Các sản phẩm

Điện trở suất của đất và việc lựa chọn cọc tiếp địa: Điều mà mọi kỹ sư dự án nên đo đầu tiên

Tóm lại

  • Điện trở suất của đất (đo bằng ôm-mét) quyết định tốc độ dòng điện sự cố tiêu tán vào lòng đất và loại vật liệu cọc tiếp địa cần lắp đặt.
  • Phương pháp thử nghiệm 4 điểm Wenner cung cấp cho bạn dữ liệu điện trở suất đất đáng tin cậy tại hiện trường trước khi bạn quyết định thiết kế hệ thống tiếp địa.
  • Đất có điện trở suất thấp (dưới 100 ohm-m) cho phép sử dụng các thanh dẫn điện bằng đồng tiêu chuẩn; đất có điện trở suất cao (trên 1.000 ohm-m) đòi hỏi phải sử dụng điện cực hóa học, mô-đun tiếp đất hoặc hệ thống nhiều thanh dẫn điện sâu hơn.
  • Việc lựa chọn vật liệu, đường kính và độ sâu cọc phù hợp với điều kiện đất thực tế sẽ giúp ngăn ngừa ăn mòn sớm, hư hỏng sớm và giá trị điện trở nối đất không đạt yêu cầu.
  • Hướng dẫn này bao gồm các phương pháp đo lường, tiêu chí lựa chọn vật liệu, hình học lắp đặt và những lỗi thường gặp nhất trong các dự án thực tế.

thanh tiếp địa bọc đồng dùng cho điện trở suất đất

Tại sao điện trở suất của đất là chỉ số đầu tiên bạn cần biết

Trước khi xác định đường kính cọc tiếp địa, trước khi lựa chọn giữa thép mạ đồng và thép mạ kẽm, và trước khi tính toán số lượng cọc cần thiết cho bệ trạm biến áp, bạn cần một con số: điện trở suất của đất tại vị trí lắp đặt. Mọi quyết định thiết kế tiếp theo đều phụ thuộc vào số đo đó.

Tại Shibang, đội ngũ kỹ sư của chúng tôi xem xét các thông số kỹ thuật tiếp địa từ các dự án trên sáu châu lục. Nguồn gốc phổ biến nhất của các sự cố thực địa mà chúng tôi gặp phải không phải là thanh tiếp địa bị lỗi hoặc mối nối kém. Mà đó là hệ thống tiếp địa được thiết kế mà không có khảo sát điện trở suất đất đúng cách. Các kỹ sư bỏ qua bước này cuối cùng phải làm lại việc lắp đặt, thêm thanh tiếp địa bổ sung hoặc cải tạo đất nhiều tháng sau ngày vận hành ban đầu.

Điện trở suất của đất cho biết mức độ cản trở dòng điện của đất tại vị trí lắp đặt. Một ngọn đồi khô cằn, nhiều cát ở miền trung nước Úc có thể có điện trở suất lên đến 2.000 ôm-mét. Một vùng châu thổ sông giàu đất sét ở Bangladesh có thể chỉ có điện trở suất 30 ôm-mét. Cùng một loại cọc tiếp địa bọc đồng sẽ hoạt động hoàn toàn khác nhau trong hai môi trường đó, và thiết kế phải phản ánh sự khác biệt này ngay từ đầu.

Các tổ chức tiêu chuẩn công nhận điều này.Các quy tắc và tiêu chuẩn của NFPAKhung tiêu chuẩn này, cùng với IEC 62305 và IEEE 80, đều yêu cầu hoặc khuyến nghị mạnh mẽ việc thu thập dữ liệu điện trở suất đất tại chỗ trước khi tiến hành thiết kế hệ thống tiếp địa. Bạn có thể đọc thêm về các nguyên tắc cơ bản của...hệ thống nối đấtvà như thế nàomặt đất (điện)Làm việc trong lĩnh vực kỹ thuật điện để hiểu tại sao phép đo này lại chi phối mọi thứ.

Điện trở suất của đất thực chất đo lường điều gì?

Điện trở suất của đất định lượng mức độ cản trở dòng điện trong một đơn vị thể tích đất. Các kỹ sư biểu thị nó bằng ôm-mét (ohm-m). Giá trị này phụ thuộc vào bốn yếu tố chính:

Hàm lượng độ ẩm.Nước làm giảm điện trở suất một cách đáng kể. Đất khô có thể có điện trở suất hơn 1.000 ohm-m; cùng loại đất đó khi đạt đến độ ẩm tối đa có thể giảm xuống dưới 100 ohm-m. Đó là lý do tại sao việc kiểm tra theo mùa rất quan trọng, và tại sao chúng tôi khuyến nghị đo trong điều kiện khô hạn nhất dự kiến ​​để thiết kế hệ thống với biên độ an toàn cho trường hợp xấu nhất.

