Tại sao trung tính nguồn phải nối đất ?

**losttower** · 06-10-2009, 19:32

Câu này thuộc môn an toàn điện, nhưng không có box để bàn luận về an toàn điện nên mình đành post ở đây.

Câu hỏi này xuất phát từ 2 công thức tìm thấy trong sách An Toàn Điện của TS. Quyền Huy Ánh, trang 28, công thức 2.13 & 2.14

Trong mạng 3 pha, trung tính nối đất, mạng điện hoạt động bình thường, tay chạm vào dây pha, dòng qua người tương đối lớn.

I_người = U / [căn(3)x(R_đất + R_người + R_nền)]

Mình không hiểu công thức này khi xem đó là mạch nối tiếp từ dây pha + người + R_nền + R_đất, trên thực tế, từ nguồn trạm biến thế đến nơi sử dụng khá xa, và đất ta xem như điện thế bằng 0. Vậy từ dây pha qua người xuống R_nền xuống đất với điện thế = 0 là đã có dòng điện qua người, tại sao phải + thêm R_đất vào.?

Trước giờ, mình chỉ nghĩ rằng dây trung tính nguồn nối đất là để triệt tiêu dòng thừa trên dây trung tính khi mạng 3 pha của chúng ta không ổn định, chứ không nghĩ là nó tạo ra một mạch kín. Mình nghĩ là không có chuyện dây pha qua trở về đất rồi từ đất đi lòng vòng về cọc tiếp đất, đi ngược lên nguồn để tạo thành một mạch kín, mình nghĩ là không có chuyện này.

Vậy nên mình thắc mắc:
1) Tại sao phải + R_đất trong công thức, như vậy chẳng phải xem đây là mạch nối tiếp sao ? Theo mình biết, R_đất là R đo được tính từ cọc tiếp đất ra một bán kính bao nhiêu đó (không nhớ), điều này dẫn đến câu hỏi thứ 2

2) Tại sao cần phải đo R_đất ?
Mình cho rằng, đất có điện thế = 0 và luôn được triệt tiêu = 0 ở đâu đó trong lòng đất, vậy từ dây trung tính nguồn nối xuống đất, xem như trên dây trung tính đó có điện thế bằng 0, đất tại bất kỳ đâu cũng bằng 0, tức là không cần phải + R_đất. Nhưng lại có thêm 1 thắc mắc nữa sinh ra, đó là U bước, khi dây pha rơi xuống đất sẽ sinh ra dòng điện lan truyền trong lòng đất, hjx, tới đây rối mù lên rồi.

3) R cách điện được hiểu một cách nông dân là như thế nào vậy mọi người ?

--------------------------------------------------------------------------------
Xem bài viết cùng chuyên mục:

**cô Nhóc** · 06-10-2009, 22:04

Điện trở của đất là điện trở của khối bán cầu có tâm là cọc nối đất và bán kính khoảng 20 d0ến 25m.

Điện thế = 0 quy ước là điện thế của 1 điểm xa vô cực (theo vật lý) hoặc xa 25m so với điểm nối đất (theo kỹ thuật an toàn). Như vậy khi có chạm đất, thì tùy điện áp và dòng điện đất là bao nhiêu mà đất ở tại điểm chạm sẽ cao hơn đất ở xa (0V).

Thí dụ khi có sét đánh vào đường dây, cột thu lôi sẽ thu sét xuống đất. Dòng điện đi qua cột thu lôi xuống đất rất lớn (thí dụ 2000A) sẽ gây nên sụt áp trên điện trở đất (giả sử như khá tốt, 1 Ω) là 2000Volt. Vậy đất ở ngay chân cột thu lôi sẽ có điện áp so với đất chỗ khác là 2000V.

nếu ở gần cột thu lôi anh có một số thiết bị có nối đất, thí dụ như đường dây điện thoại, mạng cáp truyền hình... mà đầu bên kia được nối đất tốt, nghĩa là 0V thì đầu này sẽ có chênh lệch điện áp giữa nối đất tại chỗ và nối đất từ xa là 2000V. nếu thiết bị nào yếu là sẽ hư ngay. Thí dụ như Modem, TV, điện thoại bàn...

