Số lượng cọc tiếp địa trong hệ thống chống sét

Lắp chống sét, nhiều người băn khoăn không biết cần bao nhiêu cọc tiếp địa cho đủ? Nếu làm sai, hoặc thừa chi phí hoặc mất an toàn. Bài viết này, Chống Sét VN sẽ cùng bạn tìm hiểu rõ hơn về số lượng cọc tiếp địa dựa trên tiêu chuẩn TCVN và thực tế thi công hiện nay.

Tại sao việc xác định đúng số lượng cọc tiếp địa lại quan trọng?

Trong một hệ thống chống sét, tiếp địa đóng vai trò sống còn trong việc dẫn dòng sét an toàn xuống đất, ngăn chặn nguy cơ cháy nổ, hư hỏng thiết bị hoặc đe dọa tính mạng con người. Tuy nhiên, xác định số lượng cọc tiếp địa không thể “ước chừng” hay làm theo kinh nghiệm cảm tính. Phải tính toán dựa trên:

• Điện trở suất thực tế của đất
• Loại công trình 
• Kích thước và vật liệu cọc sử dụng
• Điều kiện thi công

Nếu tính toán sai số lượng cọc, hệ thống sẽ đối mặt với 2 rủi ro lớn:

• Số cọc quá ít: Điện trở tiếp đất không đạt yêu cầu, nguy cơ mất an toàn khi có sét đánh hoặc sự cố rò điện.
• Số cọc quá nhiều: Lãng phí chi phí thi công, tốn vật tư, công sức mà không cần thiết.

Theo TCVN 9385:2012, mức điện trở nối đất khuyến nghị là:

Loại công trình	Điện trở nối đất yêu cầu
Nhà ở dân dụng, văn phòng nhỏ	≤ 10 Ω
Trạm biến áp	≤ 1 Ω
Nhà máy, khu công nghiệp	1 – 4 Ω ((tùy yêu cầu thiết kế)

  Nếu không đạt được điện trở yêu cầu bằng 1 cọc, bắt buộc phải tăng số lượng cọc để đảm bảo an toàn khi vận hành.

Các yếu tố ảnh hưởng đến số lượng cọc tiếp địa

Điện trở suất của đất

Điện trở suất của đất (kí hiệu là ρ) là yếu tố quan trọng nhất trong việc xác định số lượng cọc tiếp địa. Đây là chỉ số thể hiện mức độ cản trở dòng điện của đất. Loại đất khác nhau sẽ có điện trở suất khác nhau, từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả tiếp địa của hệ thống.

• Đất sét, đất ẩm: Điện trở suất thấp, khả năng dẫn điện tốt → Cần ít cọc tiếp địa hơn.
• Đất cát, đất đá, đất đồi khô: Điện trở suất cao, dẫn điện kém → Phải tăng số lượng cọc để giảm điện trở tổng xuống mức cho phép.

Xem ngay: Điện trở suất của đất là gì? Phương pháp đo ra sao?

Loại công trình

Mỗi loại công trình sẽ có mức yêu cầu về điện trở nối đất khác nhau. Công trình càng lớn, càng quan trọng thì yêu cầu về điện trở càng thấp, đồng nghĩa với việc cần nhiều cọc tiếp địa hơn.

Kích thước cọc tiếp địa

Kích thước cọc tiếp địa ảnh hưởng trực tiếp đến điện trở riêng lẻ của từng cọc:

• Cọc càng dài và có đường kính lớn → điện trở mỗi cọc càng thấp → cần ít cọc hơn.
• Cọc ngắn hoặc nhỏ đường kính → điện trở mỗi cọc cao hơn → phải tăng số lượng cọc để bù lại.

Thông số cọc phổ biến hiện nay:

Loại cọc	Chiều dài	Đường kính
Cọc thép mạ đồng tiêu chuẩn	2.4m – 3m	14mm – 16mm
Cọc đồng đặc (cao cấp)	2.4m – 3m	14mm – 20mm

Khoảng cách giữa các cọc

Khoảng cách giữa các cọc tiếp địa nên bằng hoặc lớn hơn chiều dài cọc (thường ≥ 2,4m). Mục đích là tránh chồng lấn vùng điện trở đất, đảm bảo hiệu quả dẫn điện và giảm tổng trở tiếp địa.

>> Tham khảo chi tiết bài viết: Khoảng cách tối thiểu giữa 2 cọc tiếp địa là bao nhiêu?

Điều kiện thi công thực tế

• Diện tích mặt bằng: Nếu diện tích hạn chế, khó bố trí đủ khoảng cách → phải thay đổi giải pháp thi công (như bổ sung hóa chất giảm điện trở hoặc dùng băng tiếp địa).
• Mức đầu tư: Có thể lựa chọn phương án phù hợp với ngân sách nhưng vẫn đảm bảo an toàn.
• Khả năng mở rộng: Một số công trình cần tính trước khả năng mở rộng để thiết kế bãi tiếp địa ngay từ đầu cho phù hợp.