Nồng độ ion.Muối hòa tan trong nước đất làm tăng độ dẫn điện. Các khu vực ven biển, đất nông nghiệp có lịch sử bón phân và các vùng đất mặn sa mạc đều cho kết quả đo điện trở suất thấp hơn so với cát thạch anh nguyên chất. Hồ sơ sản xuất của chúng tôi cho thấy khách hàng ở Trung Đông và Bắc Phi thường xuyên phải đối phó với đất cát có điện trở suất cao, cần phải bổ sung hóa chất.

Nhiệt độ.Điện trở suất tăng lên khi đất nguội. Đất đóng băng có thể làm tăng điện trở suất lên gấp mười lần hoặc hơn so với cùng loại đất ở 20 độ C. Các dự án ở miền bắc Canada, Scandinavia hoặc Nga phải tính đến vùng độ sâu đóng băng và đặt cọc tiếp địa bên dưới vùng đó.

Thành phần và mật độ đất.Các hạt đất sét dẫn điện tốt hơn cát hoặc sỏi vì chúng giữ được độ ẩm và ion trên diện tích bề mặt lớn. Đá, đá phiến và đá granit phân hủy có điện trở suất rất khác nhau. Một khu vực có cấu tạo địa chất phân lớp sẽ cho thấy điện trở suất khác nhau ở các độ sâu khác nhau, đó là lý do tại sao việc đo điện trở suất theo chiều sâu lại quan trọng không kém gì việc đo trên bề mặt.

mặt cắt ngang của thanh tiếp địa bọc đồng - lớp đồng

Phương pháp thử nghiệm 4 điểm Wenner: Cách các kỹ sư đo điện trở suất của đất ngoài thực địa

Phương pháp 4 điểm Wenner vẫn là kỹ thuật tiêu chuẩn trong ngành để kiểm tra điện trở suất của đất. Nó đơn giản, dễ mang theo và cho kết quả có thể trực tiếp sử dụng trong tính toán thiết kế tiếp địa. TestGuy cung cấp hướng dẫn chi tiết tuyệt vời về cách thực hiện.Giải thích về phương pháp kiểm tra điện trở suất của đấtChi tiết cụ thể.

Các kỹ sư hiện trường của chúng tôi tuân thủ quy trình này trong mỗi lần khảo sát địa điểm mới:

Bước 1: Bố cục.Đóng bốn điện cực cách đều nhau xuống đất theo một đường thẳng. Đánh số chúng là C1, P1, P2 và C2 từ trái sang phải. Khoảng cách giữa mỗi cặp điện cực liền kề là “a”, và bạn chọn khoảng cách này dựa trên độ sâu của đất mà bạn muốn khảo sát. Khoảng cách 1 mét cho bạn điện trở suất trung bình trên khoảng 0,5 mét đất mặt. Khoảng cách 10 mét sẽ thăm dò xuống đến khoảng 5 mét.

Bước 2: Cấp dòng điện.Nối máy đo điện trở nối đất (chẳng hạn như dòng Megger DET hoặc Fluke 1621) vào các điện cực ngoài (C1 và C2). Thiết bị sẽ bơm một dòng điện xoay chiều có cường độ xác định qua đất giữa hai điện cực này.

Bước 3: Đo lường tiềm năng.Thiết bị này đo hiệu điện thế giữa các điện cực bên trong (P1 và P2). Hiệu điện thế này, khi chia cho dòng điện được bơm vào, sẽ cho giá trị điện trở R.

Bước 4: Tính toán.Áp dụng công thức Wenner:

Điện trở suất (rho) = 2 x pi xax R

trong đó “a” là khoảng cách giữa các điện cực tính bằng mét và R là điện trở đo được tính bằng ôm. Kết quả thu được là điện trở suất của đất tính bằng ôm-m.

Phân tích theo chiều sâu.Lặp lại thí nghiệm ở nhiều khoảng cách khác nhau (1m, 2m, 5m, 10m, 20m) để xây dựng biểu đồ điện trở suất theo độ sâu. Biểu đồ này cho thấy liệu có lớp dẫn điện nào tồn tại sâu hơn dưới lòng đất hay không, điều này có thể biện minh cho việc đóng cọc xuống độ sâu 3 mét thay vì độ sâu tiêu chuẩn 2,4 mét.

Khi nào nên tiến hành xét nghiệm.Chúng tôi chỉ định thử nghiệm trong điều kiện thời tiết khô hạn nhất dự kiến ​​theo mùa, bởi vì hệ thống tiếp địa phải hoạt động quanh năm. Việc chỉ thử nghiệm trong mùa mưa sẽ cho ra những con số lạc quan, không phản ánh được điều kiện khắc nghiệt nhất trong mùa hè hoặc thời kỳ hạn hán.

Kịch bản triển khai: Ả Rập Xê Út, Tỉnh phía Đông.Một nhà máy hóa dầu mới cần hệ thống tiếp địa trên diện tích 12 ha. Các thử nghiệm Wenner ban đầu với khoảng cách 1 mét cho thấy điện trở suất 1.800 ohm-m ở lớp đất mặt, giảm xuống còn 400 ohm-m ở khoảng cách 5 mét (nơi bắt đầu lớp đất sét ẩm). Thiết kế quy định sử dụng các thanh đồng bọc dài 3 mét được đóng sâu hết cỡ, bổ sung thêm các điện cực tiếp địa hóa học ở lớp đất mặt có điện trở suất cao. Sau khi lắp đặt, điện trở đất tại mỗi điểm tiếp địa đo được đều dưới 5 ohm.

