bị điện đến mặt đất thông qua 1 dây dẫn tiếp địa. Đảm bảo rằng các thiết bị sẽ không mang theo dòng điện từ vỏ kim loại của các thiết bị như máy giặt, máy tính, máy khoan,... sau đó đưa về cùng điện thế với mặt đất, hạn chế tối đa các nguy xảy ra sự cố và nguy hiểm cho con người.

Phần thứ 2 là hệ thống nối đất được thực hiện thông qua một dây dẫn chung, từ hệ thống điện đến thanh tiếp địa được chôn sâu trong lòng đất. Giúp điện được xả một cách an toàn và tạo đường trở về cho dòng điện khi hệ thống gặp sự cố.

Các thành phần cần có trên hệ thống tiếp địa

6. Vai trò quan trọng của hệ thống tiếp địa trong thực tiễn

Hệ thống tiếp địa đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và ổn định trong các hệ thống điện. Dưới đây là một số ví dụ trong thực tiễn để bạn đọc có thể hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của hệ thống tiếp địa.

Ví dụ, khi một thiết bị điện như máy giặt gặp sự cố và dây nóng chạm vào thân kim loại của máy, việc tiếp địa đúng cách sẽ giúp đảm bảo an toàn. Khi máy được tiếp địa, dòng điện từ dây nóng sẽ chảy qua đường tiếp địa và trở về nguồn điện chính. Điều này ngăn chặn nguy cơ dòng điện chạy qua cơ thể con người và gây ra các sự cố điện nguy hiểm.

Ngoài ra, hệ thống tiếp địa còn giúp xử lý các vấn đề khác như tích tụ điện áp tĩnh do sét đánh. Trong trường hợp có sét đánh, hệ thống tiếp địa sẽ dẫn điện áp tăng đột ngột đến mặt đất và đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện.

7. Một số phương pháp phổ biến của hệ thống tiếp địa 

Các phương pháp phổ biến để nối đất điện bao gồm:

Tấm nối đất

• Sử dụng tấm đồng hoặc tấm sắt mạ kẽm (GI).
• Đặt thẳng đứng xuống đất trong một cái hố chứa các lớp than và muối.
• Yêu cầu có diện tích bề mặt tiếp xúc với đất ít nhất 2 ft theo quy định của Bộ luật Điện lực Quốc gia.
• Vật liệu kim loại màu phải có độ dày tối thiểu 0,20 inch, với đồng chỉ cần dày 0,060 inch.

Ống nối đất và que

• Sử dụng ống thép mạ kẽm hoặc que.
• Ống được đặt thẳng đứng vào đất thông qua khoan để nối dây tiếp đất.
• Chiều dài và đường kính của ống phụ thuộc vào loại đất và cường độ dòng điện.
• Cần duy trì độ ẩm của đất để xác định chiều dài ống được đặt trong đất.

Thanh nối đất

• Sử dụng thanh đồng cắm thẳng đứng xuống đất.
• Tương tự như phương pháp nối đất ống.
• Thanh truyền động giúp giảm điện trở của trái đất.
• Yêu cầu thanh có chiều dài tối thiểu 8 feet và tiếp xúc trực tiếp với đất theo quy định của Bộ luật Điện lực Quốc gia (NEC).

Hệ thống tiếp địa tiêu chuẩn của nhà máy cung cấp điện

8. Một số yếu tố ảnh hưởng đến lắp đặt hệ thống tiếp địa

Vật liệu sử dụng trong hệ thống tiếp địa: Loại vật liệu như đồng, sắt mạ kẽm (GI) có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống nối đất.

Điện cực nối đất: Chiều dài hoặc độ sâu, đường kính và số lượng điện cực nối đất cần được xem xét để đảm bảo đủ tiếp xúc với đất và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

Đất: Loại đất, độ ẩm, nhiệt độ, điện trở suất và lượng muối có thể ảnh hưởng đến khả năng tiếp xúc và dẫn điện của hệ thống tiếp địa.

Thiết kế hệ thống mặt đất: Thiết kế hệ thống tiếp địa cần xem xét các yếu tố như kích thước, kiểu dáng và cấu trúc của các điện cực nối đất để đảm bảo hiệu quả và an toàn.

Vị trí của hố đất: Vị trí và đặt hố đất cần được chọn sao cho phù hợp với yêu cầu và tiện ích của hệ thống tiếp địa.

Tạm kết

Hệ thống tiếp địa là một phần quan trọng của các hệ thống điện và đóng vai trò quan trọng trong bảo đảm an toàn và hiệu suất của hệ thống. Nó đảm bảo việc nối các thiết bị và mạch điện với đất để điện dòng có thể được dẫn đi một cách an toàn và hiệu quả. Hệ thống tiếp địa giúp ngăn chặn nguy cơ cháy nổ, giảm sự cố điện và bảo vệ con người và thiết bị khỏi các tác động tiềm ẩn. Việc lắp đặt và duy trì hệ thống tiếp địa đúng cách là điều cần thiết để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của hệ thống điện.