Chức năng chính của thanh nối đất là gì và làm thế nào để đạt được sự cân bằng tiềm năng mặt đất là gì?

Vai trò cơ bản của thanh đất trong hệ thống điện
Các thanh mặt đất là một phần không thể thiếu và quan trọng của hệ thống nối đất điện. Nó chủ yếu được sử dụng để hướng dẫn một cách an toàn hiện tại của thiết bị điện hoặc hệ thống điện cho trái đất. Chức năng cốt lõi của nó là cung cấp một đường dẫn điện trở thấp để dòng điện có thể nhanh chóng được thải ra mặt đất trong trường hợp ngắn mạch, sét đánh, đột biến điện áp hoặc lỗi hệ thống, do đó tránh được tác hại cho nhân sự, thiết bị hoặc tòa nhà.
Thanh đất được chôn sâu dưới lòng đất và hình thành nên tiếp xúc tốt với đất, do đó thiết lập một điểm tham chiếu gần với tiềm năng của Trái đất. Cho dù nó được sử dụng để tiếp đất, tiếp đất bảo vệ hệ thống điện hoặc chống sét để bảo vệ sét, thanh mặt đất có thể đóng vai trò hỗ trợ cơ bản trong toàn bộ hệ thống. Nó tạo thành một con đường dẫn điện liên tục với đất thông qua các vật liệu kim loại để đạt được sự sơ tán và cân bằng năng lượng điện bất thường.

Khái niệm và ý nghĩa của sự cân bằng tiềm năng mặt đất
Cân bằng tiềm năng mặt đất đề cập đến việc sử dụng các kết nối nối đất hợp lý trong một hệ thống điện để tạo ra tất cả các vỏ kim loại, cấu trúc, dây dẫn và thiết bị điện liên quan có tiềm năng tương đương để tránh bị sốc điện hoặc điện do khác biệt. Điều này có ý nghĩa lớn để đảm bảo an toàn cá nhân, ngăn ngừa thiệt hại thiết bị và nhiễu tín hiệu.
Trong các hệ thống điện, giao tiếp hoặc tự động hóa công nghiệp quy mô lớn, thường có các cấu trúc nối đất đa điểm hoặc phân phối giữa các thiết bị. Nếu không có sự cân bằng tiềm năng mặt đất tốt, khi hiện tại thay đổi hoặc sét đánh can thiệp, có thể có sự khác biệt tiềm năng của hàng chục volt hoặc thậm chí cao hơn giữa các thiết bị, điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc truyền tín hiệu hoặc độ ổn định của các thành phần điện tử và trong trường hợp nghiêm trọng có thể gây ra sự cố hệ thống hoặc hỏa hoạn.

Vai trò của thanh đất trong việc đạt được sự cân bằng tiềm năng mặt đất
Vai trò cốt lõi của các thanh mặt đất trong cân bằng tiềm năng mặt đất là xây dựng một đường nối đất áp dụng thấp đáng tin cậy, do đó giúp duy trì các giá trị tiềm năng nhất quán hoặc nhất quán giữa mỗi thiết bị và dây dẫn nối đất. Bằng cách tiêu chuẩn hóa sự sắp xếp và kết nối của các thanh mặt đất, nhiều nút trong hệ thống có thể được kết nối một cách hiệu quả để tạo thành một lưới mặt đất với tiềm năng đồng đều.
Thông thường, nhiều thanh mặt đất được kết nối với nhau thông qua các dải đồng, bàn ủi phẳng hoặc dây nối đất và được kết nối với các bộ phận điện như vỏ kim loại của thiết bị và lớp che chắn cáp để tạo thành một hệ thống nối đất hoàn chỉnh. Điện trở tiếp xúc càng thấp giữa thanh đất và đất, khả năng cân bằng tiềm năng mặt đất của toàn bộ hệ thống càng mạnh. Đồng thời, một bố cục tiếp đất hợp lý cũng có thể ngăn chặn sự lan truyền của dòng điện tần số cao hoặc sóng nhiễu và cải thiện sự ổn định của hệ thống.