Một nhà máy hóa dầu ở tỉnh Đông của Ả Rập Xê Út đã đo được điện trở suất đất bề mặt ở mức 1.800 Ω·m trong mùa khô. Sau khi nhóm kỹ thuật của chúng tôi chỉ định ba thanh đồng mạ dài 3 mét (AF-0232, lớp đồng dày 0,254mm) được đóng sâu 5 mét với khoảng cách 6 mét, điện trở đất đo được đã giảm xuống còn 3,8 Ω — thấp hơn nhiều so với mục tiêu 5 Ω mà tiêu chuẩn IEC 62305 yêu cầu để chống sét cho các bể chứa.

Điện trở suất của đất ảnh hưởng như thế nào đến việc lựa chọn cọc tiếp địa

Khi đã có dữ liệu điện trở suất của đất, bạn có thể tự tin lựa chọn cọc tiếp địa phù hợp. Chỉ số điện trở suất cho bạn biết ba điều: vật liệu nào sẽ chống ăn mòn lâu nhất trong loại đất đó, hình dạng cọc (đường kính và chiều dài) bạn cần là gì, và liệu một cọc đơn có đạt được điện trở tiếp địa mục tiêu hay bạn cần nhiều cọc ghép lại thành một dãy.

Đây là khuôn khổ tổng quát mà chúng tôi sử dụng tại Shibang khi tư vấn cho khách hàng:

Phạm vi điện trở suất của đất Đặc điểm của đất Phương pháp tiếp cận cần câu được đề xuất
Dưới 100 ohm-m Đất sét ẩm, đất thịt hoặc đất mặn Thanh thép mạ đồng tiêu chuẩn, thường chỉ cần một thanh là đủ.
100 – 500 ohm-m Đất sét pha cát ẩm, đất ôn đới trung bình Thanh đồng mạ có độ sâu vừa phải, có thể ghép thành mảng 2 thanh.
500 – 1.000 ohm-m Đất cát hoặc đá, bán khô hạn Các thanh sâu hơn, mảng nhiều thanh hoặc tăng cường điện cực hóa học
Trên 1.000 ohm-m Cát rất khô, đá, sỏi Điện cực nối đất hóa học, mô-đun nối đất hoặc hệ thống dây dẫn xuyên tâm rộng rãi

Bảng này chỉ là điểm khởi đầu, không thay thế cho thiết kế chi tiết. Kỹ sư cũng cần xem xét độ pH của đất, hàm lượng clorua, nồng độ sulfat và sự biến đổi độ ẩm để đưa ra lựa chọn vật liệu cuối cùng. Chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hơn về việc lựa chọn vật liệu phù hợp trong phần tiếp theo.

Của chúng tôithanh tiếp địa bọc đồngDòng sản phẩm (mẫu AF-0232) bao gồm các đường kính từ 14,2 mm đến 25 mm (5/8 inch đến 3/4 inch) và chiều dài từ 1,2 m đến 3,0 m (4 ft đến 10 ft). Lớp đồng có độ dày tối thiểu 0,254 mm với độ tinh khiết 99,95% trở lên, được liên kết với lõi thép cacbon thấp. Điều này mang lại cho thanh có độ bền kéo cao (ít nhất 580 N/mm) để đóng cọc trong khi vẫn duy trì khả năng chống ăn mòn của đồng trong hầu hết các loại đất. Chúng tôi chứng nhận dòng sản phẩm này theo tiêu chuẩn ISO 9001:2008.

Kịch bản triển khai: Queensland, Úc.Một trạm thu phát sóng viễn thông ở vùng nông thôn nằm trên nền đất đỏ laterit với điện trở suất đo được là 650 ohm-m ở bề mặt và 280 ohm-m ở độ sâu 3 mét. Thiết kế sử dụng ba thanh đồng bọc đường kính 25 mm, mỗi thanh dài 3,0 m, được đóng theo hình tam giác với khoảng cách 6 mét giữa các thanh. Các thanh này vươn tới lớp đất sâu hơn, có độ dẫn điện cao hơn. Điện trở đất tại vị trí đặt thanh đo được là 3,2 ohm, đáp ứng tiêu chuẩn viễn thông.

Đầu năm 2023, một kỹ sư dự án cho trạm biến áp 132 kV ở Tamil Nadu đã chỉ định sử dụng thanh thép mạ kẽm để giảm trọng lượng khi lắp đặt tại một địa điểm hẻo lánh trên đỉnh đồi. Khi nhóm chúng tôi xem xét báo cáo về đất – đất laterit, độ pH 4,8, điện trở suất 280 Ω·m ở độ sâu 3 mét – chúng tôi đã khuyến nghị chuyển sang sử dụng thanh thép bọc đồng mặc dù trọng lượng trên mỗi đơn vị cao hơn. Lý do là: độ pH thấp và hàm lượng oxit sắt cao trong đất laterit làm tăng tốc độ ăn mòn kẽm, và vị trí hẻo lánh khiến chi phí thay thế thanh thép trong tương lai trở nên đắt đỏ. Vị kỹ sư đã chấp nhận khuyến nghị này. Hai năm sau khi lắp đặt, các chỉ số điện trở nối đất vẫn ổn định ở mức 1,6 Ω.

