CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH TÁC ĐỘNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI pptx

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH TÁC ĐỘNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐIVỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI I/ Các tai nạn, thống kê và phân loại những tai nạn do dòng điện gây ra 1 Các tai nạn về điện - Điện xâm nhập vào mọi h

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH TÁC ĐỘNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI

VỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI I/ Các tai nạn, thống kê và phân loại những tai nạn do dòng điện gây ra

1) Các tai nạn về điện

- Điện xâm nhập vào mọi hoạt động, đời sống của con người nhưng conngười không cảm nhân được bằng giác quan nên không thấy được sự nguyhiểm có thể hay tính mạng con người

- Các tai nạn do dòng điện gây ra:

+ Điện giật

+ Đốt cháy do điện

+ Hoá chất cháy nổ do điện

2) Thống kê và phân loại những tai nạn do điện gây ra:

+ Chấn thương do điện trường mạnh 0,08%

=> Tóm lại các nguyên nhân chính dẫn đến tai nạn về điện:

+ Trình độ quản lý chưa tốt thuộc về cán bộ

+ Vi phạm quy trình vể an toàn điện thuộc về công nhân:

Dưới đây là những hình ảnh mô tả một phần những nguyên nhân thường xảy

ra trong thực tế

II/ Các tình huống dẫn đến tai nạn về điện

a/ Tiếp xúc trực tiếp

Tai nạn dẫn đến do tiếp xúc các bộ phận của cơ thể người với các phần

tử mang điện Khi làm việc với đường dây hay nhiều thiết bị điện người cóthể chạm phải: Dây dẫn trần mang điện (1 pha hay nhiều pha), dây điện có vỏbọc cách điện bị hỏng vỡ, dây điện đứt con người có thể chạm phải Việc tiếpxúc với dây pha khi đứng trên nền đất (như hình dưới) là rất nguy hiểm,nhưng còn nguy hiểm hơn khi đứng trên môi trường nước (hình minh họa)

b/ Tiếp xúc gián tiếp

Tai nạn dẫn đến do tiếp xúc giữa bộ phận cơ thể người với các phần tửbình thường không mang điện nhưng bất ngờ có sự rò điện do cách điện bị hưhỏng (như vỏ thiết bị, bệ máy …)

c/ Điện áp bước

Do dòng điện chạm đất gây lên (nghiên cứu phần sau)

III/ Phạm vi xảy ra tai nạn về điện

Các tai nạn vì điện xảy ra ở tất cả các loại mạng điện, nhưng thườngxuyên hơn ở mạng hạ áp Sự nguy hiểm của tai nạn vì điện ở mạng cao áp chủyếu dẫn đến đốt cháy cơ thể, do dòng điện đi qua cơ thể là rất lớn

IV/ Tác động của dòng điện đối với cơ thể con người

Khi cơ thể chạm vào vật dẫn điện thì sẽ có khả năng chịu sự tổn thươnggây ra bởi dòng điện chạy qua Khi dòng điện chạy qua cơ thể người sẽ gây racác tác động:

- Tác động nhiệt gây đốt nóng các mô và môi trường sinh học của cơ

thể, dẫn đến sự quá nhiệt của toàn bộ cơ thể và phá huỷ toàn bộ quátrình trao đổi chất Sự tác động nhiệt học gây bỏng ở các phần khácnhau của cơ thể

- Tác động điện phân gây phân huỷ máu, huyết tương và các dung

các thành phần lý hoá của các cơ quan trong cơ thể, làm cho chúngkhông còn khả năng thực hiện được nhiệm vụ của mình được nữa

- Tác động sinh học gây sự khấn khích của các mô và phá huỷ các

quá trình nội điện sinh trong cơ thể

V Các nhân tố ảnh hưởng tới tác động của dòng điện đối với cơ thể con

người.

