Code of practice for lightning protection and earthing for telecommunication plants

2. Khi dây (hoặc dải) tiếp đất dài nằm trong lớp đất phía dưới (t > h)

Trong đó:

K=()/() - hệ số không đồng nhất của đất;

d - đường kính của dây, m; (nếu là dải, thì đường kính tương đương của một dải có chiều rộng b được lấy bằng d=b/2).

C.2.1.4 Điện trở tiếp đất của điện cực dưới dạng vòng tròn trong đất có hai lớp, khi mặt phẳng ngăn cách giữa hai lớp trùng với mặt đẳng thế, được xác định bằng công thức:

Trong đó:

D - đường kính của vòng tròn tiếp đất, m;

d - đường kính (hoặc đường kính tương đương) của dây (hoặc dải), m;

₁, ₂ - điện trở suất tương ứng của các lớp đất trên và dưới, m;

h - chiều dầy của lớp đất phía trên, m.

C.2.1.5 Điện trở tiếp đất của điện cực dạng tấm trong đất không đồng nhất, gồm hai lớp khi mặt ngăn cách trùng với mặt đẳng thế tiếp đất, được xác định bằng công thức:

Trong đó: D - đường kính (hoặc đường kính tương đương) của tấm, m.

C.2.1.6 Điện trở tiếp đất của điện cực dạng lưới đặt trong đất không đồng nhất gồm hai lớp, được xác định bằng công thức:

Trong đó:

L - tổng chiều dài các dây (hoặc dải) dài, m;

D - đường kính diện tích của lưới, m;

- tham số (1/m) khi xét đến sự phân bố không đồng nhất của r theo độ sâu của đất. Giá trị của b được trình bày trên hình C.7.

C.2.1.7 Trong trường hợp lớp đất phía trên có điện trở suất lớn, để đảm bảo tiêu chuẩn điện trở tiếp đất không thể tăng số lượng điện cực tiếp đất, ta có thể dùng một hoặc hai tiếp đất chôn sâu. Các tiếp đất chôn sâu là các tiếp đất chôn thẳng đứng có chiều dài lớn hoặc nhỏ được đặt ở một độ sâu lớn, nơi đất có độ dẫn điện tốt. Dạng tiếp đất được lựa chọn khác nhau theo điều kiện cụ thể. Để thuận tiện ta chọn điện cực tiếp đất là các thanh dài đồng nhất có tiết diện không đổi.

Điện trở tiếp đất của hệ thống tiếp đất chôn sâu được xác định gần đúng bằng công thức như trong C.2.1.2.

C.2.1.8 Để xác định chiều dài của tiếp đất chôn sâu theo các số liệu điện trở tiếp đất yêu cầu và các giá trị chiều dầy của lớp đất phía trên h, điện trở suất của các lớp đất ₁, ₂, đã biết trước ta có thể dùng toán đồ hình C.8.

Trình tự xác định chiều dài của tiếp đất chôn sâu như sau:

Từ một điểm phía bên phải của trục hoành tương ứng với chiều dầy của lớp đất phía trên h, ta kẻ một đường thẳng góc với trục hoành đến cắt một đường của đồ thị tương ứng với tỉ số ₂/₁. Từ điểm cắt ta kẻ một đường song song với trục hoành đến cắt một đường của đồ thị nhánh bên trái tương ứng với tỉ số ₂/R. Từ điểm cắt mới nhận được ta tiếp tục kẻ một đường thẳng vuông góc với trục hoành, điểm cắt của đường thẳng vuông góc này với trục hoành cho ta giá trị chiều dài của tiếp đất chôn sâu.

Hình C.8 minh họa cho trường hợp h=15 m, ₁= 500 m, ₂=100 m, R=20 W. Giá trị chiều dài của tiếp đất chôn sâu tìm được là =18,5 m.



Hình C.7: Sự phụ thuộc của tham số b vào diện tích bố trí hệ thống tiếp đất và độ chôn sâu.



Hình C.8: Toán đồ xác định chiều dài của tiếp đất chôn sâu.

C.3 Tính toán hệ thống tiếp đất khi có cải tạo đất.

C.3.1 Khi các hệ thống tiếp đất đặt trong đất có điện trở suất của đất cao, lớp đất gần với điện cực tiếp đất đóng vai trò chính tạo ra điện trở đối với dòng từ tiếp đất chảy vào đất.

Vậy để giảm nhỏ điện trở tiếp đất, ta chỉ cần giảm điện trở suất của đất ở xung quanh điện cực với khoảng cách không lớn lắm (1,5÷2,5) m. Trong trường hợp này kết quả tốt nhất có thể đạt được nếu ta xử lý đất bằng các chất có độ dẫn điện tương đối cao (bột than cốc, bột than chì, đất sét v.v).

C.3.2 Điện trở của một điện cực tiếp đất dạng thanh (hoặc ống) chôn thẳng đứng trong đất có chất hoạt hoá được xác định bằng công thức:

Trong đó:

K₁ - hệ số nhiệt độ của đất thay đổi theo mùa, đối với điện cực dạng thanh (ống) lấy bằng 1,3;

_đ - điện trở suất của đất, m;

l_b - chiều dài của điện cực, m;

h_b - khoảng cách từ mặt đất đến giữa điện cực, m;

d_b - đường kính ngoài của điện cực, m;

_hh - điện trở suất của chất hoạt hoá (bột than cốc hoặc GAF hoặc RES- LO), m;

d_hh - đường kính của chất hoạt hoá-lớp trung gian bằng bột than cốc bao quanh thanh (ống) thép, m.

Chú thích:

- Đối với các điện cực bằng thép góc, thay d_b bằng đường kính tương đương của ống, d_b = 0,95a (a là chiều rộng của thanh thép góc).

