4.3.3 Phương pháp độ dốc:
Lý thuyết của phương pháp:
Giống như phương pháp vừa nêu, phương pháp này không phụ thuộc vào sự hiểu biết tâm điểm điện của hệ thống nối đất và cũng không đòi hỏi khoảng cách quá lớn của cọc dòng. Trong kỹ thuật đo này khoảng cách đo được tính từ vị trí đặt tùy ý trong chu vi mạng nối đất, có thể ở rìa hệ thống nối đất X hoặc vị trí thuận tiện nào đó (nơi đặt máy đo).
Mục đích của phương pháp này là tìm ra độ dốc của đường đặc tuyến điện trở nối đất, từ đó xác định đoạn phẳng nhất của đặc tuyến và chọn vị trí tối ưu của cọc áp để đo điện trở nối đất của hệ thống.
Từ hình 4-5 ta thấy độ dốc của đặc tuyến điện trở nối đất thay đổi liên tục nên không dễ gì xác định trị số tại một điểm cụ thể. Người ta chọn 3 vị trí của cọc áp và thực hiện việc đo điện trở nối đất ở từng vị trí, chú ý rằng đừng đóng cọc áp vào vùng ảnh hưởng điện trở.
Sơ đồ đo:
Các bước thực hiện:
Chọn một vị trí cọc dòng Z nào đó sao cho khoảng cách dZ từ cọc dòng đến hệ thống điện cực nối đất là 1,2 đến 1,5 lần đường kính lớn nhất mạch vòng tiếp địa. Ba cọc điện áp lần lượt đặt ở 3 vị trí với khoảng cách dY tương ứng là 0,2dZ; 0,4dZ; 0,6dZ. Tiến hành đo và tìm được các trị số điện trở nối đất tương ứng là R1, R2, R3. Từ đó tìm ra hệ số độ dốc m thích ứng với đoạn đặc tuyến:
μ = (R3-R2)/(R2-R1) (6)
Giả sử trị số thực của điện trở nối đất đạt được khi Y nằm ở vị trí YT cách hệ thống nối đất 1 khoảng dYT. Qua lý thuyết và kinh nghiệm thực tiễn, người ta đã thiết lập được mối quan hệ giữa dYT, dZ, và hệ số độ dốc m cho trong bảng 4-2.
Do đó khi tính được hệ số độ dốc m theo công thức (6) ở trên, tra bảng 4-2 sẽ tìm được hệ số tỷ lệ về khoảng cách của dYT/dZ ứng với hệ số m vừa tìm được. Sau đó nhân giá trị dYT/dZ với dZ để được trị số dYT. Đóng cọc áp Y tại vị trí YT ứng với khoảng cách dYT và tiến hành đo để tìm ra điện trở nối đất thật sự của hệ thống.
Nếu sau khi đo và tính toán cho ra trị số độ dốc m nằm ngoài các giá trị cho trong bảng 4-2, chứng tỏ vị trí cọc dòng Z ban đầu chọn chưa thích hợp cần phải xê dịch cọc dòng ra xa hơn nữa và làm lại thí nghiệm từ đầu. Cần lưu ý rằng với khoảng cách dZ càng lớn, giá trị điện trở nối đất tìm được càng đạt độ tin cậy cao.
Nhận xét:
Nói chung phương pháp này dễ thực hiện, không đòi hỏi tính toán nhiều và phức tạp như phương pháp các đặc tuyến giao nhau và cũng không cần biết tâm điểm điện của hệ thống như qui tắc 61,8%. Phương pháp này còn có ưu điểm là khi các vùng điện trở tản của hệ thống nối đất và cọc dòng ảnh hưởng lẫn nhau thì sẽ phản ảnh qua hệ số m nằm ngoài bảng 4-2.
