TCVN 9358:2012 - Lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị cho các công trình công nghiệp - Yêu cầu chung

Hệ thống nối đất thiết bị quy định theo tiêu chuẩn này thuộc cả hai hình thái nối đất, nối đất bảo vệ và nối đất chức năng, trong đó nối đất bảo vệ là chủ yếu.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho việc lắp đặt hệ thống nối đất của nhà máy điện, đường dây tải điện trên không, trạm biến áp trung gian thuộc các dự án phát, dẫn và phân phối điện năng và một số công trình có công nghệ đặc biệt như các công trình ngầm, bến cảng, sân bay, chế biến dầu mỏ, hầm lò hoặc tương tự.

Quy định chung

Các bộ phận có tính dẫn điện không mang điện trên toàn công trình được liệt kê dưới đây phải được bảo vệ chống mối nguy hiểm do chạm điện gián tiếp bằng biện pháp nối đất thiết bị kết hợp với tự động cắt nguồn cung cấp bằng thiết bị bảo vệ:

- Bộ phận có tính dẫn điện để hở của thiết bị điện như máy biến áp, máy điện và khí cụ điện và tương tự;

- Bộ phận có tính dẫn điện để hở của thiết bị và phụ kiện chiếu sáng;

- Bộ phận truyền động có tính dẫn điện của máy điện và khí cụ điện;

- Khung kim loại của tủ, bảng điện và bàn điều khiển;

- Vỏ kim loại của các máy điện di động và cầm tay;

- Vỏ kim loại và các lớp bọc kim loại của cáp;

- Phương tiện bao che và phụ kiện kim loại phục vụ lắp đặt dây và cáp điện nhưng không trực tiếp mang dòng điện như ống luồn dây, khay, thang, máng cáp; hộp nối kim loại, dây thép treo cáp điện, cột kim loại và tương tự;

- Vỏ kim loại, tiếp điểm nối đất của ổ cắm và của ổ cắm có dây nối dài.

Không cần nối đất bảo vệ cho các thiết bị đã có các hình thái bảo vệ sau:

- Thiết bị có cách điện kép hoặc cấp cách điện tương đương;

- Thiết bị được cấp điện thông qua một biến áp cách ly dùng riêng cho nó có cuộn dây phía tiêu thụ điện cách ly về điện với nguồn điện;

- Thiết bị làm việc với điện áp cực thấp.

Nơi nào không thể lắp đặt dây và cáp điện xa hẳn các kết cấu kim loại phục vụ mục đích khác thì các kết cấu đó cũng phải nối đất. Các kết cấu kim loại phải nối đất gồm:

- Ống kim loại đi nổi, thùng, bể, chậu, vòi, ống thải nước bẩn, ống thoát nước mưa và các hạng mục tương tự;

- Khung sườn của các cần cẩu, thang máy, băng tải, thiết bị bốc dỡ và các hạng mục tương tự khác trên đó có lắp thiết bị điện.

- Đường ray và kết cấu thép khác có thể tiếp cận được.

- Mạch nối đất của các kết cấu kim loại ngoài trời phải có tổng trở đối với dòng cao tần tạo bởi hiện tượng phóng điện trong khí quyển.

Phải nối đất cuộn thứ cấp của các máy biến áp đo lường.

Theo quan niệm về nối đất, một tập hợp bao gồm một nguồn cấp điện hạ áp như máy phát điện hoặc máy biến áp, toàn bộ dây và cáp điện cùng các thiết bị sử dụng điện năng của nguồn cấp điện đó phải được coi là một hệ thống điện có một trong các kiểu nối đất TN, TT và IT. Trong các hệ thống này, bộ phận cấp điện như máy phát điện, máy biến áp được coi là nguồn điện năng tách rời khỏi các thiết bị còn lại của hệ thống và phần còn lại đó được coi là mạng điện.