Lựa chọn vật liệu cọc tiếp địa phù hợp với điều kiện đất

Các nhà sản xuất cọc tiếp địa cung cấp nhiều lựa chọn vật liệu khác nhau, và mỗi loại phù hợp với một điều kiện đất cụ thể. Dưới đây là cách chúng tôi lựa chọn vật liệu phù hợp:

Thanh thép mạ đồng

Các thanh thép bọc đồng kết hợp lõi thép (để tăng độ bền cơ học và độ bền khi đóng cọc) với lớp đồng dày bên ngoài (để chống ăn mòn và giảm điện trở tiếp xúc với đất). Sản phẩm của chúng tôithanh tiếp địa bọc đồngCác mô hình này sử dụng quy trình liên kết đồng liên tục, chứ không phải là lớp mạ mỏng. Điều này rất quan trọng trong các loại đất có tính ăn mòn cao, nơi lớp đồng mạ hoặc hàn có thể bị bong tróc theo thời gian.

Các thanh tiếp địa bọc đồng hoạt động tốt nhất trong đất trung tính đến kiềm (pH 6 đến 9) với độ ẩm vừa phải. Chúng có khả năng chống ăn mòn từ hầu hết các loại đất và duy trì điện trở nối đất ổn định trong nhiều thập kỷ. Chúng tôi chỉ định sử dụng chúng cho các nhà máy điện, trạm biến áp, cột đường dây truyền tải, trạm thu phát tín hiệu, sân bay, đường sắt, các tòa nhà cao tầng và nhà máy lọc dầu. Tuổi thọ sử dụng vượt quá 50 năm trong điều kiện đất bình thường.

Thanh thép mạ kẽm

Chúng tôi định giá thanh thép mạ kẽm (mạ kẽm) thấp hơn thanh thép mạ đồng, và chúng cũng cung cấp khả năng chống ăn mòn chấp nhận được trong đất kiềm. Tuy nhiên, dữ liệu sản xuất và thực địa của chúng tôi cho thấy kẽm hòa tan nhanh hơn đồng trong đất chua (pH dưới 5) và trong đất có hàm lượng sunfat cao. Chúng tôi đã ghi nhận nhiều trường hợp thanh thép mạ kẽm trong đất có tính ăn mòn mạnh bị hỏng trước thời hạn sử dụng dự kiến, đó là lý do tại sao chúng tôi khuyên khách hàng ở các vùng nhiệt đới hoặc vùng bị ảnh hưởng bởi mưa axit nên chọn thanh thép mạ đồng thay vì thanh thép mạ kẽm cho bất kỳ dự án nào có tuổi thọ thiết kế từ 25 năm trở lên.

Hồ sơ bảo hành của chúng tôi từ một lô hàng năm 2019 đến một địa điểm ven biển ở miền Nam Việt Nam cho thấy rằng các thanh thép mạ kẽm được lắp đặt trong đất có độ pH 5,2 và điện trở suất 120 Ω·m bắt đầu xuất hiện hiện tượng ăn mòn bề mặt có thể nhìn thấy được trong vòng 18 tháng. Lớp mạ kẽm đã mỏng đi từ độ dày quy định 86 micron xuống dưới 40 micron tại giao diện đất-không khí. Chúng tôi đã thay thế toàn bộ hệ thống 240 thanh thép bằng các thanh thép bọc đồng theo chính sách bảo hành, và các thanh thép thay thế này hiện đã được sử dụng hơn 5 năm mà không có dấu hiệu xuống cấp nào đáng kể.

Điện cực nối đất hóa học

Khi điện trở suất của đất vẫn ở mức trên 500 ohm-m ngay cả ở độ sâu, chỉ sử dụng một thanh kim loại trần không thể đạt được giá trị điện trở mục tiêu.Điện cực nối đất hóa họcLấp đầy khoảng trống này. Các thiết bị này chứa một ống đồng rỗng được đóng gói với các muối khoáng, từ từ ngấm vào đất xung quanh, làm giảm điện trở suất cục bộ trong nhiều tháng và nhiều năm. Chúng duy trì hiệu suất trong môi trường khô cằn và nhiều đá, nơi độ ẩm tự nhiên khan hiếm.

Chúng tôi cung cấp điện cực hóa học cho các dự án trên khắp Trung Đông, Bắc Phi và miền trung nước Úc. Trong một quy trình lắp đặt điển hình, kỹ thuật viên sẽ khoan một lỗ, đặt điện cực vào, lấp đầy bằng hợp chất dẫn điện và kết nối điện cực với lưới tiếp địa chính. Theo thời gian, sự khuếch tán của muối sẽ tạo ra một lớp vỏ có điện trở suất thấp xung quanh điện cực.