Bảng 4-2: Bảng các giá trị của dYT/dZ theo các giá trị của μ.
| m | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.40 | 0,6432 | 0,6431 | 0,6429 | 0,6428 | 0,6426 | 0,6425 | 0,6423 | 0,6422 | 0,6420 | 0,6420 |
| 0.41 | 0,6418 | 0,6417 | 0,6415 | 0,6414 | 0,6412 | 0,6411 | 0,6410 | 0,6408 | 0,6407 | 0,6405 |
| 0.42 | ||||||||||
| 0.43 | ||||||||||
| 0.44 | ||||||||||
| 0.45 | ||||||||||
| 0.46 | ||||||||||
| 0.47 | ||||||||||
| 0.48 | ||||||||||
| 0.49 | ||||||||||
| 0.50 | ||||||||||
| 0.51 | ||||||||||
| 0.52 | ||||||||||
| 0.53 | ||||||||||
| 0.54 | ||||||||||
| 0.55 | ||||||||||
| 0.56 | ||||||||||
| 0.57 | ||||||||||
| 0.58 | ||||||||||
| 0.59 | ||||||||||
| 0.60 | ||||||||||
| 0.61 | ||||||||||
| 0.62 | ||||||||||
| 0.63 | ||||||||||
| 0.64 | ||||||||||
| 0.65 | ||||||||||
| 0.66 | ||||||||||
| 0.67 | ||||||||||
| 0.68 | ||||||||||
| 0.69 | ||||||||||
| 0.70 | ||||||||||
| 0.71 | ||||||||||
| 0.72 | ||||||||||
| 0.73 | ||||||||||
| 0.74 | ||||||||||
| 0.75 | ||||||||||
| 0.76 | ||||||||||
| 0.77 | ||||||||||
| 0.78 | ||||||||||
| 0.79 | ||||||||||
| 0.80 | ||||||||||
| 0.81 | ||||||||||
| 0.82 | ||||||||||
| 0.83 | ||||||||||
| 0.84 | ||||||||||
| 0.85 | ||||||||||
| 0.86 | ||||||||||
| 0.87 | ||||||||||
| 0.88 |
4.3.4 Phương pháp sao-tam giác:
Đối với các hệ thống nối đất nhỏ lắp đặt ở các vùng thành thị, đất đai chật hẹp bị hạn chế bởi đường xá nhà cửa… hoặc ở vùng đất đá cứng, rất khó tìm vị trí đóng cọc thí nghiệm, đặc biệt là bố trí cọc thí nghiệm trên một đường thẳng.
Vì vậy, cần phải áp dụng kỹ thuật đo thích hợp, khắc phục khó khăn trên. Lý thuyết của phương pháp này dựa trên cơ sở cho rằng điện trở liên kết giữa 2 điện trở riêng biệt nào đó là điện trở tổng của chúng(xem 2 điện trở riêng biệt này đấu nối tiếp nhau) và dùng phép chuyển đổi sơ đồ sao-tam giác (Y-Δ) để tính toán điện trở nối đất của hệ thống.
Sơ đồ đo:
Các bước thực hiện:
Giả sử điện trở nối đất của điện cực nối đất X là Rx, điện trở nối đất của cọc phụ S1, S2, S3 là R1, R2, R3. Như trên đã nói, điện trở đo được qua 2 điểm X và S1 là (Rx + R1), tương tự như vậy cho hệ thống 2 điểm khác.
Chuẩn bị một khu vực xung quanh điện cực nối đất X để đóng cọc dòng S1, S2, S3 sao cho các vùng điện trở không chồng chéo lên nhau. Một cách lý tưởng, các cọc S1, S2, S3 bố trí quanh điện cực nối đất X theo góc lệch 1200 với khoảng cách bằng nhau. Tuy nhiên khi, khi đóng các cọc thí nghiệm, điều quan trọng là phải đảm bảo các vùng ảnh hưởng điện trở không giao nhau, còn các khoảng cách và góc lệch bằng nhau là điều không cần thiết lắm.
Tiến hành thí nghiệm, đầu tiên bằng các phép đo giữa cọc X với cọc dòng S1, S2, S3 sau đó giữa các cọc dòng với nhau. Do vậy đưa ra được 6 giá trị điện trở Rx1, Rx2, Rx3, R12, R13, R23.