Mỗi nguồn cấp điện hoặc mỗi mạng điện phải có một thanh cái hoặc đầu cực nối đất chính để các bộ phận sau đây có thể nối vào đó:

- Điện cực đất hoặc phương tiện nối đất nối với điểm nối đất của nguồn;

- Dây nối đất bảo vệ mạch;

- Dây nối đẳng thế chính;

- Dây nối đất chức năng (nếu có yêu cầu);

- Trục nối đất;

Phải bố trí thanh cái hoặc đầu cực nối đất chính ở chỗ dễ tiếp cận để có thể tháo rời các mối nối khi cần đo điện trở nối đất của hệ thống nối đất. Mối nối ở thanh cái hoặc đầu cực nối đất chính phải vững chắc về cơ và đảm bảo được tính dẫn điện liên tục và chỉ có thể tháo rời bằng dụng cụ.

Trừ trường hợp đặc biệt, mỗi hệ thống điện hạ áp gồm nguồn cấp điện là máy phát điện hạ áp hoặc cuộn hạ áp của biến áp và mạng điện của nó trong công trình công nghiệp phải nối đất kiểu TN.

Trong hệ thống TN, nên sử dụng thiết bị bảo vệ quá dòng như máy cắt hoặc cầu chì để tự động cắt nguồn khi có sự cố chạm đất và phải tuân thủ các quy định sau:

- Trong hệ thống TN, chiều dài của cáp xuất phát từ sau máy cắt hoặc cầu chì không được vượt quá chiều dài tối đa tính toán trên cơ sở hạn chế tổng trở của mạch vòng chạm đất nhằm đảm bảo cho thiết bị bảo vệ có liên quan tác động tin cậy;

- Trong sơ đồ TN-S, dây trung tính chỉ được nối đất tại trạm biến áp. Các điện cực đất bổ sung ở vị trí khác, nếu cần, chỉ được nối vào dây PE;

- Trong sơ đồ TN-C, khi dây trung tính cần nối đất lặp lại để giảm điện áp chạm, phải bố trí các điện cực đất bổ sung cách khoảng dọc theo dây PEN trong đó điện cực đất bổ sung cuối phải đặt tại phân xưởng cạnh tủ cấp điện chính. Không được cắt hở mạch dây PEN bằng thiết bị cắt bảo vệ và phải nối dây PEN xuất phát từ thanh cái PEN của tủ phân phối với vỏ kim loại của thiết bị dùng điện trước khi nối dây PEN với cực trung tính của thiết bị đó.

Chỉ cho phép áp dụng kiểu nối đất TT cho hệ thống điện hạ áp có công suất nhỏ nếu việc thực hiện nối đất kiểu TN gặp khó khăn như khi cáp điện xuất phát từ sau máy cắt hoặc cầu chì đến phụ tải quá dài, không đảm bảo cho thiết bị bảo vệ có liên quan tác động tin cậy hoặc tốn kém không hợp lý.

Phải lựa chọn các điện trở nối đất của nguồn điện và mạng điện trên cơ sở đảm bảo độ nhạy của bảo vệ chạm đất và nên sử dụng thiết bị dòng điện dư làm thiết bị cắt bảo vệ.

Hệ thống hạ áp nối đất kiểu IT chỉ áp dụng khi có những yêu cầu đặc biệt về an toàn cấp điện. Điện trở nối đất của mạng điện trong hệ thống IT phải phù hợp với thiết bị kiểm tra cách điện đối với đất của mạng điện đó, nhằm phát hiện nhanh điểm chạm đất thứ nhất và phải đảm bảo cho thiết bị bảo vệ tự động cắt nhanh nguồn điện ra khỏi mạng điện khi điểm chạm đất thứ hai xuất hiện mà điểm chạm đất thứ nhất chưa được loại trừ.

Phải đặt bảo vệ chống quá điện áp ở tần số công nghiệp cho mạng điện. Nếu nguồn điện là máy biến áp có điện áp phía sơ cấp lớn hơn 1000 V thì phải đặt bảo vệ chọc thủng cách điện cho cuộn hạ áp của máy biến áp.

Khi trạm biến áp cấp điện hạ áp cho một công trình công nghiệp trực tiếp nối với lưới cao áp bên ngoài công trình, nếu việc thực hiện một hệ thống nối đất chung cho thiết bị điện cao áp và thiết bị điện hạ áp của trạm gặp khó khăn và đòi hỏi tốn kém không hợp lý thì nên áp dụng hai hệ thống nối đất riêng biệt: một cho thiết bị điện cao áp và một cho thiết bị điện hạ áp.