Dòng điện đi qua cơ thể con người gây ta những phản ứng sinh lý phứctạp huỷ hoại bộ phận thần kinh điều khiển các giác quan bên trong của conngười, làm tê liệt cơ thịt, sưng màng phổi, tê liệt cơ quan hô hấp và tuần hoànmáu, ngưng trệ quá trình lưu thông máu

Tóm lại, tác hại và hậu quả của dòng điện đối với cơ thể con người gâynên trên nhiều mặt nhưng quan trọng nhất là phá huỷ cơ quan tuần hoàn và hôhấp (tim ngừng đập, ngừng thở)

a/ Điện trở của người

Thân thể người gồm: Da, thịt, xương, máu, thần kinh … tạo thành.Trong đó điện trở của da là lớn nhất mà điện trở của da lại do điện trở của lớpsừng trên da quyết định Điện trở của người là một đại lượng rất không ổnđịnh không chỉ phụ thuộc vào trạng thái sức khoẻ của cơ thể từng lúc mà còn

phụ thuộc vào môi trường xung quanh, điều kiện tổn thương …v v… Điệntrở của người có thể thay đổi trong phạm vi từ 600Ω đến vài chục KΩ

Giá trị điện trở của người phụ thuộc vào các yếu tố:

- Da ẩm ướt do tiếp xúc với nước hay do mồ hôi cũng làm cho điệntrở người giảm

- Diện tích tiếp xúc của da với điện cực tăng lên hay áp lực tiếp xúctăng lên khiến cho điện trở người giảm

- Thời gian tồn tại dòng điện qua người lâu cũng làm cho điện trở củangười giải vì da bị đốt nóng sẽ đổ mồ hôi khiến điện trở cách điệncủa da sẽ giảm

Điện áp qua người tăng cũng làm cho điện trở của người giảm:

Với U ≥ 30V thì da người sẽ bị chọc thủngVới U = 250V thì lớp da coi như bị bỏng hếtTrong tính toán an toàn điện thì có thể coi điện trở người bằng 1000Ω

Nếu trên đường đi của dòng điện mà có các cơ quan quan trọng nhưtim, phổi, não … thì sự nguy hiểm sẽ vô cùng lớn vì chúng sẽ nhận sự tácđộng trực tiếp của dòng điện

Đường đi của dòng điện cũng có ý nghĩa quan trọng vì lượng dòng điệnqua tim hay qua cơ quan hô hấp phụ thuộc vào cách tiếp xúc của người vớimạch điện Các nhà khoa học Liên Xô đã làm thí nghiệm nhiều lần và ghiđược các kết quả sau:

- Tay qua tay: 3,3% dòng điện tổng đi qua tim

- Tay phải chân trái: 6,7% dòng điện tổng đi qua tim

- Chân chân: 0,4% dòng điện tổng đi qua tim

Phần lớn dòng điện qua tim qua trục dọc mà trục này nằm trên đường

từ tay phải đến chân

Tuy nhiên cũng không nên nghĩ dòng điện đi từ chân đến chân là khôngnguy hiểm vì khi đó các bắp thịt bị co bóp đẫn đến ngã do đó đường đi củadòng điện sẽ thay đổi

0,6 ÷ 1,5 Bắt đầu thấy ngón tay tê Không có cảm giác gì

2 ÷ 3 Ngón tay tê rất mạnh Không có cảm giác gì

3 ÷7 Bặp thịt co lại và rung Đau như kim châm cảm

thấy nóng

8 ÷ 10 Tuy đã khó rời khỏi vật có điện

nhưng vẫn rời được

Ngón tay, khớp tay, lòng bàn taycảm thay đau

50 ÷ 80 Cơ quan hô hấp bị tê liệt Tim bắt

đầu đập mạnh

Cảm giác nóng mạnh.Bắp thịt cở tay co rút, khóthở

90 ÷ 100 Cơ quan hô hấp bị lê liệt kéo dài 3

giây hoặc dài hơn, tim bị tê liệtđến ngừng đập

Cơ quan hô hấp bị tê liệt

Với Mng < 50kg

I =

t

116 , 0

Lúc đặt điện áp một chiều vào tế bào, các phần tử trong tế bào bị phânthành những Ion khác dấu và bị hút ra ngoài màng tế bào Như vậy phần tử bịcực hoá và và kéo dài ngẫu cực Các chức năng sinh vật- hoá học của tế bào

bị phá hoại đến mức độ nhất định Bây giờ nếu đặt nguồn xoay chiều vào thìIon cũng chạy theo 2 chiều khác nhau ra phía ngoài màng tế bào Nhưng lúc

