Dây tiếp địa (nối đất) dùng để làm gì?

Dây nối đất là tùy chọn và không bắt buộc phải có trong các hệ thống điện dù là điện công nghiệp hay điện dân dụng. Tuy nhiên đối với các hệ thống điện trung thế, cao thế thì thường có dây nối đất để đảm bảo an toàn cho mạng lưới điện, tránh hư hại từ các hiện tượng phóng điện, quá tải và rò rỉ điện.

Đối với hệ thống điện hạ thế và điện dân dụng, việc nối đất thiết bị hoặc nối đất cho mạch điện cũng cần thiết để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng khỏi bị điện giật khi sử dụng thiết bị. Ở nước ngoài, quy định về dây nối đất là cần thiết và đã được quy định cụ thể.

I. Dây tiếp địa (nối đất) là gì?

Dây tiếp địa, dây tiếp đất hay dây nối đất là dây dẫn điện kết nối các thiết bị trong hệ thống điện với mặt đất, từ máy biến áp hoặc nguồn phát điện, máy biến áp, thiết bị ngắt mạch, đường dây truyền tải, tải (thiết bị điện)…

1. Vì sao nó lại quan trọng?

Ở phạm vi điện dân dụng và điện công nghiệp (hạ thế) đã ghi nhận rất nhiều trường hợp tử vong do điện giật mặc dù nạn nhân chưa hề chạm tay trực tiếp vào các vật dẫn điện, ví dụ tử vong do chạm tay vào ốc vít thiết bị, chạm vào vỏ thiết bị, các bộ phận dẫn điện nằm bên ngoài thiết bị. Các thiết bị như tủ lạnh, điều hòa, bình nóng lạnh, lò vi sóng, máy in… là các thiết bị dân dụng rất dễ bị rò rỉ điện.

Thực tế cho thấy các thiết bị này rất dễ rò rỉ điện, có thể do nhiệt độ không khí ẩm cao, rò nước, hiện tượng tích điện trong quá trình sử dụng… Lượng điện rò rỉ này có thể gây giật khi tiếp xúc, thậm chí gây tử vong. Để hạn chế vấn đề này, các thiết bị trên thường có 1 dây tiếp địa theo tiêu chuẩn. Dây này sẽ nối các bộ phận dẫn điện của thiết bị như ốc vít, vỏ kim loại… xuống đất nhằm “giải phóng” lượng điện bị rò rỉ. Nhờ vậy khi tiếp xúc với các thiết bị điện thì sẽ không bị giật do lượng điện rò rỉ được “giải phóng” liên tục.

Đối với các mạng lưới điện cao thế, dây tiếp địa có vai trò quan trọng gấp nhiều lần vì nó giúp bảo vệ toàn bộ hệ thống điện khỏi hư hại, gây mất an toàn an ninh mạng lưới điện ở quy mô cực lớn (tỉnh, khu vực, vùng, toàn quốc).

2. Cách dây nối đất hoạt động

Trước hết chúng ta phải hiểu bản chất của điện, nó di chuyển từ vùng có điện thế cao đến vùng có điện thế thấp hơn (hoặc vùng có điện thế bằng 0). Trái đất (mặt đất) không có điện thế hay điện thế bằng 0. Khi chúng ta tiếp xúc với bề mặt thiết bị điện nào đó có dòng điện rò rỉ và đôi chân của chúng ta tiếp xúc với mặt đất sẽ tạo ra sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm mà cơ thể chúng ta tiếp xúc. Điện sẽ sử dụng cơ thể chúng ta như một phương tiện truyền dẫn, dòng điện sẽ đi qua chúng ta để xuống mặt đất.

Nếu dây nối đất được lắp đặt với vỏ thiết bị điện và nếu có dòng điện rò rỉ vào vỏ này thì dòng điện rò sẽ di chuyển xuống đất thông qua dây nối đất, nên kể cả khi chúng ta chạm vào vỏ thiết bị đó cũng sẽ không có nguy hiểm bởi vì điện rò đã được “giải phóng” xuống đất thông qua dây nối đất.

Tóm lại, mục đích của dây này là “giải phóng” năng lượng điện quá độ trong hệ thống điện hoặc điện bị rò rì từ các thiết bị điện trong quá trình sử dụng nhằm bảo vệ con người khỏi bị điện giật và ngăn chặn quá áp/ phóng điện gây hư hại các thiết bị trong hệ thống.

2. Thiết bị nào nên nối đất?

Nó là thứ cần thiết trong mọi hệ thống điện từ điện dân dụng, điện hạ thế, trung thế và cao thế. Đối với các thiết bị sau sẽ cần phải được nối đất đúng quy định:

• Thiết bị điện loại 1 là các thiết bị điện cần có dây nối đất. Loại này có chất liệu hoặc kết cấu bằng kim loại và người dùng cần chạm vào thiết bị trong quá trình sử dụng, chẳng hạn như tủ lạnh, lò vi sóng, máy giặt…
• Thiết bị điện loại 2 không cần dây nối đất, là những thiết bị điện mà người dùng không cần phải lúc nào cũng phải chạm vào, ví dụ như quạt, radio, tivi…
• Các thiết bị điện sử dụng điện áp < 50V nhờ một máy biến áp đặc biệt trong thiết bị như điện thoại, máy cạo râu…  cũng không cần dây nối đất.

Theo quy định của hầu hết các Quốc gia trên thế giới, màu dây trung tính là màu vàng sọc xanh lá.

Tham khảo thêm: Các phương pháp nối đất.

II. Quy định về cọc nối đất

Cọc nối đất là một kim loại dẫn điện có chức năng truyền điện tích xuống đất khi có dòng điện rò rỉ từ thiết bị điện được nối đất. Dòng điện rò rỉ sẽ di chuyển từ dây nối đất đến cọc nối đất rồi truyền xuống đất, cọc này là thanh kim loại mà chủ yếu là thanh đồng hoặc thép mạ đồng để chống rỉ sét và ăn mòn.

Kỹ thuật nối đất trong an toàn điện được quy định tại Điều 13 Thông tư 05/2021/TT-BCT (Có hiệu lực từ 22/09/2021). Theo đó, mặt cắt tối thiểu của dây đặt trong đất như sau:

• Dây tiếp đất bằng thép tròn tiết diện >16 mm2 hoặc đường kính > 6mm hoặc thép vuông > 40x40x4 mm; chiều dài dây chôn trong đất ít nhất 0.8 m (theo phương thẳng đứng), một đầu cọc nhô lên khỏi mặt đất (không cao quá 15cm). Tại những nơi dễ bị ăn mòn, dây tiếp đất phải được mạ đồng hoặc mạ kẽm. Nếu là dây đồng mềm nhiều sợi thì tiết diện >16 mm2.

Cọc cũng phải được bảo vệ khỏi hư hỏng cơ học bằng cách che chúng bằng ống hoặc giá đỡ góc ở độ cao 1.5 m so với mặt đất và độ sâu 0.2m trong lòng đất.