Tìm hiểu TCVN 9358 2012: Lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị cho công trình công nghiệp

TCVN 9358 2012 đặt ra các yêu cầu chung đối với việc lựa chọn, lắp đặt hệ thống nối đất thiết bị cho các công trình công nghiệp, cụ thể là nối đất các thiết bị điện áp một chiều lớn hơn 110V và điện áp xoay chiều lớn hơn 42V trong hàng rào công trình sản xuất công nghiệp. Cùng Kiểm định An toàn KV2 tìm hiểu những quy định cụ thể của TCVN 9358 2012 trong bài viết dưới đây nhé.

Tổng quan về TCVN 9358 2012

Tiêu chuẩn này áp dụng cho hệ thống nối đất thiết bị thuộc 1 trong 2 hình thái nối đất, đó là nối đất chức năng và nối đất bảo vệ. Trong đó chủ yếu liên quan đến nối đất bảo vệ. Tiêu chuẩn này không được quy định cho các trường hợp sau:

• Lắp đặt hệ thống nối đất cho nhà máy điện
• Lắp đặt hệ thống nối đất cho đường dây tải điện trên không
• Lắp đặt hệ thống nối đất cho trạm biến áp trung gian nằm trong các dự án phát, truyền dẫn và phân phối điện năng
• Lắp đặt hệ thống nối đất cho các công trình ứng dụng công nghệ đặc biệt như hầm lò, chế biến dầu mỏ, sân bay, bến cảng, công trình ngầm…

Quy định chung của TCVN 9358 2012

Những bộ phận cần nối đất bảo vệ

Dưới đây liệt kê toàn bộ những bộ phận không mang điện nhưng có tính dẫn điện trên toàn công trình. Những bộ phận này cần được bảo vệ trước các rủi ro từ hiện tượng chạm điện gián tiếp bằng phương pháp tự động cắt nguồn cung cấp bằng thiết bị bảo vệ và nối đất thiết bị:

• Bộ phận có tính dẫn điện để hở có trong các thiết bị điện như máy điện, máy biến áp, khí cụ điện…
• Bộ phận có tính dẫn điện để hở của phụ kiện, thiết bị chiếu sáng
• Bộ phận truyền động có tính dẫn điện của khí cụ điện, máy điện
• Khung kim loại của bàn điều khiển, bảng điện, tủ điện
• Vỏ kim loại của các loại máy điện cầm tay và di động
• Các lớp bọc kim loại và vỏ kim loại của cáp
• Phương tiện che chắn, phụ kiện kim loại dùng để lắp đặt cáp và dây điện nhưng không mang dòng điện như khay, thang, máng cáp, ống luồn dây; cột kim loại, dây thép treo cáp điện, hộp nối kim loại…
• Vỏ kim loại, tiếp điểm nối đất của ổ cắm hoặc ổ cắm có dây nối dài

Những thiết bị không cần nối đất bảo vệ

Với những thiết bị đã được thiết kế sẵn phương pháp bảo vệ thì không cần nối đất bảo vệ:

• Thiết bị có cách điện kép hoặc cấp cách điện tương đương
• Thiết bị có biến áp cách ly dùng riêng để cấp điện cho nó với cuộn dây phía tiêu thụ điện được cách ly về điện với nguồn điện
• Thiết bị có điện áp cực thấp

Các kết cấu kim loại phải được nối đất

Những vị trí không thể lắp đặt cáp hoặc dây điện xa hẳn với những kết cấu kim loại sử dụng vào mục đích khác thì phải nối đất những kết cấu kim loại đó. Cụ thể là các kết cấu kim loại sau đây:

• Ống kim loại đi nổi, ống thoát nước mưa, thùng, chậu, bể, vòi, ống thải nước bẩn và các hạng mục tương tự
• Khung sườn của các thiết bị bốc dỡ, băng tải, thang máy, cần cẩu và các hạng mục tương tự có lắp thiết bị điện khác
• Đường ray và những 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 tầng tạo ra do hiện tượng phóng điện trong khí quyển

Trường hợp khác: Cuộn thứ cấp nằm trong các máy biến áp đo lường phải được nối đất

Tìm hiểu chi tiết về quy định nối đất thiết bị theo TCVN 9358 2012

Quy định về hệ thống điện hoàn chỉnh

Khái niệm về nối đất chỉ ra rằng, một hệ thống điện thuộc 1 trong các kiểu nối đất IT, TT và TN là một tập hợp gồm có các thành phần sau đây:

• Một nguồn cấp điện hạ áp (máy biến áp, máy phát điện…)
• Toàn bộ dây và cáp điện
• Các thiết bị sử dụng điện năng từ nguồn cấp điện

Trong hệ thống nói trên, máy biến áp, máy phát điện hoặc bộ phận cấp điện tương tự được gọi là nguồn điện năng tách rời khỏi các thiết bị còn lại có trong hệ thống. Trong khi đó, phần còn lại của hệ thống được gọi là mạng điện.

