TIÊu chuẩn quốc gia tcvn 9226 : 2012

MÁY NÔNG LÂM NGHIỆP VÀ THỦY LỢI - NỐI ĐẤT - YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ

TCVN 9226:2012 được biên soạn dựa trên cơ sở các tiêu chuẩn IEC 364 - 5 - 54:2011, IEC 364 - 7 - 705:2006 và IEEE Std.81 - 1 - 1983 (2).

TCVN 9226:2012 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Cơ điện - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn biên soạn. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố
MÁY NÔNG LÂM NGHIỆP VÀ THỦY LỢI - NỐI ĐẤT - YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ

Agricultural, forestry and irrigation machines - Earthing - Technical requirements and testing methods

1. Phạm vi áp dụng

1.1 Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu kỹ thuật và phương pháp đo thử nghiệm hệ thống nối đất cho các thiết bị điện và công trình xây dựng trong sản xuất chế biến nông lâm nghiệp, thủy lợi và các lĩnh vực liên quan.

1.2 Tiêu chuẩn này không áp dụng cho hệ thống nối đất các thiết bị điện, máy điện dùng trong giao thông đường bộ, tàu thuyền, môi trường dễ cháy nổ, các công trình dưới nước và thiết bị đo điện trở nối đất dạng kìm.

1.3 Tiêu chuẩn này không đề cập đầy đủ các vấn đề nối đất và nối không thiết bị điện. Khi cần thiết, phải sử dụng các tiêu chuẩn, văn bản pháp quy bổ sung cho phù hợp với điều kiện ứng dụng để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị.

2 Tài liệu viện dẫn

TCVN 7447-4-41:2010 (IEC 60364-4-41:2005), Hệ thống lắp đặt điện hạ áp - Phần 4-41: Bảo vệ an toàn. Bảo vệ chống điện giật (Low-voltage electrical installations - Part 4-41: Protection for safety - Protection against electric shock).

TCVN 7447-4-44:2010 (IEC 60364-4-44:2007), Hệ thống lắp đặt điện hạ áp - Phần 4-44: Bảo vệ an toàn - Bảo vệ chống nhiễu điện áp và nhiễu điện từ (Electrical installations of buildings - Part 4-44: Protection for safety - Protection against voltage disturbances and electromagnetic disturbances).

TCVN 7447-5-51:2010 (IEC 60364-5-51:2005), Hệ thống lắp đặt điện hạ áp - Phần 5-51: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị điện. Quy tắc chung (Electrical installations of buildings - Part 5-51: Selection and erection of electrical equipment - Common rules).

IEC 60439-2, Low-voltage switchgear and controlgear assemblies - Part 2: Particular requirements for busbar trunking systems (busways) (Thiết bị điều khiển và đóng cắt hạ áp- Phần 2: Yêu cầu riêng đối với hệ thống máng cáp (bộ thanh cái).

IEC 61439-1, Low-voltage switchgear and controlgear assemblies - Part 1: General rules (Thiết bị điều khiển và đóng cắt hạ áp - Phần 1: Quy tắc chung).

IEC 61439-2, Low-voltage switchgear and controlgear assemblies - Part 2: Power switchgear and controlgear assemblies (Thiết bị điều khiển và đóng cắt hạ áp - Phần 2: Thiết bị điều khiển và đóng cắt công suất).

IEC 60724, Short-circuit temperature limits of electric cables with rated voltages of 1 kV (U_m = 1,2 kV) and 3 kV (U_m = 3,6 kV) (Giới hạn nhiệt độ ngắn mạch của cáp có điện áp định mức 1 kV (U_m = 1,2 kV) và 3 kV (U_m = 3,6 kV).

IEC 60909-0, Short-circuit currents in three-phase a.c. systems - Part 0: Calculation of currents (Dòng điện ngắn mạch trong hệ thống điện xoay chiều 3 pha - Phần 0: Tính toán dòng điện).