đó dòng điện do đổi chiều thì chuyển động của Ion ngược lại Nếu 1 tần sốnào đấy của dòng điện, tốc độ Ion đủ để cứ trong 1 chu kỳ chạy ngược 2 lần

bề rộng của tế bào thì trường hợp nay ứng với mức độ kích thích nhiều nhất,chức năng sinh vật hoá học của tế bào bị phá hoại nhiều nhất Với dòng điện

có tần số cao thì khi dòng điện đổi chiều ion không kịp đạp vào màng tế bào.Nếu tần số càng tăng lên thì đường đi của ion càng ngắn thì mức độ ảnhhưởng đến tế bào càng ít Lúc tần số cao thì điện trường không ảnh hưởng đếnchuyển động của ion, tế bào không bị kích thích nhiều

e/ ảnh hưởng của nguyên tố thời gian

Thời gian tác động càng lâu thì càng nguy hiểm do thời gian tăng làmcho điện trở giảm vì lớp da bị nóng dần, lớp sừng trên da bị tiêu huỷ, vì thếtác hại của dòng điện ddoois với cơ thể người tăng

Khi dòng tác động trong thời gian ngắn thì tính chất nguy hiểm phụthuộc nhịp đập của tim

Mạch đập của người bình thường 60-80 lần/ phút, một chu kỳ co giãncủa tim khoảng 1 giây Trong đó có khoảng 0,4s tim nghỉ làm việc, oqr thờiđiểm này tim rất nhạy cảm với dòng điện chạy qua nó Nếu t > 1s thì thế nàocũng trùng với thời điểm nói trên dẫn đến nguy hiểm

Người ta không dùng khái niệm dòng điện an toàn vì dòng điện quangười phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

Sử dụng khái niệm điện áp cho phép vì mỗi mạng điện đều có 1 điện ápcho phép vì mỗi mạng điện đều có một điện áp nhất định

UCPVN = UUPLX = 12V, 36V, 65V phụ thuộc vào môi trường làm việc

+ U = 12V: Dùng cho môi trường đặc biệt nguy hiểm

+ U = 36V: Dùng cho môi trường có nguy hiểm cao, môi trường có bụikim loại

+ U = 65V: Dùng trong môi trường không có nguy hiểm cao, môitrường làm việc bình thường

* Môi trường đặc biệt nguy hiểm

- Đặc biệt ẩm ướt (độ ẩm chiếm tới 100%)

- Nơi có tác dụng hoá học

- Nơi vừa có ẩm ướt vừa có bụi kim loại

* Môi trường nguy hiểm cao

- Âm ướt (độ ẩm chiếm khoảng 75% trở lên)

- Có bụi kim loại dẫn điện

* Môi trường có nguy hiểm không cao là môi trường không thuộc loại trên.

Câu hỏi ôn tập chương 1

1 Hãy nêu những nguyên nhân, các số liệu thống kê và các tình huống dẫnđến tai nạn điện giật?

2 Hãy phân tích tác dụng của dòng điện đối với cơ thể con người? Nêu cácnhân tố ảnh hưởng đến tác dụng của của dòng điện đối với cơ thể con người?

3 Trình bày về những quy định của điện áp cho phaep đối với cơ thể conngười,

CHƯƠNG II: CẤP CỨU NGƯỜI KHI BỊ ĐIỆN GIẬT

I Khái quát chung

Như đã biết mức độ nguy hiểm của nạn nhân khi bị điện giật phụ thuộcrất nhiều vào thời gian dòng điện chạy qua cơ thể con người, vì vậy việc cứuchữa nạn nhân phải được tiến hành hết sức khẩn trương và thận trọng Tỷ lệnạn nhân được cứu sống phụ thuộc vào thời gian sơ cứu theo số liệu thống kênhư sau:

II Cách tách nạn nhân ra khỏi nguồn điện

1 Những vấn đề cần lưu ý

Thao tác đầu tiên khi cứu nạn nhân bị điện giật là giải phóng họ khỏimạng điện Cần lưu ý là người cứu cũng dễ bị nguy hiểm nếu không có biệnpháp xử lý thích hợp Nhất thiết không được chạm trực tiếp vào nạn nhân màphải tách nạn nhân bằng các vật dụng cách điện Nếu nạn nhân ở trên cao thìphải có biện pháp đỡ Trường hợp trời tối thì cần phải chuẩn bị nguồn sáng dựphòng

2 Giải phóng nạn nhân khỏi mạng điện hạ áp

a Trường hợp có thể cắt mạch điện bằng các thiết bị điều khiển đóngcắt, cần nhanh chóng cắt mạch điện bằng cầu dao hoặc Aptômát gần nhất

b Trường hợp không thể sử dụng các thiết bị đóng cắt cần:

Sử dụng các phương tiện an toàn cá nhân như: ủng cách điện, găng taycách điện, có thể dùng dìu cán gỗ chặt đứt dây dẫn, hoặc túm tóc, quần áo khôcủa nạn nhân để lôi ra.