Mô-đun mặt đất

Mô-đun mặt đấtChúng cung cấp một phương pháp khác cho các loại đất khó tiếp địa. Các thiết bị được sản xuất sẵn này kết hợp một dây dẫn kim loại với một lớp vật liệu dẫn điện bao quanh (thường là hợp chất gốc carbon hoặc gốc đất sét). Các kỹ sư chôn chúng tại các điểm chiến lược trong lưới tiếp địa để giảm điện trở cục bộ mà không cần bảo trì như các điện cực hóa học đôi khi yêu cầu.

Các mô-đun tiếp địa hoạt động tốt trong các loại đất hỗn hợp, nơi có lớp dẫn điện nhưng quá nông để đóng cọc thông thường. Chúng tôi đã cung cấp các mô-đun tiếp địa cho các trạm tiếp sóng trên đỉnh núi ở dãy Andes, các trạm radar sa mạc ở Oman và các trạm biến áp trang trại điện gió ven biển ở Việt Nam.

Xem tất cả các tùy chọn

Toàn bộloại thanh tiếp địa và thanh nối đấtBao gồm các loại ống đồng mạ kẽm, thép không gỉ và các cấu hình đặc biệt. Sự lựa chọn phù hợp phụ thuộc vào báo cáo phân tích hóa học đất, điện trở mục tiêu và tuổi thọ dự kiến ​​của hệ thống.

Kịch bản triển khai: Bắc Alberta, Canada.Tại một địa điểm mở rộng nhà máy lọc dầu, điện trở suất của đất được đo là 1.200 ohm-m ở lớp đất mặt dày 2 mét (lớp sỏi phủ trên đất sét) nhưng chỉ là 150 ohm-m ở độ sâu dưới 4 mét (vùng ẩm thường trực). Độ sâu đóng băng ở vĩ độ này đạt tới 2,5 mét. Thiết kế quy định sử dụng các thanh đồng bọc dài 3 mét đóng xuyên qua lớp sỏi xuống lớp đất sét, cùng với các điện cực tiếp đất hóa học được thêm vào bề mặt để xử lý các tháng mùa đông khi băng giá đẩy dòng điện lên đỉnh thanh. Phương pháp kết hợp này giúp giữ điện trở đất dưới tiêu chuẩn của nhà máy lọc dầu suốt cả năm.

Độ sâu lắp đặt, đường kính thanh và quy tắc nhiều thanh

Dữ liệu về điện trở suất của đất cũng cung cấp thông tin cho ba thông số thiết kế vật lý: độ sâu cần đóng cọc, đường kính cọc cần sử dụng và số lượng cọc cần lắp đặt.

Độ sâu

Các thanh tiếp địa được đóng sâu hơn sẽ chạm đến các lớp đất có độ ẩm cao hơn và điện trở suất thấp hơn. Một hệ thống tiếp địa dân dụng tiêu chuẩn có thể sử dụng thanh tiếp địa dài 2,4 mét (8 feet). Lưới tiếp địa của trạm biến áp thường quy định thanh tiếp địa dài 3 mét (10 feet). Ở những vùng có điện trở suất cao, các kỹ sư đôi khi đóng thanh tiếp địa sâu đến 6 mét hoặc hơn bằng cách ghép nhiều đoạn lại với nhau.

Các thanh thép bọc đồng của chúng tôi có một ống nối cho phép nối các đoạn với nhau tại công trường. Một thanh thép dài 3 mét với đoạn nối dài 1,5 mét có thể đạt chiều dài 4,5 mét. Ống nối này duy trì độ thẳng theo tiêu chuẩn (sai số 1 mm/m hoặc nhỏ hơn) xuyên suốt mối nối, do đó thanh thép không bị cong vênh trong quá trình đóng cọc.

Đường kính

Đường kính cọc tiếp địa ảnh hưởng đến cả độ bền cơ học trong quá trình lắp đặt và tuổi thọ chống ăn mòn lâu dài. Cọc 14,2 mm (5/8 inch) phù hợp với hầu hết các công trình dân dụng và thương mại nhỏ, nơi việc đẩy cọc được thực hiện bằng máy đóng cọc hoặc máy khoan búa. Cọc 25 mm (3/4 inch) chịu được tải trọng cơ học cao hơn khi đóng cọc sâu trong đất nén chặt hoặc đất đá và cung cấp diện tích bề mặt đồng lớn hơn để tăng khả năng chống ăn mòn.

Theo số liệu sản xuất của chúng tôi, thanh thép 5/8 inch chiếm phần lớn sản lượng trong các dự án ở vùng khí hậu ôn đới (Bắc Mỹ, Châu Âu, Đông Á), trong khi thanh thép 3/4 inch có nhu cầu cao hơn ở các dự án tại Trung Đông và Úc, nơi việc đóng cọc sâu trong đất cứng là phổ biến.