IEC 60949, Calculation of thermally permissible short - Circuit currents, taking into account non-adiabatic heating effects (Tính toán dòng điện ngắn mạch cho phép - dòng điện trong mạch, có tính đến hiệu ứng nhiệt nhiệt lượng thay đổi).

IEC 61140:2001, Protection against electric shock - Common aspects for installation and equipment (Bảo vệ chống điện giật - Vấn đề chung đối với thiết bị và hệ thống điện).

IEC 61534-1, Powertrack systems - Part 1: General requirements (Hệ thống điện tầu hỏa - Phần 1: Yêu cầu chung).

IEC 62305 (all parts) Protection against lightning (Toàn bộ các phần của TC Bảo vệ chống sét).

IEC 62305-3:2006, Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard (Bảo vệ chống sét - Phần 3: Hư hại vật chất đối với các kết cấu và tai họa chết người).

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa dưới đây. Các định nghĩa về hệ thống nối đất, dây dẫn bảo vệ và dây liên kết bảo vệ được minh họa trong Phụ lục B.

Bộ phận dẫn điện của thiết bị có thể chạm vào, thông thường không mang điện, nhưng có thể bị nhiễm điện khi cách điện chính bị sự cố đánh thủng.

Bộ phận dẫn điện không tạo thành bộ phận mang điện hợp thành của thiết bị điện và có khả năng đưa điện thế vào, thường là điện thế của nối đất cục bộ.

Bộ phận dẫn điện, có thể nhúng dưới đất hoặc trong khối dẫn điện đặc biệt, ví dụ: như bê tông, tiếp xúc điện với đất.

Điện cực nối đất nhúng trong bê tông của nền móng công trình xây dựng, thông thường tạo thành mạch kín.

Điện cực nối đất chôn trong lòng đất dưới nền móng công trình xây dựng, thông thường tạo thành mạch kín.

Dây dẫn được trang bị cho mục đích an toàn, ví dụ: bảo vệ chống điện giật.

CHÚ THÍCH: Ví dụ, Dây dẫn bảo vệ bao gồm cả dây liên kết bảo vệ, dây nối đất bảo vệ và dây nối đất khi sử dụng để chống điện giật.

3.7

Dây liên kết bảo vệ (protective bonding conductor)

Dây dẫn bảo vệ được trang bị để liên kết đẳng thế bảo vệ.

Dây dẫn đảm bảo đường dẫn, hoặc một phần đường dẫn, giữa điểm cho trước trong hệ thống hay trong thiết bị hoặc trong thiết bị với mạng lưới điện cực nối đất.

CHÚ THÍCH: Cho mục đích của tiêu chuẩn này, dây nối đất là dây dẫn dẫn nối điện cực nối đất tới một điểm trong hệ thống liên kết đẳng thế, thông thường là đầu nối đất chính.

3.9

Đầu nối đất chính (main earthing terminal)

Thanh nối đất chính (main earthing busbar)

Đầu/thanh cái nối đất là một phần của mạng lưới nối đất, cho phép nối điện các dây dẫn cho mục đích nối đất.

Dây dẫn nối đất được trang bị để nối đất bảo vệ.

Nối đất một điểm hoặc nhiều điểm trong hệ thống, hay trong mạch điện hoặc thiết bị cho mục đích khác không phải vì an toàn điện.

Tất cả các bộ phận và mối nối điện liên quan để nối đất hệ thống, mạng điện hoặc thiết bị.

- các bộ phận không mang điện nhưng có thể bị rò điện khi hỏng cách điện;

- đường ống dẫn nước bằng kim loại;

- ống kim loại bảo vệ dây tín hiệu, thông tin liên lạc v.v.

CHÚ THÍCH:- Không cần nối đất bảo vệ các bộ phận không mang điện của thiết bị đã được bảo vệ phân cấp, hoặc có cách điện bảo vệ hay có điện áp dưới mức nguy hiểm.