Hay sét đánh đâu từ xa, và máy biến áp được nối đất trung tính, và có chóng sét. Bộ chống sét được nối xuống đất, và dẫn dòng sét xuống đất. Khi đó trung tính của máy biến áp sẽ có điện áp 2000V so với xung quanh.

Rất nhiều lần Nhóc thấy sét oánh cái rầm, và cả xóm mang TV đi sửa. Không biết anh thấy chưa?

**hien.nguyenquoc** · 06-10-2009, 22:48

Losttower:

1. Công thức tính dòng điện qua người.
Điều này là hết sức bình thường. Để dễ hiểu, mình sẽ không dùng các khái niệm và lý thuyết phức tạp để giải thích vì nó sẽ làm bạn cảm thấy khó hiểu hơn.

Khi xảy ra chạm đất (trường hợp có người chạm tay vào một dây pha), như bạn cũng đã nắm được. Từ chỗ chạm đó sẽ phát sinh ra một dòng điện, đi qua người, qua nền tiếp xúc, và trờ về nguồn. Chính là ở chỗ dòng điện “tìm đường về nguồn” nên mình mới phải cộng thêm điện trở đất vào. Điện áp đất bằng 0, những sẽ không có dòng điện đi qua người nếu trung tính nguồn của bạn không được nốt đất. Vì dòng điện qua người không hình thành dc một mạch kín.

“Trên đường về”, tuỳ theo cấu trúc địa chất mà sẽ có điện trở đất lớn hay nhỏ. Từ đó, dòng qua người sẽ tỷ lệ nghịch với các đại lượng này. Điều này khác với việc bạn bị chạm điện giữa dây pha và dây trung tính. Lúc đó, công thức sẽ chỉ còn lại R ngừơi và R tiếp xúc mà thôi. Một ý nữa nhé, nếu dây trung tính này không được làm bằng đồng mà là “dây thừng”, mình cá là sẽ chẳng có dòng điện nào đi được qua người cả. Bạn biết tại sao rồi chứ?

2. Dây pha rơi xuống đất.

Mình nhắc lại một chút. Do đất có điện trở suất. Dòng điện sẽ từ dây pha, dẫn qua chỗ tiếp xúc, và về nguồn. “Mọi thứ đều phải trở về nguồn mà thôi”. Như bạn nói, “chẳng phải đây là mạch nối tiếp hay sao”. Thì đích thị là mạch nối tiếp rồi còn gì. Chính là vì mạch nối tiếp, điện áp sẽ sụt tính từ điểm chạm đất, sụt dần trở về nguồn. Đất sẽ được xem là các điện trở mắc nối tiếp với nhau. Điện áp sẽ sụt dần trên các "đệin trở nối tiếp" này. Điện áp là lớn nhất chính là điện áp đo được từ từ điểm chạm đất tới nguồn. Đến đây, bạn có công nhận với mình không?

Chính vì thế, trên mỗi bước chân của bạn, vô tình bạn sẽ dẫm lên các điểm sụt áp này. Lúc đó, do có sự chênh áp trên 2 chân, dòng điện sẽ phát sinh và chạy qua người. Đó chính là điện áp bước. Điện áp này cũng có thể gây nguy hiểm ở cấp 220V. Nhưng giả sử, tuyến 500kV bị đứt, điều này sẽ vô cùng, vô cùng nguy hiểm.

Bạn cũng đã hiểu vì sao mà ta phải chụm chân lại và nhảy dần khỏi vùng chạm đất rồi chứ.

Thầy QHA là một trong những thầy mình thích nhất.

**losttower** · 06-10-2009, 23:14

Gửi bởi cô Nhóc

Điện trở của đất là điện trở của khối bán cầu có tâm là cọc nối đất và bán kính khoảng 20 d0ến 25m.

Điện thế = 0 quy ước là điện thế của 1 điểm xa vô cực (theo vật lý) hoặc xa 25m so với điểm nối đất (theo kỹ thuật an toàn). Như vậy khi có chạm đất, thì tùy điện áp và dòng điện đất là bao nhiêu mà đất ở tại điểm chạm sẽ cao hơn đất ở xa (0V).