Mảng nhiều thanh

Khi một thanh tiếp địa đơn lẻ không đạt được điện trở mục tiêu, bạn cần thêm các thanh tiếp địa khác. Quy tắc chung: khoảng cách giữa các thanh tiếp địa liền kề phải ít nhất bằng chiều sâu đóng cọc của chúng. Đối với các thanh tiếp địa dài 3 mét, hãy sử dụng khoảng cách ít nhất 3 mét. Khoảng cách này giúp ngăn chặn các vùng giảm điện trở xung quanh mỗi thanh tiếp địa chồng lấn quá nhiều.

Điện trở tổng hợp của một hệ thống nhiều thanh đo không đơn giản chỉ là điện trở của một thanh đo chia cho số lượng thanh đo. Tương tác giữa các lớp đất làm giảm hiệu quả. Một hệ thống hai thanh đo đạt được khoảng 60% điện trở của một thanh đo đơn, chứ không phải 50%. Một hệ thống ba thanh đo đạt khoảng 45-50%. Đây là những con số gần đúng; tỷ lệ thực tế phụ thuộc vào tính đồng nhất về điện trở suất của đất và khoảng cách giữa các thanh đo.

Kịch bản triển khai: Miền Nam Ấn Độ, bang Tamil Nadu.Trạm biến áp 220 kV mới yêu cầu điện trở nối đất dưới 1 ohm tại mỗi điểm nối đất. Khảo sát điện trở suất đất cho thấy 800 ohm-m trong lớp đất mặt đỏ laterit và 350 ohm-m ở độ sâu 4 mét. Thiết kế sử dụng các dãy gồm sáu thanh đồng bọc 25 mm, mỗi thanh dài 3 mét, được bố trí thành vòng tròn với khoảng cách 5 mét. Dây dẫn nối đất bằng băng đồng nằm ngang kết nối tất cả các thanh. Thử nghiệm sau khi lắp đặt đo được 0,7 ohm tại điểm có điện trở suất thấp nhất.

lắp đặt cọc tiếp địa trong đất

Bảy lỗi tiếp đất mà phòng thí nghiệm nhà máy của chúng tôi phát hiện trên các bảng thông số kỹ thuật được trả lại.

Sau hơn 17 năm sản xuất các sản phẩm tiếp địa và hỗ trợ các dự án trên toàn thế giới, đội ngũ của chúng tôi đã lập danh mục các lỗi thường gặp về thông số kỹ thuật và lắp đặt, xuất hiện trong các cuộc điều tra bảo hành và phân tích sau dự án ở nhiều quốc gia và ngành công nghiệp khác nhau. Bảy lỗi dưới đây chiếm phần lớn các trường hợp thanh tiếp địa bị hỏng sớm và kết quả đo điện trở tiếp địa không đạt yêu cầu mà chúng tôi gặp phải:

Bỏ qua bước khảo sát điện trở suất của đất.Đôi khi các kỹ sư thường dựa vào các giá trị điện trở suất trong sách giáo khoa của một khu vực thay vì tiến hành kiểm tra thực tế tại hiện trường. Ngay cả trong cùng một khu đất, điện trở suất cũng có thể thay đổi gấp năm lần giữa đầu phía bắc và đầu phía nam do mô hình thoát nước, lịch sử san lấp hoặc độ sâu của lớp đá gốc.

Chỉ tiến hành kiểm tra ở một độ sâu duy nhất.Một lần thử nghiệm Wenner ở một khoảng cách nhất định hầu như không cho biết gì về cấu trúc địa tầng dưới lòng đất. Luôn luôn thử nghiệm ở tối thiểu ba khoảng cách khác nhau để xác định các lớp dẫn điện, lớp điện trở và ranh giới giữa chúng.

Bỏ qua sự biến đổi theo mùa.Việc chỉ thử nghiệm trong mùa mưa sẽ cho kết quả không chính xác. Hệ thống tiếp địa phải hoạt động tốt trong điều kiện khô hạn nhất, nóng nhất và lạnh nhất mà địa điểm thi công sẽ trải qua. Chúng tôi khuyên khách hàng nên thử nghiệm ít nhất hai lần: một lần trong mùa mưa và một lần trong mùa khô.

Thông số đường kính thanh không chính xác.Việc sử dụng thanh thép nhỏ nhất có thể để giảm thiểu trọng lượng vật liệu nghe có vẻ hợp lý trên lý thuyết, nhưng trong đất cứng hoặc nhiều đá, thanh thép mỏng sẽ bị cong, vênh hoặc gãy trong quá trình đóng cọc. Điều này làm lãng phí thời gian lắp đặt và khiến hệ thống không được thiết kế đúng mức. Chúng tôi khuyến nghị sử dụng thanh thép 3/4 inch (25 mm) cho bất kỳ công trường nào có điều kiện đất nhiều đá hoặc đất nén chặt.

Quên mất sự kết nối.Khi cần chiều sâu thanh thép 4,5 mét hoặc 6 mét, các kỹ sư đôi khi cố gắng hàn hai đoạn thanh thép lại với nhau. Việc hàn sẽ phá hủy lớp đồng tại mối nối, tạo ra điểm nóng ăn mòn dẫn đến hư hỏng trong vòng vài năm. Luôn luôn sử dụng khớp nối cơ khí được thiết kế chuyên dụng để bảo toàn tính liên tục của lớp vỏ đồng.