Khi công trình công nghiệp có trạm biến áp trung gian hoặc trạm cắt đầu vào để phân phối điện năng có điện áp dây nằm trong khoảng từ 3 kV đến 24 kV cho các trạm biến áp hạ áp của các phân xưởng hoặc khu văn phòng thì mỗi trạm biến áp như thế phải có một hệ thống nối đất chung cho các thiết bị điện cao và hạ áp và phải áp dụng sơ đồ TN phía hạ áp.

Trong công trình công nghiệp, điểm trung tính của máy phát, vỏ máy phát, vỏ các thiết bị điện và các kết cấu kim loại của trạm phát điện dự phòng đều phải nối với điện cực đất thông qua một đầu cực hoặc thanh cái nối đất chính và phải nối đầu cực hoặc thành cái nối đất chính này với thanh cái bảo vệ trong tủ cấp điện cho phụ tải sự cố bằng dây bảo vệ đi cùng với cáp cấp nguồn từ máy phát, đồng thời nối thanh cái bảo vệ trong tủ cấp điện cho phụ tải sự cố với thanh cái đất trong tủ đóng cắt điện tổng của trạm biến áp thường trực có liên quan. Nếu máy phát dự phòng ở gần nguồn thường trực, điểm trung tính của nó được phép nối với điện cực đất của nguồn này và không cần có điện cực đất ở khu vực máy phát.

Việc lựa chọn các điện trở nối đất của nguồn và mạng điện trong một hệ thống điện hạ áp trước hết phải dựa trên cơ sở tính toán dòng ngắn mạch chạm đất lớn nhất trong hệ thống điện hạ áp đó kết hợp với một số giải pháp về cấu hình nối đất và nối đẳng thế nhằm thỏa mãn các yêu cầu về điện áp chạm trong 4.16.

Độ lớn và thời gian duy trì của điện áp chạm trong hệ thống điện hạ áp không được vượt quá các giá trị cho trong Bảng 1 với điều kiện điện áp chạm cho phép là 42 V đối với dòng xoay chiều tần số công nghiệp và là 110 V đối với dòng một chiều.

Phải lựa chọn và lắp đặt hệ thống nối đất của mạng điện sao cho:

- Giá trị điện trở từ thanh cái hoặc đầu cực nối đất chính của mạng điện đến điểm nối đất của nguồn điện đối với các hệ thống TN, hoặc đến điện cực đất của mạng điện đối với các hệ thống TT và IT, phải phù hợp với các yêu cầu bảo vệ và chức năng của mạng điện và phải có triển vọng giữ được hiệu quả lâu dài;

- Dòng ngắn mạch chạm đất và dòng điện có thể rò ra đất phải được dẫn đi mà không gây nguy hiểm gì, đặc biệt là do các hiệu ứng căng thẳng về nhiệt, cơ nhiệt và cơ điện;

- Trang bị nối đất phải đủ bền chắc hoặc có thêm phương tiện bảo vệ cơ học để có thể thích nghi với các điều kiện ảnh hưởng từ bên ngoài.

Khi lắp đặt hệ thống nối đất, phải hết sức thận trọng nhằm tránh nguy cơ tạo ra hiện tượng điện phân làm hỏng các bộ phận kim loại khác.

Nếu ở một khu vực sản xuất nào đó, một số mạng điện khác nhau phải sử dụng các hệ thống nối đất riêng rẽ thì bất cứ dây bảo vệ nào chạy qua giữa hai mạng điện khác nhau như vậy cũng phải đủ sức mang dòng điện ngắn mạch chạm đất lớn nhất có khả năng chạy qua nó hoặc chỉ được phép nối đất trong phạm vi mạng điện có liên quan với nó và phải được cách điện đối với hệ thống nối đất của các mạng điện khác. Trong trường hợp thứ hai, nếu dây bảo vệ là thành phần của một sợi cáp thì dây bảo vệ đó chỉ được nối đất trong phạm vi mạng điện có chứa thiết bị cắt bảo vệ có liên quan với nó.

Có thể chia hệ thống nối đất của một mạng điện thành nhiều hệ thống nối đất đơn và trong trường hợp này, mỗi hệ thống nối đất đơn như thế cũng phải được lắp đặt phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn này.