Thí dụ khi có sét đánh vào đường dây, cột thu lôi sẽ thu sét xuống đất. Dòng điện đi qua cột thu lôi xuống đất rất lớn (thí dụ 2000A) sẽ gây nên sụt áp trên điện trở đất (giả sử như khá tốt, 1 Ω) là 2000Volt. Vậy đất ở ngay chân cột thu lôi sẽ có điện áp so với đất chỗ khác là 2000V.

nếu ở gần cột thu lôi anh có một số thiết bị có nối đất, thí dụ như đường dây điện thoại, mạng cáp truyền hình... mà đầu bên kia được nối đất tốt, nghĩa là 0V thì đầu này sẽ có chênh lệch điện áp giữa nối đất tại chỗ và nối đất từ xa là 2000V. nếu thiết bị nào yếu là sẽ hư ngay. Thí dụ như Modem, TV, điện thoại bàn...

Hay sét đánh đâu từ xa, và máy biến áp được nối đất trung tính, và có chóng sét. Bộ chống sét được nối xuống đất, và dẫn dòng sét xuống đất. Khi đó trung tính của máy biến áp sẽ có điện áp 2000V so với xung quanh.

Rất nhiều lần Nhóc thấy sét oánh cái rầm, và cả xóm mang TV đi sửa. Không biết anh thấy chưa?

Đúng là chưa, mình chỉ nghe kể thôi, sét đánh thẳng vào đường dây cáp ADSL nên các nhà thường bị cháy modem, chuyện sét đánh vào ăng ten gây hỏng TV cũng nghe rồi. Còn chuyện sét đánh xuống cọc chống sét, rồi lan truyền trong đất, đến cọc nối đất của các thiết bị khác làm hỏng thiết bị, nếu vậy, trong ngành điện thì người ta tránh nó bằng cách nào.

Gửi bởi hien.nguyenquoc

Losttower:

1. Công thức tính dòng điện qua người.
Điều này là hết sức bình thường. Để dễ hiểu, mình sẽ không dùng các khái niệm và lý thuyết phức tạp để giải thích vì nó sẽ làm bạn cảm thấy khó hiểu hơn.

Khi xảy ra chạm đất (trường hợp có người chạm tay vào một dây pha), như bạn cũng đã nắm được. Từ chỗ chạm đó sẽ phát sinh ra một dòng điện, đi qua người, qua nền tiếp xúc, và trờ về nguồn. Chính là ở chỗ dòng điện “tìm đường về nguồn” nên mình mới phải cộng thêm điện trở đất vào. Điện áp đất bằng 0, những sẽ không có dòng điện đi qua người nếu trung tính nguồn của bạn không được nốt đất. Vì dòng điện qua người không hình thành dc một mạch kín.

“Trên đường về”, tuỳ theo cấu trúc địa chất mà sẽ có điện trở đất lớn hay nhỏ. Từ đó, dòng qua người sẽ tỷ lệ nghịch với các đại lượng này. Điều này khác với việc bạn bị chạm điện giữa dây pha và dây trung tính. Lúc đó, công thức sẽ chỉ còn lại R ngừơi và R tiếp xúc mà thôi. Một ý nữa nhé, nếu dây trung tính này không được làm bằng đồng mà là “dây thừng”, mình cá là sẽ chẳng có dòng điện nào đi được qua người cả. Bạn biết tại sao rồi chứ?

2. Dây pha rơi xuống đất.

Mình nhắc lại một chút. Do đất có điện trở suất. Dòng điện sẽ từ dây pha, dẫn qua chỗ tiếp xúc, và về nguồn. “Mọi thứ đều phải trở về nguồn mà thôi”. Như bạn nói, “chẳng phải đây là mạch nối tiếp hay sao”. Thì đích thị là mạch nối tiếp rồi còn gì. Chính là vì mạch nối tiếp, điện áp sẽ sụt tính từ điểm chạm đất, sụt dần trở về nguồn. Đất sẽ được xem là các điện trở mắc nối tiếp với nhau. Điện áp sẽ sụt dần trên các "đệin trở nối tiếp" này. Điện áp là lớn nhất chính là điện áp đo được từ từ điểm chạm đất tới nguồn. Đến đây, bạn có công nhận với mình không?