Bỏ qua chất lượng kết nối.Cọc tiếp địa tốt nhất thế giới cũng vô dụng nếu mối nối với dây dẫn bị lỏng, bị ăn mòn hoặc được làm bằng kim loại không tương thích. Các mối nối đồng-đồng với mối hàn tỏa nhiệt hoặc các đầu nối cơ khí đạt tiêu chuẩn sẽ duy trì độ bền lâu dài. Việc trộn lẫn các thanh đồng với kẹp mạ kẽm trong môi trường ẩm ướt sẽ tạo ra một tế bào ăn mòn điện hóa, làm phá hủy mối nối theo thời gian.

Không đọc kết quả phân tích hóa học đất.Chỉ số điện trở suất thôi thì không đủ để dự đoán sự ăn mòn. Đất có điện trở suất trung bình (300 ohm-m) nhưng hàm lượng sunfat cao và độ pH thấp sẽ ăn mòn đồng nhanh hơn dự kiến. Luôn luôn kết hợp phép đo điện trở suất với phân tích thành phần hóa học của đất (pH, clorua, sunfat, độ ẩm) để lựa chọn vật liệu que thăm dò phù hợp.

Phòng thí nghiệm kiểm tra chất lượng của chúng tôi tại Xinchang tiến hành thử nghiệm phun muối (ASTM B117) trên mọi lô sản xuất thanh đồng mạ mới. Trong 47 lô gần đây nhất (N=47, tương ứng với khoảng 235.000 thanh riêng lẻ), độ dày lớp đồng trung bình đo được là 0,268 mm với độ lệch chuẩn là 0,012 mm. Không có lô nào có độ dày dưới mức tối thiểu 0,254 mm. Thời gian thử nghiệm ăn mòn là 1.000 giờ, và không có lô nào cho thấy kim loại nền bị lộ ra trong khoảng thời gian đó.

Câu hỏi thường gặp

Giá trị điện trở suất của đất nào yêu cầu sử dụng điện cực tiếp địa hóa học thay vì cọc tiếp địa tiêu chuẩn?

Không có ngưỡng cụ thể nào, nhưng trên thực tế, khi điện trở suất của đất vượt quá 1.000 ohm-m ở độ sâu cọc dự kiến, các điện cực tiếp địa hóa học hoặc các mô-đun tiếp địa trở nên cần thiết. Dưới 500 ohm-m, một dãy cọc bọc đồng có kích thước phù hợp thường đạt được điện trở chấp nhận được. Giữa 500 và 1.000 ohm-m, kỹ sư phải tính toán xem việc đóng cọc sâu hơn hoặc sử dụng dãy nhiều cọc có thể đạt được điện trở mục tiêu mà không cần bổ sung hóa chất hay không.

Tôi nên kiểm tra lại điện trở suất của đất bao lâu một lần sau khi hệ thống tiếp địa được lắp đặt?

Hầu hết các tiêu chuẩn đều khuyến nghị kiểm tra khi vận hành và sau đó định kỳ trong suốt vòng đời sử dụng. Tiêu chuẩn IEEE 81 đề xuất kiểm tra hàng năm hoặc hai năm một lần đối với các công trình quan trọng (trạm biến áp, trung tâm dữ liệu, bệnh viện). Đối với các cơ sở công nghiệp có điều kiện đất ổn định, chu kỳ kiểm tra từ ba đến năm năm là phổ biến. Luôn luôn kiểm tra lại sau bất kỳ công việc san lấp mặt bằng, cải tạo hệ thống thoát nước lớn nào tại công trường.

Tôi có thể sử dụng đồng hồ vạn năng tiêu chuẩn để thực hiện phép thử 4 điểm Wenner không?

Không. Đồng hồ vạn năng thông thường không cung cấp đủ dòng điện qua đất và không thể đo chính xác độ sụt điện áp trở kháng cao giữa các điện cực. Bạn cần một thiết bị đo điện trở nối đất chuyên dụng được thiết kế cho phương pháp Wenner. Các thiết bị này cung cấp dòng điện xoay chiều ở tần số tránh nhiễu từ sóng hài của hệ thống điện và đo điện trở trực tiếp.

Độ dày lớp đồng tối thiểu mà tôi nên chấp nhận trên một thanh đồng mạ là bao nhiêu?

Tại Shibang, chúng tôi quy định lớp đồng tối thiểu là 0,254 mm trên mẫu AF-0232 của mình. Độ dày này cung cấp khả năng chống ăn mòn hiệu quả trong suốt 50 năm sử dụng trong hầu hết các điều kiện đất. Các lớp đồng mỏng hơn (dưới 0,15 mm) sẽ bị mòn trong vòng 15-20 năm trong điều kiện đất khắc nghiệt, làm lộ lõi thép và khiến nó bị ăn mòn nhanh chóng. Luôn hỏi nhà sản xuất về độ dày tối thiểu được đảm bảo, chứ không phải là con số trung bình hoặc danh nghĩa.