Công thức tính số lượng cọc tiếp địa

Công thức cơ bản tính điện trở 1 cọc

Khi thiết kế hệ thống tiếp địa, bạn cần tính điện trở của từng cọc để xác định số lượng cọc phù hợp. Công thức tính điện trở nối đất của 1 cọc:

RA = (ρE / (2π × l)) × ln(2l/r)

Trong đó:

• RA: Điện trở của 1 cọc tiếp địa (Ohm – Ω)
• ρE: Điện trở suất của đất (Ω.m), tra theo bảng bên dưới
• l: Chiều dài cọc (mét)
• r: Bán kính cọc (mét)

Ví dụ thực tế cách tính số lượng cọc tiếp địa cần dùng 

Dưới đây là cách tính số lượng cọc dựa trên yêu cầu về điện trở đất. Bạn có thể tham khảo ví dụ cụ thể như sau: Ví dụ: Tính toán số lượng cọc tiếp địa cho một ngôi nhà trên nền đất thổ cư. Thông số lựa chọn:

• Cọc thép mạ đồng phi 16, bán kính r = 8 × 10⁻² m
• Chiều dài cọc: 2,5 m
• Độ sâu chôn cọc so với mặt đất: 0,5 m
• Khoảng cách giữa các cọc: 3 m
• Dây dẫn nối giữa các cọc là dây đồng tròn phi 8, bán kính r = 4 × 10⁻² m, chôn sâu 0,5 m dưới đất

Điện trở suất của đất thổ cư tham khảo: 90 đến 150 Ω.m

Trường hợp 1: Đất tốt (ρE = 90 Ω.m)

• Điện trở 1 cọc tiếp địa: Rc1 = 90 / (2 × 3,14 × 2,5) × ln( (2 × 2,5) / (8 × 10⁻²) ) ≈ 19 Ω

• Điện trở của dây nối cọc: Rd1 = 90 / (3 × 3,14 × 3) × ln( (2 × 3) / (4 × 10⁻²) ) ≈ 39 Ω

• Điện trở tương đương 1 cụm cọc (cọc + dây): Rtd1 = (Rc1 × Rd1) / (Rc1 + Rd1) ≈ 12 Ω

Trường hợp 2: Đất xấu (ρE = 150 Ω.m)

• Điện trở 1 cọc tiếp địa: Rc2 = 150 / (2 × 3,14 × 2,5) × ln( (2 × 2,5) / (8 × 10⁻²) ) ≈ 32 Ω

• Điện trở của dây nối cọc: Rd2 = 150 / (3 × 3,14 × 3) × ln( (2 × 3) / (4 × 10⁻²) ) ≈ 68 Ω

• Điện trở tương đương 1 cụm cọc (cọc + dây): Rtd2 = (Rc2 × Rd2) / (Rc2 + Rd2) ≈ 22 Ω

Theo TCVN 9888:2013 (IEC 62305:2010), điện trở đất cho hệ thống chống sét trực tiếp nên nhỏ hơn 10Ω. Khi có nhiều cọc giống nhau, điện trở hệ thống giảm theo công thức:

R_hệ = Rtd / (N/2)

Với N là số lượng cọc cần tìm.

• TH1 (90 Ω.m): 12 / 2 = 6 Ω → N=2 cọc

• TH2 (150 Ω.m): 22 / 2 = 11 Ω → N=3 cọc

Kết luận với nền đất thổ cư có điện trở suất từ 90–150 Ω.m, cần khoảng 2–3 cọc tiếp địa để đảm bảo điện trở nối đất nhỏ hơn 10Ω. Cách tính này có thể áp dụng cho các loại đất khác nhau, chỉ cần thay đổi giá trị điện trở suất tương ứng.

Quy trình xác định số lượng cọc

Bước 1: Khảo sát thực tế Đo điện trở suất đất bằng đồng hồ đo điện trở đất VICI 4105A  Bước 2: Tính toán số lượng cọc và lựa chọn phương án Lựa chọn chiều dài cọc, vật liệu phù hợp với thực tế công trình Bước 3: Lắp đặt và thi công Đóng cọc, kết nối cọc bằng dây đồng hoặc thép mạ đồng đảm bảo các mối nối chắc chắn, chống ăn mòn Bước 4: Đo điện trở sau thi công Đảm bảo điện trở tổng đạt yêu cầu tiêu chuẩn. Nếu chưa đạt → bổ sung thêm cọc hoặc hóa chất giảm điện trở

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Diện tích nhỏ có lắp được bãi tiếp địa không?

Có, nhưng cần tính toán kỹ lưỡng hoặc dùng phương án bổ sung như hóa chất giảm điện trở. Có bắt buộc phải dùng nhiều cọc không? Nếu đất xấu hoặc yêu cầu điện trở thấp (như trạm điện, nhà máy) thì buộc phải tăng số lượng cọc. Đơn vị nào thi công bãi tiếp địa uy tín? Chống Sét VN chuyên thi công hệ thống tiếp địa đạt chuẩn, tư vấn chi tiết từng trường hợp, đảm bảo đúng tiêu chuẩn và tiết kiệm chi phí.

Kết luận

Xác định đúng số lượng cọc tiếp địa là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả của hệ thống chống sét. Tùy theo từng công trình và điều kiện thực tế, cách tính toán có thể khác nhau, nhưng đều cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật. Nếu bạn cần tư vấn chi tiết từng công trình chống sét hãy liên hệ Chống Sét VN để được hỗ trợ nhanh chóng.