Chính vì thế, trên mỗi bước chân của bạn, vô tình bạn sẽ dẫm lên các điểm sụt áp này. Lúc đó, do có sự chênh áp trên 2 chân, dòng điện sẽ phát sinh và chạy qua người. Đó chính là điện áp bước. Điện áp này cũng có thể gây nguy hiểm ở cấp 220V. Nhưng giả sử, tuyến 500kV bị đứt, điều này sẽ vô cùng, vô cùng nguy hiểm.

Bạn cũng đã hiểu vì sao mà ta phải chụm chân lại và nhảy dần khỏi vùng chạm đất rồi chứ.

Thầy QHA là một trong những thầy mình thích nhất.

Mình đều công nhận đa số các điều mà bạn nói, thế theo bạn, tất cả đều trở về nguồn & con đường nó đi về nguồn chính là thông qua cọc tiếp đất. Vậy nếu nơi mình chạm vào dây pha càng xa nơi cắm cọc tiếp đất thì dòng qua người càng thấp đi đúng không ?

Trường hợp nếu ta thiết kế ra 1 mạng điện 3 pha, và không hề nối dây trung tính xuống đất, giả sử trường hợp này áp dụng trên toàn thế giới, vậy nếu tay ta chạm vào dây pha thì dòng điện sẽ không có đường về, vậy không lẽ, lúc này lại không có dòng qua người ?

**losttower** · 06-10-2009, 23:18

Mình vẫn còn hoài nghi về cái vụ "trên đường về" này lắm. Có nhiều nơi, người ta nối thêm R vào dây nối đất, giá trị R đây là rất lớn, vậy nếu phải cho nó về nguồn thì người ta nối thêm R vào làm gì, trong khi người ta đang cố gắng tìm cách giảm nhỏ R cọc tiếp đất càng nhỏ càng tốt. ?

**hien.nguyenquoc** · 06-10-2009, 23:38

Losttower:

Em đã thật sự suy nghĩ về trường hợp "dây thừng" chưa?

Người ta thêm R vào, giả sử trường hợp nối đất bằng trở kháng. Mục đích là lấy dòng nối đất nhỏ. Dễ đưa về làm tín hiệu bảo vệ sự cố chạm đất.

Sao em không nghĩ đến các trường hợp mà người ta phải sử lý đất để nhằm đạt được điện trở như mong muốn.

**losttower** · 06-10-2009, 23:49

Vẫn chưa rõ ý anh, nếu người ta xử lý đất thì chỉ nghĩ là để giảm R, làm cho dòng rò trên dây trung tính dễ dàng dẫn nhanh xuống đất & triệt tiêu dòng này do sự mất cân bằng giữa 3 pha gây ra trên dây trung tính thôi.

Thứ 2, nếu nối đất bằng trở kháng, người ta lấy dòng nhỏ về làm tín hiệu để làm gì, ngắt tự động các thiết bị hay sao ? Vậy nếu người ta làm vậy thì họ có cần lắp thêm dây nối đất khác không ? Em vẫn thật sự chưa hiểu về dây trung tính nguồn nối đất có tác dụng cụ thể gì..

**hien.nguyenquoc** · 07-10-2009, 16:27

Losttower:

Dòng điện trên 3 pha cân bằng nhau sẽ triệt tiêu lẫn nhau và bằng 0. Điều này em biết chứ? Nếu dòng điện trên 3 pha không cân bằng nhau và triệt tiêu không hết, dòng “thừa” này sẽ đi đâu? Có phải đi trên dây trung tính không? Và dây trung tính dẫn về đâu? Anh đã nói là “tất cả đều phải trở về nguồn”.

Thứ 2, để anh kể cho em nghe câu chuyện này nhé: Ngày xưa, trong thời kỳ đầu của ngành kỹ thuật điện, người ta chỉ dẫn đường dây trên không với 3 pha và một dây trung tính. Tuyệt nhiên không hề có dây nối đất. Vì người ta nghĩ, tại sao lại cần dây nối đất làm gì vì khi đó người ta có thể đứng trên mặt đất mà vẫn có thể chạm vào một trong những dây pha.