Chiều dài thanh dẫn có quan trọng hơn đường kính thanh dẫn trong việc đạt được điện trở nối đất thấp không?

Đúng vậy, trong hầu hết các trường hợp. Tăng chiều dài thanh thăm dò có tác dụng giảm điện trở đất lớn hơn so với tăng đường kính. Thanh thăm dò dài hơn tiếp xúc với nhiều thể tích đất hơn và thường chạm đến các lớp đất sâu hơn, dẫn điện tốt hơn. Đường kính cũng góp phần giảm điện trở (diện tích bề mặt lớn hơn), nhưng hiệu ứng này là theo hàm logarit, chứ không phải tuyến tính. Một thanh thăm dò dài 3 mét với đường kính 14,2 mm thường hoạt động tốt hơn một thanh thăm dò dài 1,5 mét với đường kính 25 mm trong cùng một loại đất.

Tôi nên sử dụng khoảng cách bao nhiêu giữa các cọc tiếp địa trong hệ thống nhiều cọc tiếp địa?

Nguyên tắc kỹ thuật chung là bố trí các thanh ít nhất phải bằng độ sâu đóng cọc. Đối với các thanh dài 3 mét, cần duy trì khoảng cách tối thiểu 3 mét. Khoảng cách hẹp hơn sẽ lãng phí thanh vì các vùng giảm điện trở chồng chéo lên nhau. Một số kỹ sư cố gắng bố trí khoảng cách gấp 1,5 lần độ sâu để đạt hiệu quả tối đa, nhưng những hạn chế về diện tích đất tại các khu đô thị đôi khi buộc phải bố trí dày đặc hơn. Thiết kế cần mô phỏng điện trở thực tế của hệ thống, chứ không chỉ đơn giản là chia cho số lượng thanh.

Nhiệt độ đất ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của cọc tiếp địa trong mùa đông?

Khi nhiệt độ đất giảm, điện trở suất tăng. Dưới nhiệt độ đóng băng, điện trở suất có thể tăng gấp 5 đến 10 lần tùy thuộc vào độ ẩm và loại đất. Điều này có nghĩa là một hệ thống tiếp địa đo được 4 ôm vào mùa hè có thể đo được 15-25 ôm vào giữa mùa đông nếu vùng đóng băng đạt đến độ sâu của cọc tiếp địa. Ở những vùng khí hậu lạnh, hãy đóng cọc xuống dưới đường đóng băng hoặc sử dụng điện cực hóa học để duy trì lớp vỏ dẫn điện xung quanh đầu cọc trong suốt các chu kỳ đóng băng - tan băng.

Que hàn bọc đồng có tương thích với các mối hàn tỏa nhiệt không?

Đúng vậy. Que hàn đồng mạ chấp nhận các mối hàn tỏa nhiệt (hàn cadweld) một cách sạch sẽ vì bề mặt đồng bên ngoài cung cấp một chất nền hàn tốt. Mối hàn tạo ra liên kết phân tử đồng-đồng có khả năng chống ăn mòn trong suốt vòng đời của que hàn. Luôn luôn làm sạch bề mặt que hàn trước khi hàn và tuân theo mẫu hàn của nhà sản xuất cho đường kính que hàn mà bạn đang nối.

Để xem đầy đủ các sản phẩm tiếp địa được sản xuất tại nhà máy của chúng tôi, hãy truy cập trang web của chúng tôi.loại thanh tiếp địa và thanh nối đấttrang. Bạn cũng có thể đọc thêm vềTiếp đất là gì và tại sao nó lại quan trọngtừ các nguồn lực rộng hơn trong ngành.

Về tác giả

Jane Yang
Trưởng phòng kinh doanh tại Công ty TNHH Vật liệu mới Xinchang Shibang.

Tôi là Jane đến từ Công ty TNHH Vật liệu mới Xinchang Shibang, một nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm hệ thống tiếp địa và chống sét với hơn 17 năm kinh nghiệm.

Tôi là quản lý bán hàng với 12 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thương mại quốc tế về chống sét và tiếp địa.

Tôi chuyên hỗ trợ khách hàng nước ngoài tìm nguồn cung ứng các sản phẩm chống sét và tiếp địa từ Trung Quốc, cung cấp dịch vụ trọn gói bao gồm kiểm tra chất lượng, sắp xếp vận chuyển và tất cả các thủ tục xuất khẩu. Tôi cũng có thể hỗ trợ bạn mua các mặt hàng điện khác.

Chuyên nghiệp, đáng tin cậy và dễ giao tiếp, tôi sẵn sàng cung cấp cho bạn các giải pháp mua sắm trọn gói.

Facebook:https://www.facebook.com/profile.php?id=100010328133684
LinkedIn:https://www.linkedin.com/in/%E5%BA%B7-%E6%9D%A8-81babb102/?skipRedirect=true
X: https://x.com/janeyang33


Thời gian đăng bài: 24/7/2026