Rx = 1/3[(Rx1+ Rx2+ Rx3)-(R12+R13+R23)/2] (7)
Rx = (Rx1+ Rx2- R12)/2 (8)
Rx = (Rx2+ Rx3- R23)/2 (9)
Rx = (Rx1+ Rx3- R13)/2 (10)
Nếu kết quả tính Rx từ biểu thức (7) phù hợp đáng kể so với giá trị tính được từ 3 biểu thức (8), (9), (10) thì lúc đó các phép đo vừa thực hiện đạt yêu cầu.
Tuy nhiên, nếu một trong các cọc đo được đóng ở vị trí mà vùng điện trở của nó xếp chồng với vùng ảnh hưởng điện trở của hệ thống nối đất X, thì kết quả tính toán trên sẽ sai lệch nhiều.
Việc hoàn thành các phép tính các giá trị R1, R2, R3 sẽ cho biết sai lầm của việc đóng các cọc phụ S1, S2, S3 lúc ấy các giá trị R1, R2, R3 cũng chênh lệch nhau nhiều.
R1 = (Rx1+ R12- Rx2)/2 (11)
R1 = (Rx1+ R13- Rx3)/2 (12)
R1 = (R12+ R13- R23)/2 (13)
R2 = (Rx2+ R12- Rx1)/2 (14)
R2 = (Rx2+ R23- Rx3)/2 (15)
R2 = (R12+ R23- R13)/2 (16)
R3 = (Rx3+ R13- Rx1)/2 (17)
R3 = (Rx3+ R23- Rx2)/2 (18)
R3 = (R13+ R23- R12)/2 (19)
Mặc dầu vậy, vẫn còn trở ngại là có phép đo được thực hiện dưới điều kiện thích hợp về vị trí các cọc nhưng các giá trị R1, R2, R3 vẫn thay đổi đáng kể, đó là do các vùng đất đóng cọc là đất không đồng nhất có điện trở suất biến thiên liên tục.
Nếu các giá trị Rx tính được sai lệch lớn, không thể chấp nhận thì có thể cho rằng khoảng cách giữa cực nối đất X và các cọc phụ S1, S2, S3 quá nhỏ, cần phải tăng khoảng cách lên và tiến hành đo lại.
Nhận xét:
Khi thực hiện phương pháp này, yêu cầu phải tốn nhiều thời gian để tiến hành đo đạc và tính toán, khả năng các vùng ảnh hưởng xếp chồng lên nhau rất dễ xảy ra.
4.3.5 Một số sơ đồ đo theo phương pháp Liên Xô:
Trong các tài liệu chỉ dẫn sử dụng các cầu đo điện trở nối đất M416, MCO8… cũng như hướng dẫn phương pháp đo điện trở nối đất được xuất bản trước đây ở Liên Xô đã đưa ra nhiều sơ đồ đo khác nhau cho các hệ thống nối đất đơn cũng như hệ thống phức tạp.
Cách bố trí các điện cực và khoảng cách tối thiểu giữa chúng khi đo hệ thống nối đất đơn (hình 4-9 và hình 4-10).
Cách bố trí các điện cực và khoảng cách tối thiểu giữa chúng khi đo hệ thống nối đất phức tạp (hình 4-11 và hình 4-12)
Đối với các điện cực nối đất đơn, sơ đồ này cũng tương tự như các kỹ thuật đo độ rơi điện thế và 61,8% ở trên. Các góc lệch giữa cọc áp Y và cọc dòng Z được sử dụng trong trường hợp do địa hình không thể đóng cọc thẳng hàng với nhau được.
Trong trường hợp đo điện trở nối đất của các hệ thống lớn phức tạp, những sơ đồ đo trên với khoảng cách cọc áp Y và cọc dòng Z luôn là 40m bất kể khoảng cách từ cọc dòng đến hệ thống nối đất là bao nhiêu. Điều này sẽ gây sai số cho phép đo vì có thể cọc áp Y nằm trong vùng ảnh hưởng của cọc dòng Z và theo đường đặc tuyến điện trở nối đất thì khi cọc áp tiến dần về cọc dòng Z đường đặc tuyến có độ dốc lớn và giá trị điện trở đo được sẽ tăng cao.
Do vậy phải lưu ý và thận trọng khi dùng các sơ đồ trên.