Ok! Chuyện lại xảy ra thế này: Một ngày nọ, trên tuyến dây 3 pha/380V ko nối đất đó, có một dây bị đứt và rơi xuống đất. Ngay tại điểm đó sẽ xuất hiện một điện áp. Dòng điện không phát sinh do không khép được một mạch kín. Lúc này, điện áp giữa pha và đất là 380V. Đến đây em có công nhận với anh không?

Nếu hệ thống điện trên cả thế giới này đều làm như vậy, và em là một người thơ điện, em chạm tay vào dây pha… lúc đó em sẽ chịu một điện áp là 380V chứ không còn là 220V nữa. Sẽ là nguy hiểm hơn trường hợp có nốt đất đúng không?

Thứ 3, nếu có nối đất. Dòng điện rò sẽ tìm đường trở về nguồn và dựa trên đó, người ta có thể đặt các bảo vệ cho trường hợp này dựa trên các thiết bị phát hiện dòng rò. Nếu không có dòng điện về nguồn thì làm sao các “CB chống giật” có mặt trên thị trường. Đúng ko?

Trường hợp nối đất bằng trở kháng được ứng dụng cho các cấp điện áp cao để hạn chế dòng điện chạm đất. Vì ở những nơi này, dòng điện chạm đất sẽ vô cùng lớn. Nó có thể gây ra các tác hại ko lường được. Em cảm thấy thế nào khi so sánh 2 dòng điện chạm đất: 1A và 5000A? Đồng thời người ta cũng tận dụng để đưa về các thiết bị đo lường.

Cuối cùng, trung tính nối đất là để đưa các dòng điện rò trở về nguồn. Nếu nó không trở về nguồn dc, có lẽ nó sẽ đi tìm em đó.

**quocthai** · 07-10-2009, 17:30

Khi dây trung tính không nối đất, ngoài trường hợp chạm 1 pha xuống đất như anh Hiền nói, nó còn một nguy hiểm khác lớn hơn. Đó là các điện dung trên đường dây.

Giả sử nếu điện dung trên 3 dây 3 pha bằng nhau, thì điểm đất sẽ nằm ở tâm của tam giác điện áp 3 pha. Nghĩa là bằng với điện áp của dây trung tính. Khi đó không có gì để nói.

Tuy nhiên, vì điện dung và điện trở cách điện của 3 pha không phải lúc nào cũng bằng nhau. Do đó điện áp của đất sẽ bị lệch ra khỏi điện áp của dây trung tính. Nếu giữa các pha lại có tính trở, dung, cảm khác xa nhau thì điện thế điểm đất có thể trôi đi xa hơn nữa, thậm chí ra ngoài tam giác 3 pha điện áp. Lúc ấy, ngay cả khi chưa có chạm đất, cũng có thể có 1 trong các pha có điện áp cao hơn điện áp dây rồi. Kết quả là cách điện sẽ bị đánh thủng.

Để ngăn ngừa trường hợp này, người ta sẽ nối đất hệ thống qua một tổng trở. Tổng trở đó phải đủ lớn để hạn chế dòng chạm đất theo ý muốn, nhưng cũng phải đủ nhỏ, để các dòng điện dung, cảm... không đẩy điện áp đất đi quá xa.

Đối với mạch điện có trung tính (nối Y o) thì người ta nối đất trung tính qua một điện trở, hoặc một bộ biến áp một pha, có điện trở phía thứ cấp. Điện trở thứ cấp này sẽ xác định dòng chạm đất tối đa.

Đối với mạch không có trung tính (nối Δ) người ta sẽ nối đất qua một biến áp sao / tam giác hở. Điện trở nối trong mạch tam giác hở sẽ xác định dòng chạm đất tối đa.

**dungngoc** · 07-10-2009, 17:49

với mạng cao áp trung tính nối đất là vì lý do kinh tế thui. nếu bạn nối đất thì sẽ chọn cách điện theo điện áp pha, còn nếu ko nối đất thì phải chọn cách điện theo điện áp dây => tốn kém hơn.
với mạng hạ áp thì nối đất mục đích là an toàn thôi ! ( các thiết bị bảo vệ tác động khi có sự cố )

Webdien.com - Cầu nối dân điện

Chủ đề: Tại sao trung tính nguồn phải nối đất ?

Công cụ

Hiển thị