4.3 Chỉ sử dụng lưới cung cấp điện ba pha ba dây (trung tính cách ly), máy biến thế một pha cách ly và thiết bị điện trong các công trình xây dựng (nhà trồng, trại chăn nuôi, trạm bơm, nhà xưởng sản xuất/chế biến v.v.) khi có nối đất, các chỉ dẫn, cảnh báo an toàn thích hợp.

4.4 Phải nối đất an toàn cho các thiết bị điện có điện áp làm việc từ 42 đến 380V xoay chiều và từ 110 V đến 440 V một chiều, và đối với cấp điện áp làm việc cao hơn.

4.5 Tùy thuộc dải điện áp và mục đích ứng dụng, hệ thống nối đất phải thỏa mãn các yêu cầu nối đất của thiết bị điện cụ thể theo tiêu chuẩn thích hợp hay quy định của nhà chế tạo.

4.6 Vật liệu, kết cấu, kích thước điện cực nối đất và dây dẫn nối đất phải đảm bảo độ bền cơ học, hóa học và chịu nhiệt trong toàn bộ quá trình vận hành khai thác theo các quy định trong tiêu chuẩn này.

4.7 Phải san bằng điện thế các bộ phận kim loại, trong các công trình xây dựng với lưới nối đất bằng các mối nối (liên kết) điện thích hợp theo khuyến cáo trong các điều 6.5.10.1 và các điều khoản liên quan.

4.8 Điện trở của hệ thống nối đất, điện áp chạm (tiếp xúc) phụ thuộc thời gian tác động phải nhỏ hơn giá trị cho phép tại mọi thời điểm trong năm. Điện trở nối đất của hệ thống chống sét phải không lớn hơn 10 , đối với hệ thống nối đất an toàn thiết bị điện - không lớn hơn 4  nếu không có quy định riêng biệt.

5. Hệ thống nối đất

5.1 Yêu cầu kỹ thuật chung

5.1.1 Hệ thống nối đất có thể được sử dụng kết nối chung hoặc riêng rẽ cho các mục đích bảo vệ và chức năng, tùy thuộc yêu cầu của thiết bị điện cụ thể. Các yêu cầu cho mục đích bảo vệ phải luôn luôn được ưu tiên.

5.1.2 Ở nơi được trang bị, các điện cực nối đất trong mạng điện phải được nối với đầu nối đất chính bằng dây nối đất.

CHÚ THÍCH: Bản thân thiết bị điện không đòi hỏi phải có điện cực nối đất riêng.

- tin cậy và thuận tiện theo các yêu cầu bảo vệ của thiết bị;

- có thể chịu được dòng điện sự cố và dòng điện bảo vệ khép về "đất" mà không bị ảnh hưởng nguy hiểm do tác động đột ngột của nhiệt, cơ-nhiệt, cơ-điện và điện giật gây nên;

- nếu thích hợp, cũng tương tự phù hợp cho các yêu cầu về "chức năng".

- cũng phù hợp cho các ảnh hưởng bên ngoài có thể dự đoán trước được (xem TCVN 7447-5-51/IEC 60364-5-51), ví dụ: tác động cơ học bất lợi và ăn mòn.

5.1.5 Phải thận trọng đối với hệ thống nối đất ở nơi có thể xuất hiện dòng điện tần số cao chạy qua (xem điều 444, trong TCVN 7447-4-44:2010/IEC 60364-4-44:2007).

5.1.6 Bảo vệ chống điện giật như quy định trong TCVN 7447-4-44/IEC 60364-4-41, tránh tác động xấu bởi bất kỳ sự thay đổi nào dự đoán trước được đối với điện trở điện cực nối đất (ví dụ: do ăn mòn, thời tiết khô hạn hoặc băng giá).

5.2 Điện cực nối đất

5.2.1 Kiểu, vật liệu và kích thước của điện cực nối đất phải được lựa chọn sao cho chịu được tác động ăn mòn và có độ bền cơ học thích hợp với thời gian xác định.