Mỗi mạng điện hoặc nguồn cấp điện cần có một thanh cái hoặc đầu cực nối đất chính, từ đó cho phép kết nối với các bộ phận sau đây:

• 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
• Thanh cái hoặc đầu cực nối đất chính cần được đặt ở nơi dễ tiếp cận, như vậy khi cần đo đạc điện trở nối đất thì kỹ thuật viên mới có thể dễ dàng tháo rời các mối nối.

Quy định về kiểu nối đất

Nối đất kiểu TN: Trong công trình công nghiệp, các hệ thống điện hạ áp bao gồm mạng điện và nguồn cấp điện là cuộn hạ áp hoặc máy phát điện hạ áp phải được nối đất kiểu TN. Trong hệ thống TN, cáp xuất phát từ sau máy hoặc cầu chì có chiều dài không được phép vượt quá chiều dài tối đa tính toán trên cơ sở hạn chế tổng trở của mạch vòng chạm đất.

Nối đất kiểu TT: Chỉ áp dụng kiểu nối đất TT nếu việc nối đất kiểu TN cho hệ thống điện hạ áp có công suất nhỏ nảy sinh nhiều vướng mắc như cáp điện xuất phát từ sau máy cắt hoặc cầu chì đến phụ tải có chiều dài vượt quá quy định.

Nối đất kiểu IT: Chỉ áp dụng phương pháp nối đất kiểu IT nếu có yêu cầu đặc biệt về an toàn cấp điện. Hệ thống IT phải có điện trở nối đất phù hợp với thiết bị kiểm tra cách điện đối với đất của mạng điện đó.

Một số yêu cầu khác về nối đất thiết bị

• Mạng điện cần được bảo vệ chống quá điện áp ở tần số công nghiệp. Nếu máy biến áp cung cấp nguồn điện có điện áp phía sơ cấp > 1.000V thì cần bảo vệ chọc thủng cách điện đối với cuộn hạ áp của máy biến áp.
• Đối với trạm biến áp cấp điện hạ áp cho công trình công nghiệp kết nối trực tiếp với lưới cao áp ngoài công trình, nếu quá trình thi công hệ thống nối đất chung cho cả thiết bị điện hạ áp và cao áp của trạm không phù hợp, tốn kém thì nên lắp đặt 2 hệ thống nối đất riêng biệt. Một hệ thống dùng cho thiết bị điện hạ áp và hệ thống còn lại dùng cho thiết bị điện cao áp.
• Đối với công trình công nghiệp có trạm biến áp trung gian hay trạm cắt đầu vào nhằm phân phối điện năng với điện áp dây từ 3 – 24kV cho các trạm biến áp hạ áp của các khu văn phòng, các phân xưởng… thì mỗi trạm biến áp như vậy cần đi kèm với hệ thống nối đất chung lắp đặt cho các thiết bị điện hạ áp và cao áp. Đặc biệt phía hạ áp phải sử dụng sơ đồ nối đất TN.
• Trong các công trình công nghiệp, điểm trung tính của vỏ các thiết bị điện, vỏ máy phát, máy phát và các kết cấu kim loại của trạm phát điện dự phòng cần được nối với điện cực đất thông qua thanh cái nối đất chính hoặc một đầu cực. Thanh cái nối đất chính hoặc đầu cực này cần được nối với thanh cái bảo vệ nằm trong tủ cấp điện cho phụ tải sự cố sử dụng dây bảo vệ đi kèm với cáp cấp nguồn điện từ máy phát. Đồng thời, thanh cái bảo vệ trong tủ cấp điện cho phụ tải sự cố cần được nối với thanh cái đất trong tủ đóng cắt điện tổng của trạm biến áp thường trực có liên quan. Trong trường hợp máy phát dự phòng nằm gần nguồn thực trực, có thể nối điểm trung tính của nó với điện cực đất của nguồn này mà không cần có điện cực đất ở vị trí máy phát.
• Trong một hệ thống điện hạ áp, để lựa chọn được các điện trở nối đất của nguồn và mạng điện cần tính toán dòng ngắn mạch chạm đất lớn nhất trong hệ thống điện hạ áp đó kết hợp với những giải pháp về nối đất đẳng thế và cấu hình nối đất.
• Cần lựa chọn, lắp đặt hệ thống nối đất của mạng điện phù hợp với các quy tắc sau:
  • Giá trị điện trở từ đầu cực nối đất chính hoặc thanh cái của mạng điện tới điểm nối đất của nguồn điện (đối với hệ thống TN), hoặc tới điện cực đất của mạng điện (với hệ thống IT và TT), cần đáp ứng được các yêu cầu về bảo vệ và chức năng của mạng điện, phải đảm bảo hiệu quả lâu dài
  • Dòng điện có thể rò rỉ ra đất hoặc dòng ngắn mạch chạm đất cần được truyền dẫn đi mà không gây ra bất cứ rủi ro nào, nhất là các nguy hiểm bắt nguồn từ cơ điện, cơ nhiệt hoặc các hiệu ứng căng thẳng về nhiệt
  • Trang bị nối đất phải có độ bền cao, nếu không cần trang bị thêm các phương tiện bảo vệ cơ học để tăng khả năng chống chịu trước các tác động từ bên ngoài
• Trong quá trình lắp đặt hệ thống nối đất cần tránh nguy cơ gây ra hiện tượng điện phân bởi nó có thể làm hư hỏng những bộ phận kim loại khác.
• Nếu khu vực sản xuất nào đó có một số mạng điện khác nhau cần dùng đến những hệ thống nối đất riêng biệt thì bất kỳ dây bảo vệ nào chạy qua hai mạng điện khác nhau cũng cần đảm bảo đủ khả năng tải dòng điện ngắn mạch chạm đất lớn nhất có thể chạy qua nó, hoặc chỉ được phép nối đất trong phạm vi mạng điện có liên quan và cần được cách điện đối với hệ thống nối đất thuộc về những mạng điện khác. Ở trường hợp thứ 2, nếu dây bảo vệ có bản chất là thành phần của một sợi cáp thì dây chỉ được nối đất trong phạm vi mạng điện chứa thiết bị cắt bảo vệ có liên quan với nó.
• Hệ thống nối đất của một mạng điện có thể được phân chia thành các hệ thống nối đất đơn riêng rẽ. Trong trường hợp này, mỗi hệ thống nối đất đơn cần được lắp đặt đáp ứng những yêu cầu của tiêu chuẩn này.
• Hệ thống nối đất có thể phục vụ hai mục đích chức năng và bảo vệ một cách riêng lẻ hoặc kết hợp tùy yêu cầu của mạng điện. Nếu sử dụng hệ thống nối đất vừa phục vụ mục đích bảo vệ, vừa có mục đích chức năng thì cần ưu tiên đáp ứng những yêu cầu của nối đất bảo vệ.