Ảnh hưởng của vật liệu thanh đất và hiệu suất đối với tiềm năng mặt đất cân bằng
Các thanh mặt đất của các vật liệu khác nhau có độ dẫn khác nhau, khả năng chống ăn mòn và hiệu quả nối đất, cũng sẽ có tác động nhất định đến hiệu ứng cân bằng tiềm năng mặt đất. Các vật liệu que mặt đất chung bao gồm đồng nguyên chất, thép bằng đồng, thép mạ kẽm nóng, thép không gỉ, v.v ... Trong số đó, thanh đất bằng thép bằng đồng được sử dụng rộng rãi vì độ dẫn điện và khả năng chống ăn mòn tốt.
Tính ổn định của vật liệu xác định liệu thanh đất có thể duy trì trạng thái điện trở thấp trong một thời gian dài hay không. Một khi thanh đất bị ăn mòn hoặc điện trở tăng, khả năng cân bằng tiềm năng mặt đất sẽ giảm, và các rủi ro tiềm ẩn và rủi ro can thiệp tiềm năng sẽ dễ dàng xảy ra. Do đó, khi lựa chọn, không chỉ cần xem xét độ dẫn điện, mà còn các yếu tố như pH, độ ẩm và điện trở suất của đất tại chỗ nên được đánh giá để chọn phương pháp kết hợp vật liệu và phương pháp xử lý lớp phủ thích hợp.

Ảnh hưởng của việc lắp đặt thanh mặt đất và bố cục đối với hiệu ứng cân bằng
Phương pháp cài đặt và cấu trúc bố cục là các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu ứng cân bằng của thanh mặt đất. Thực tiễn tiêu chuẩn thường yêu cầu thanh đất được điều khiển theo chiều dọc xuống đất với chiều dài không dưới 1,5 mét và nên tăng số lượng hoặc sử dụng vật liệu dẫn điện phụ (như chất tăng cường đất) nên được xác định theo điều kiện đất.
Trong hệ thống điện, nhiều thanh nối đất nên được đặt ra trong các khoảng bằng nhau và được kết nối với nhau trong một vòng thông qua các dây dẫn điện trở thấp để tạo thành một mạng lưới kín. Đặc biệt trong các thiết bị liên lạc, phòng máy tính, trạm biến áp và các dịp khác, phải thiết lập nhiều điểm nối đất và một vòng lặp bằng điện áp phải được hình thành thông qua thanh cái nối đất để ngăn chặn sự khác biệt điện áp được cô đặc ở một nút nhất định. Ngoài ra, nên tránh sự pha trộn của các thanh nối đất và nối đất điện áp cao để giảm khớp nối nhiễu.

Bảng cấu hình phổ biến trong ứng dụng thực tế của cân bằng tiềm năng mặt đất
Bảng sau đây tóm tắt các phương pháp cấu hình thanh nối đất chung và các đặc điểm cân bằng tiềm năng mặt đất của chúng trong các kịch bản khác nhau:

Cấu hình que mặt đất chung và các hiệu ứng cân bằng tiềm năng mặt đất

Giá trị toàn diện của thanh nối đất trong an toàn hệ thống
Ngoài việc đạt được sự cân bằng tiềm năng mặt đất, các thanh nối đất cũng đóng nhiều vai trò bảo vệ trong toàn bộ hệ thống điện. Đầu tiên là giảm điện áp của vỏ thiết bị để ngăn ngừa rò rỉ và thương tích; Thứ hai là cung cấp một kênh thoát nước trong trường hợp sét đánh hoặc tạo quá điện áp để tránh sự tích lũy năng lượng điện; Thứ ba là cung cấp một điểm tham chiếu nối đất ổn định, nhiễu thấp cho các thiết bị điện tử nhạy cảm khác nhau để cải thiện độ ổn định tín hiệu.
Sự phối hợp hợp lý của các thanh nối đất và hệ thống nối đất là cơ sở cho hoạt động an toàn lâu dài của hệ thống. Bỏ qua việc cân bằng tiềm năng mặt đất sẽ không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị, mà còn có thể gây ra tai nạn điện. Do đó, chất lượng cài đặt, lựa chọn vật liệu và sắp xếp kết nối của các thanh mặt đất nên được xem xét quan trọng khi thiết kế hoặc duy trì hệ thống điện.