CHÚ THÍCH 1: Đối với ăn mòn, các thông số sau đây cần được quan tâm: độ PH của đất tại chỗ lắp đặt, điện trở suất của đất, độ ẩm của đất, dòng điện dò, dòng điện tản mạn một chiều (DC) và xoay chiều (AC), độ nhiễm bẩn hóa chất, và lân cận các vật liệu không đồng tính hóa học.

Đối với một số vật liệu thông thường sử dụng cho điện cực nối đất, phải thỏa mãn các quy định cho trong Bảng 1 về kích thước tối thiểu, độ bền chống ăn mòn và bền cơ học khi nhúng trong lòng đất hoặc bê tông.

CHÚ THÍCH 2: Độ dày tối thiểu của lớp bọc bảo vệ đối với điện cực nối đất thẳng đứng phải lớn hơn so với điện cực nối đất nằm ngang vì chúng chịu ứng suất cơ học lớn hơn khi bị nhúng dưới lòng đất. Nếu, hệ thống chống sét yêu cầu, phải áp dụng điều 5.4 trong IEC 62305-3:2006.

- điện cực nối đất nền móng nhúng trong bê tông;

CHÚ THÍCH: Xem thông tin trong Phụ lục C.

- điện cực nối đất nền móng nhúng trong đất;

- điện cực kim loại nhúng trực tiếp trong đất thẳng đứng hoặc nằm ngang (ví dụ: cọc, dây, băng, ống hoặc tấm);

- vỏ kim loại và các vỏ bọc kim loại khác của cáp điện theo yêu cầu và điều kiện cụ thể của khu vực;

- Các công trình bằng kim loại dưới đất thích hợp (ví dụ: ống dẫn nước) tùy thuộc yêu cầu và điều kiện cụ thể của khu vực;

- Kim loại hàn tăng cường của bê tông (ngoại trừ bê tông ứng lực trước) nhúng trong đất.

CHÚ THÍCH: Yêu cầu này không loại trừ liên kết đẳng thế bảo vệ thông qua đầu nối đất chính (541.3.9) của các đường ống để phù hợp với TCVN 7447-4-44/IEC 60364-4-41.

Ở nơi áp dụng bảo vệ catốt và bộ phận dẫn điện hở của hạng mục thiết bị điện được cấp nguồn nuôi bởi hệ thống thiết bị đầu cuối kiểm tra, nối trực tiếp tới đường ống, đường ống kim loại dẫn chất lỏng dễ cháy hay khí ga có thể tác động như điện cực để nối đất cho thiết bị đặc biệt này.

5.2.7 Các điện cực nối đất phải không nhúng trực tiếp vào trong nước của dòng chảy, sông, hồ, ao (xem điều 5.1.6).

5.2.8 Ở nơi điện cực nối đất chứa các bộ phận có thể kết nối chung với nhau, chỗ nối phải được hàn bằng nguồn nhiệt bên ngoài, bộ nối áp lực, kìm hay các đầu nối cơ khí thích hợp.

CHÚ THÍCH: Các mối nối chỉ được làm bằng dây sắt gấp không thích hợp cho mục đích bảo vệ.

Ở nơi dòng điện sự cố dự đoán chạy qua điện cực tiếp đất nhỏ không đáng kể (ví dụ: trong hệ thống TN hay IT), dây nối đất có thể được chọn kích thước theo điều 7.1.

Không được sử dụng dây dẫn nhôm làm dây nối đất.

CHÚ THÍCH: Ở nơi hệ thống bảo vệ chống sét được nối vào điện cực nối đất, tiết diện của dây nối đất phải ít nhất bằng 16 mm² đối với vật liệu đồng (Cu) hoặc 50 mm² nếu là sắt (Fe), xem bộ tiêu chuẩn IEC 62305.