Kiểm tra hệ thống nối đất thiết bị TCVN 9358 2012

Quy định chung

• Phải nghiệm thu, kiểm tra đột xuất và kiểm tra định kỳ toàn bộ hệ thống nối đất thiết bị để phát hiện kịp thời các khuyết tật về điện, đảm bảo hệ thống đáp ứng mọi yêu cầu của TCVN 9358 2012.
• Áp dụng các biện pháp kiểm tra an toàn cho người, tài sản và thiết bị, kể cả khi đối tượng kiểm tra có khuyết tật về điện.
• Người kiểm tra cần được trang bị đầy đủ các thông tin sau đây:
  • Thiết kế, bản vẽ hoàn công mặt bằng lắp đặt điện cực
  • Sơ đồ bố trí các loại dây bảo vệ, ghi rõ chủng loại, kích thước, số lượng dây (kể cả dây nối đẳng thế)
  • Thông tin giúp nhận biết các thiết bị có vai trò cách ly đóng cắt, bảo vệ, vị trí lắp đặt của từng thiết bị
  • Thuyết minh về biện pháp nối đất của mạng điện và tổng trở mạch có liên quan, biện pháp sử dụng phối hợp các thiết bị bảo vệ
  • Biên bản thí nghiệm, chứng chỉ vật liệu từ nhà cung cấp thiết bị
• Kiểm tra, nghiệm thu hệ thống nối đất thiết bị cần được tiến hành sau khi hoàn thành việc lắp đặt và trước khi đưa vào sử dụng thực tế

Các phương pháp kiểm tra

Kiểm tra bằng mắt

Kiểm tra theo trình tự như sau: Các bộ phận của hệ thống nối đất đặt ngầm dưới đất trong kết cấu trước khi đậy kín hoặc trước khi lấp đất > Các bộ phận đặt nổi

Quy trình kiểm tra bằng mắt

• 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 giãn 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, kiểm tra tình trạng đấu nối của dây nối đất bảo vệ thuộc các mạch cấp điện cho phụ tải mạch vòng
• Thông mạch, kiểm tra tình trạng đấu nối các dây bảo vệ
• Đo điện trở của điện cực đất
• Đo tổng trở mạch vòng chạm đất
• Kiểm tra tác động của thiết bị dòng điện dư

Quy định về kiểm tra định kỳ

• Kiểm tra 2 năm/lần đối với hệ thống nối đất lắp đặt ở vị trí có mức độ nguy hiểm thấp
• Kiểm tra 1 năm/lần đối với hệ thống nối đất nằm ở vị trí nguy hiểm
• Kiểm tra 6 tháng/lần đối với hệ thống nối đất nằm ở vị trí đặc biệt nguy hiểm

Trên đây là một số nội dung chính của TCVN 9358 2012, được chuyển đổi từ TCVN 319:2004. Hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về những quy định và yêu cầu đặt ra trong tiêu chuẩn TCVN 9358:2012. Đừng quên tham khảo thêm những bài viết có nội dung liên quan trên website của Kiểm định An toàn KV2 nhé.