Hệ thống nối đất có thể sử dụng kết hợp hoặc riêng rẽ cho hai mục đích bảo vệ và chức năng tùy thuộc các yêu cầu của mạng điện. Nơi nào hệ thống nối đất sử dụng kết hợp cho cả hai mục đích bảo vệ và chức năng, thì ở đó phải ưu tiên cho các yêu cầu về nối đất bảo vệ.

Kiểm tra hệ thống nối đất thiết bị

Toàn bộ hệ thống nối đất thiết bị phải được kiểm tra nghiệm thu, kiểm tra định kỳ và kiểm tra đột xuất nhằm chứng minh bằng thực nghiệm là nó không có khuyết tật về điện và về cơ và thỏa mãn mọi yêu cầu của tiêu chuẩn này.

Các phương pháp kiểm tra phải đảm bảo không để xảy ra nguy hiểm cho người hoặc tài sản hoặc hư hỏng thiết bị ngay cả khi đối tượng kiểm tra có khuyết tật.

Phải chuẩn bị sẵn sàng cho người kiểm tra các thông tin cần thiết như:

- Thiết kế và bản vẽ hoàn công của mặt bằng lắp đặt điện cực, sơ đồ sắp xếp các loại dây bảo vệ kể cả dây nối đẳng thế có ghi rõ số lượng, kích thước và chủng loại dây;

- Thông tin cần thiết để nhận dạng các thiết bị thực hiện chức năng bảo vệ, cách ly đóng cắt và vị trí lắp đặt của chúng;

- Thuyết minh biện pháp sử dụng phối hợp các đặc tính của thiết bị bảo vệ, biện pháp nối đất của mạng điện và tổng trở của mạch có liên quan, nhằm hạn chế độ lớn và thời gian duy trì của điện áp chạm khi xảy ra sự cố chạm đất;

- Chứng chỉ vật liệu và biên bản thí nghiệm của nhà cung cấp thiết bị.

Kiểm tra nghiệm thu được thực hiện sau khi lắp đặt xong và trước khi đưa vào sử dụng. Nội dung kiểm tra nghiệm thu gồm:

Kiểm tra bằng mắt:

Trước hết phải kiểm tra các bộ phận của hệ thống nối đất đặt ngầm dưới đất trước khi lấp đất hoặc trong kết cấu trước khi đậy kín rồi mới đến các bộ phận đặt nổi. Các bước kiểm tra bằng mắt gồm:

- Kiểm tra thực tế lắp đặt so với thiết kế;

- Kiểm tra việc sử dụng vật liệu theo yêu cầu của thiết kế;

- Kiểm tra tất cả các mối hàn, mối nối;

- Kiểm tra biện pháp chống ăn mòn;

- Kiểm tra biện pháp bảo vệ mạch dẫn chống phá hỏng cơ học, đặc biệt khi đi qua các khe lún, khe co dãn và vật chướng ngại khác;

- Kiểm tra biện pháp chống điện áp chạm và điện áp bước ở những nơi cần thiết;

- Kiểm tra việc lấp đất.

Kiểm tra bằng thiết bị đo:

- Thông mạch và kiểm tra chất lượng đấu nối của dây nối đất bảo vệ thuộc các mạch cấp điện cho phụ tải mạch vòng;

- Thông mạch và kiểm tra chất lượng đấu nối của tất cả các dây bảo vệ kể cả các dây nối đẳng thế chính và dây nối đẳng thế bổ sung;

- Đo điện trở của điện cực đất;

- Đo tổng trở mạch vòng chạm đất;

- Kiểm tra tác động của thiết bị dòng điện dư.

Kiểm tra định kỳ phải thực hiện theo thời gian quy định sau:

a) Đối với hệ thống nối đất lắp đặt ở nơi ít nguy hiểm, thực hiện 2 năm một lần;

b) Đối với hệ thống nối đất lắp đặt ở nơi nguy hiểm, thực hiện 1 năm một lần;

c) Đối với hệ thống nối đất lắp đặt ở nơi đặc biệt nguy hiểm, thực hiện 6 tháng một lần.

...

TCVN 9358:2012 được chuyển đổi từ TCVN 319:2004.

Chi tiết nội dung tiêu chuẩn, mời quý vị xem hoặc download tại đây  

Tìm kiếm