Các cơ cấu hay đầu đấu nối phụ thuộc duy nhất vào mối hàn phải không sử dụng độc lập, nếu không đảm bảo độ tin cậy và độ bền cơ học.

CHÚ THÍCH: Ở nơi lắp đặt điện cực theo phương thẳng đứng, các phương tiện phải đảm bảo cho phép kiểm tra các mối nối và thay thế các thanh điện cực đứng.

Bảng 1 - Kích thước tối thiểu của một số điện cực nối đất thông thường, nhúng trong đất và bê tông sử dụng để chống ăn mòn và đảm bảo độ bền cơ học

- dây liên kết bảo vệ;

- dây nối đất;

- dây bảo vệ;

- dây nối đất chức năng, nếu thích hợp.

CHÚ THÍCH 1: Không nối tất cả các dây nối đất bảo vệ trực tiếp vào đầu nối đất chính, ở nơi chúng được nối tới đầu nối bởi các dây nối đất bảo vệ khác.

CHÚ THÍCH 2: Đầu nối đất bảo vệ chính của công trình nhìn chung có thể sử dụng cho mục đích dây dẫn chức năng. Cho mục đích công nghệ thông tin, khi đó có thể được xem là điểm nối về "đất".

Ở nơi có bố trí nhiều hơn 1 đầu nối, chúng có thể được nối chung với nhau.

CHÚ THÍCH: Phương tiện tách mối nối phải thuận tiện kết hợp với đầu nối đất chính, để cho phép đo điện trở tiếp đất của điện cực.

CHÚ THÍCH: Phải tuân thủ các yêu cầu cho trong điều 516 of TCVN 7447-5-51:2010/IEC 60364-5-51:2005.

Diện tích mặt cắt ngang của mỗi dây dẫn bảo vệ cũng phải được tính phù hợp với điều 6.1.2, hay được chọn theo Bảng 2. Hoặc trong trường hợp khác, phải xem xét theo yêu cầu của điều 6.1.3.

Các đầu nối dây bảo vệ phải có khả năng nhận dây dẫn có các kích thước theo yêu cầu của điều này.

Trong hệ thống TT, ở nơi điện cực nối đất của hệ thống cung cấp điện và các bộ phận dẫn điện hở không phụ thuộc (xem điều 312.2.2), diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn bảo vệ phải không được vượt quá:

- 25 mm² đối với vật liệu đồng (Cu),

- 35 mm² nếu là nhôm (Al).

- phù hợp với yêu cầu của IEC 60949; hoặc

trong đó:

S là diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn bảo vệ, mm²;

I là giá trị hiệu dụng của dòng điện bảo vệ sự cố, biểu thị bằng Ampe (A), có thể chạy qua thiết bị bảo vệ đối với sự cố khi trở kháng nhỏ không đáng kể (xem IEC 60909-0);

t là thời gian tác động, tính bằng giây (s) của thiết bị bảo vệ ngắt mạch tự động;

k là hệ số phụ thuộc vật liệu của dây dẫn bảo vệ, cách điện và các bộ phận khác, nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối (để tính hệ số k, xem Phụ lục A).

Khi áp dụng công thức tính toán, đối với kích thước dây dẫn không tiêu chuẩn, phải được áp dụng kích thước tiêu chuẩn lớn hơn gần nhất.

CHÚ THÍCH 1: Phải tính đến hiệu ứng dòng giới hạn của trở kháng mạch điện và giới hạn trị số I²t của thiết bị bảo vệ.

CHÚ THÍCH 2: Về giới hạn nhiệt độ đối với thiết bị trong môi trường dễ cháy nổ, xem IEC 60079-0.

CHÚ THÍCH 3: Vỏ bọc kim loại của cáp cách điện khoáng theo IEC 60702-1 có khả năng chịu sự cố nối đất lớn hơn so với dây dẫn lưới điện, do vậy không cần thiết tính toán tiết diện mặt cắt ngang của vỏ bọc kim loại khi sử dụng như dây bảo vệ.