- Điện trở suất của bột than cốc _hh, gồm các hạt có đường kính không lớn hơn 10-15 mm, dao động từ 0,22 đến 2,5 m. Trong tính toán _hh = 2,5 m.

C.3.3 Điện trở tiếp đất của một tiếp đất dài nằm ngang hoặc dải nối hệ thống tiếp đất gồm nhiều điện cực chôn thẳng đứng trong bột than cốc được xác định bằng công thức:

Trong đó:

K₂ - hệ số nhiệt độ của đất thay đổi theo mùa, đối với tiếp đất nằm ngang lấy bằng 1,8;

_đ - điện trở suất của đất, m;

d_n - đường kính ngoài của điện cực tiếp đất nằm ngang, m;

t_n - độ chôn sâu của điện cực tiếp đất nằm ngang, m;

_hh - điện trở suất của bột than cốc (chất hoạt hoá), lấy bằng 2,5 m;

d_hh - đường kính của lớp trung gian bằng bột than cốc, m.

Chú thích:

- Đối với các điện cực bằng thép góc hoặc thép dẹt thay d_n= 0,95a

(a là chiều rộng của thép góc hoặc thép dẹt)

- Giá trị điện trở suất của đất trong các công thức tính toán được xác định bằng công thức:

_đ = _k, m; với:

 - giá trị điện trở suất của đất đo được, m;

C.3.4 Đối với hệ thống tiếp đất thực hiện cải tạo đất bằng muối và đất mượn, khi tính điện trở tiếp đất của một điện cực vẫn dùng các công thức tính như trong trường hợp không cải tạo đất, nhưng chú ý:

- Khi cải tạo bằng đất mượn: Giá trị  được lấy bằng điện trở suất của đất được thay thế vào.

- Khi cải tạo bằng muối: Giá trị  được lấy bằng điện trở suất của đất khi có cải tạo muối.

C.4.1 Hệ số xung.

Đặc điểm làm việc của hệ thống tiếp đất đối với dòng sét (dòng xung) khác với dòng một chiều và dòng có tần số thấp (tần số công nghiệp, âm thanh).

Nếu trị số dòng xung lớn sẽ làm xuất hiện cường độ điện trường gây đánh xuyên các phần riêng lẻ trong đất. Khi xuất hiện sự đánh xuyên, điện trở suất của đất giảm, diện tích tiếp xúc của điện cực tiếp đất tăng, do đó điện trở tiếp đất giảm. Đối với hệ thống tiếp đất chống sét phải xét đến hiện tượng này.

Đặc tính xung của điện trở tiếp đất được mô tả qua hệ số xung .

Hệ số xung  là tỉ số giữa điện trở tiếp đất xung R_x và điện trở tiếp đất đối với dòng điện công nghiệp tần số 50 Hz (R₅₀).

 = R_x/R₅₀

C.4.2 Điện trở tiếp đất xung đối với hệ thống tiếp đất có một điện cực được xác định bằng công thức:

R_x =  R₅₀

Trong đó:

R₅₀ - điện trở tiếp đất đối với dòng điện tần số công nghiệp 50 Hz;

R_x - điện trở tiếp đất đối với dòng xung.

C.4.2.1 Hệ số xung  đối với điện cực tiếp đất dạng ống (cọc) được xác định bằng công thức:



- chiều dài của ống (cọc), m ;

I_x- biên độ dòng sét, A ;

d - đường kính của ống, m (nếu là thép góc thay d = 0,95a, với a là chiều rộng thép góc) ;

E₀ = (6-12) kV/cm- giá trị trung bình cường độ điện trường đánh xuyên trong đất.

C.4.2.2 Hệ số xung  đối với dải (dây) tiếp đất nằm ngang được xác định bằng công thức:

Trong đó:

L₀ - điện cảm một đơn vị chiều dài của dây (dải) tiếp đất nằm ngang, được xác định như sau:

L₀ = 0,2[ ln(/ b) + 1,2 ], H/m

Trong đó:

b- chiều rộng của dải;

T₁ - Thời gian xác lập sườn trước của dòng xung sét, s;

R₅₀ – điện trở tiếp đất của dải hoặc dây ở tần số công nghiệp 50 Hz, .

C.4.3 Hệ số xung  phụ thuộc vào điện trở suất của đất, cường độ dòng xung, thời gian xác lập sườn trước của xung và dạng kết cấu của hệ thống tiếp đất. Hệ số xung dùng để tính toán tiếp đất chống sét bảo vệ thiết bị thông tin được trình bày ở các bảng C.6 và C.7.

C.4.5 Điện trở tiếp đất xung đối với hệ thống tiếp đất có nhiều điện cực.

C.4.5.1 Điện trở tiếp đất xung của hệ thống tiếp đất gồm nhiều ống được nối với nhau bằng dây hoặc dải cách ly với đất, được xác định bằng công thức:

Trong đó:

R_x - điện trở tiếp đất tổng đối với dòng xung;

R_ô - điện trở tiếp đất của một ống;

₁ - hệ số xung đối với ống tiếp đất;

₁ - hệ số sử dụng đối với ống tiếp đất.

C.4.5.2 Điện trở tiếp đất xung của hệ thống tiếp đất gồm nhiều ống được nối với nhau bằng dây (dải) không cách ly (tiếp xúc trực tiếp) với đất, được xác định bằng công thức:

Các hệ số xung của ống (cọc) và của dây nối được trình bày trong bảng C.8.

Trong bảng C.9 trình bày các số liệu hệ số xung dùng để tính toán tiếp đất dạng lưới có các mắt lưới [(5 x 5) á (15 x 15)] m² với biên độ dòng sét lớn hơn 10 kA.