Lắp đặt các điện cực đất móng chôn trong đất

1  Quy định chung

Điện trở của điện cực đất phụ thuộc vào các kích thước, hình dạng của điện cực và điện trở suất của đất mà điện cực được chôn vào. Điện trở suất thay đổi giữa các nơi đặt khác nhau và thay đổi theo độ sâu.

Điện trở suất của đất được biểu diễn bằng Ωm: điện trở tính bằng Ω của ống hình trụ của đất với tiết diện ống là 1 m2, chiều dài 1 m.

Bề mặt và thực vật có thể cho một số chỉ dẫn không ít thì nhiều các đặc tính có ích của đất để thực hiện điện cực đất. Trong trường hợp sẵn có, các kết quả đo trên điện cực đất đã lắp đặt trong đất tương tự sẽ cung cấp chỉ dẫn tốt hơn.

Điện cực đất phụ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ của đất, cả hai đều thay đổi trong năm. Bản thân độ ẩm bị ảnh hưởng bởi độ mịn và độ xốp của đất. Trên thực tế, điện trở suất của đất tăng khi độ ẩm giảm.

Các lớp đất nơi hơi nước có thể đi qua, là những đất ở gần sông, hiếm khi thích hợp để thực hiện điện cực đất. Trên thực tế, các lớp đất này là đất đá, có khả năng thấm cao và trở nên úng nước dễ dàng khi bản thân nước được lọc bởi lọc tự nhiên và sẽ có điện trở suất cao. Các thanh dẫn sâu cần được đặt sau cho chạm đến các đất sâu hơn mà có thể có độ dẫn tốt hơn.

Sương giá sẽ làm tăng đáng kể điện trở suất của đất, mà có thể đạt đến một vài phần nghìn Ωm trong lớp đất bị băng. Chiều dày của lớp băng này có thể bằng 1 m hoặc đôi khi dày hơn ở một số khu vực.

Độ khô cũng làm tăng điện trở suất của đất. Ở một số khu vực, ảnh hưởng của hạn hán có thể có ở độ sâu đến 2 m. Các giá trị điện trở suất trong các trường hợp này có thể có độ lớn bằng với điện trở suất xuất hiện trong thời kỳ băng giá.

Kiểm tra điện trở đất

2  Điện trở suất của đất

Bảng D.54.1 - Điện trở suất đối với các loại đất

Bảng D.54.2 - Điện trở suất của đất thay đổi đối với các loại đất khác nhau

3  Điện cực đất chôn trong đất

3.1  Các bộ phận hợp thành

Điện cực đất có thể gồm các thành phần được chôn
- thép, mạ kẽm nhúng nóng,
- thép mạ đồng,
- thép có lớp phủ đồng mạ điện,
- thép không gỉ,
- đồng trần.
Mối nối giữa các kim loại có bản chất khác nhau không được tiếp xúc với đất. Nhìn chung không nên sử dụng các kim loại và hợp kim khác.

Chiều dày và đường kính tối thiểu của các bộ phận dưới đây được coi là có rủi ro hư hại về cơ và hóa. Tuy nhiên, các kích thước này có thể không thích hợp trong một số trường hợp khi có các rủi ro đáng kể về ăn mòn. Các rủi ro này có thể xuất hiện trong đất nơi có dòng điện tạp tán lưu thông, ví dụ dòng điện một chiều trở về của truyền động điện hoặc ở lân cận hệ thống lắp đặt để bảo vệ catốt. Trong trường hợp này, phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa đặc biệt.

Các điện cực đất cần được chôn, trong hầu hết các phần ẩm của đất sẵn có. Chúng phải được giữ cách xa các bãi rác nơi có sự chảy qua của, ví dụ, phân hoặc phân lỏng, sản phẩm hóa, than cốc, v.v... có thể ăn mòn chúng và chúng phải được lắp đặt cách xa các khu đông đúc.

3.2  Đánh giá điện trở đất

a) Dây dẫn chôn nằm ngang

Điện trở của điện cực đất (R) được thực hiện với dãy dẫn chôn nằm ngang (xem 542.2.3 và Bảng 54.1), có thể được ước lượng xấp xỉ từ công thức: 
trong đó ρ là điện trở suất của đất (tính bằng Ωm) và L là chiều dài của rãnh chứa dây dẫn (tính bằng m).
Cần lưu ý rằng dây dẫn đặt theo hình sin trong rãnh không làm tăng đáng kể điện trở của điện cực đất.
Trên thực tế, các dây dẫn này nằm theo hai cách khác nhau:
- điện cực đất móng của tòa nhà: các điện cực đất này được làm thành một vòng móng xung quanh toàn bộ chu vi của tòa nhà. Chiều dài cần xét là chu vi tòa nhà;
- rãnh nằm ngang: các dây dẫn được chôn ở độ sâu khoảng 1 m trong các rãnh cho mục đích này.
Các rãnh không được lấp lại bằng đá, xỉ than hoặc vật liệu tương tự, mà lắp bằng đất dễ giữ ẩm.

b) Tấm được chôn

Để đạt được tiếp xúc tốt giữa hai bề mặt với đất, các tấm cần được đặt đứng theo chiều ngang.
Các tấm cần được chôn theo cách để mép trên cùng của tấm nằm ở độ sâu xấp xỉ 1 m.
Điện trở (R) của điện cực đất dạng tấm chôn ở độ sâu thích hợp xấp xỉ bằng
 
c) Điện cực chôn theo chiều thẳng đứng

Điện trở (R) của điện cực đất chôn theo chiều dọc (xem 542.2.3 và Bảng 54.1) có thể được lấy xấp xỉ từ công thức:
 trong đó ρ là điện trở suất của đất (tính bằng Ωm) và L là chiều dài của thanh hoặc ống (tính bằng m).
Trong trường hợp có rủi ro băng giá hoặc khô hạn, chiều dài các thanh cần tăng thêm 1 m hoặc 2 m.
Có thể giảm giá trị của điện trở điện cực đất bằng cách nối song song một vài thanh thẳng đứng, cách ly với nhau bằng một độ dài thanh trong trường hợp có hai thanh, và bằng nhiều hơn một đoạn thanh nếu có nhiều hơn hai thanh.
Cần lưu ý đến thực tế là, trong trường hợp chôn các thanh quá sâu, do đất hiếm khi đồng đều nên các thanh này có thể đạt tới các lớp đất có điện trở suất thấp hoặc không đáng kể.

4  Cột kim loại làm điện cực đất

Các cột kim loại được nối liên kết với nhau bằng kết cấu kim loại và chôn ở độ sâu nhất định trong đất, có thể được sử dụng làm điện cực đất.
Điện trở (R) của cột kim loại chôn trong đất có thể được tính xấp xỉ bằng công thức:
 
trong đó
L là chiều dài chôn trong đất của cột, tính bằng m;
d là đường kính của hình trụ bao quanh cột, tính bằng m;
ρ là điện trở suất của đất, tính bằng Ωm.
Tập hợp các cột được nối liên kết với nhau xung quanh tòa nhà có điện trở vào cỡ điện trở yêu cầu của điện cực đất móng.
Việc đưa bê tông vào không ảnh hưởng tới việc sử dụng các cột làm điện cực đất và không làm thay đổi đáng kể điện trở của điện cực đất.