3 Giải phóng nạn nhân ra khỏi mạng điện cao áp

Việc tiến hành giải phóng nạn nhân ra khỏi mạng điện cao áp nhất thiếtphải dùng các phương tiện an toàn như Sào, ủng, găng tay cách điện v.v Cóthể dùng các thiết bị ngắt mạch nhân tạo để cắt máy cắt đầu nguồn bằng cáchném lên đường dây 1 đoạn dây dẫn nhưng nhất thiết phải nối đất trước mộtđầu

Một số các hình ảnh khi tách nạn nhân ra khỏinguồn điện.

III Các phương pháp sơ cứu nạn nhân khi bị điện giật

1 Thao tác ban đầu

Sau khi đã giải phóng nạn nhân ra khỏi mạng điện cần nhanh chóng

nạn nhân Nạn nhân cần được đặt xuống ở chỗ khô ráo, thoáng mát nhưngtránh gió, nhanh chóng cởi áo, nới lỏng thắng lưng v.v để khỏi cản trở sự hôhấp.

Để nạn nhân nằm ngửa và kiểm tra nhịp tim, cơ quan hô hấp, đồng tửmắt, đồng thời nhanh chóng cho gọi bác sỹ hoặc nhân viên y tế

a Trường hợp nạn nhân chưa mất tri giác, tim còn đập, còn thở: để nạnnhân nằm yên tĩnh, nới rộng quần áo và cho gửi Amoniac

b Nếu nạn nhân bất tỉnh nhân sự, tim ngừng đập toàn thân co giật: Đưanạn nhân đến chỗ thoáng mát, nới lỏng quần áo, moi miệng xem có gì vướngkhông, nhanh chóng tiến hành các thao tác hà hơi thổi ngạt, kết hợp ấn lồngngực cho đến khi nhân viên y tế đến Chỉ có nhân viên y tế mới có thể khẳngđịnh nạn nhân đã chết hay còn sống

2 Các phương pháp hô hấp nhân tạo

a) Phương pháp hô hấp nhân tạo kiểu nằm sấp

Đặt nạn nhân nằm sấp, mặt nghiêng về một phía Người cấp cứu ngồi lênmông nạn nhân và quì 2 đầu gối ép vào hai bên sườn nạn nhân, xoè hai bàntay đặt lên lưng phía dưới xương sườn cụt Dùng sức nặng toàn thân đưa

người về phía trước, ấn hai bàn tây xuống theo nhịp thỏ miệng đếm 1,2,3 đều đặn, rồi lại ngẩng người về phía sau tay không xê dịch rồi lại ấn theonhịp 1,2,3 Người cấp cứu phải bình tĩnh, kiên trì làm liên tục đến khi nàonạn nhân tự thở được hoặc có lệnh của các y bác sỹ mới được thôi.

b) Phương pháp hô hấp nhân tạo kiểu nằm ngửa

Đặt nạn nhân nằm ngửa, lấy quần áo kê dưới lưng, cho đầu hơi ngửa raphía sau Một người lấy khăn sạch kéo lưỡi và giữ cho lưỡi khỏi tụt vào Mộtngười cấp cứu quì hai đầu gối cách xa đầu nạn nhân khoảng 20 đến 30 cm,cầm hai cẳng tay nạn nhân từ từ đưa hai tay lên phía trên đầu sao cho hai bàntây gần chạm nhau và giữa ở vị trí này 2 đến 3 giây đồng hồ Rồi đưa tay nạnnhân xuống lấy sức mình ép hai khuỷ tay nạn nhân vào lồng ngực của họ Cầnlàm cho thật điều hoà theo nhịp 1,2,3 cho lúc hít vào (đưa tay lên) và 1,2,3cho lúc thở ra (đưa tay xuống) Người cứu phải thực hành liên tục cho đếnkhi nạn nhân tự thở được hoặc có lệnh của y bác sỹ mới được dừng lại

Chú ý: Người bị gãy xương ta không làm theo phương pháp này

c) Phương pháp thổi ngạt

Đặt nạn nhân nằm ngửa, đầu hơi ngửa ra phía sau, hai tay ruỗi thẳng.Đặt một miếng gạc lên mồm nạn nhân Người cứu hít không khí đầy lồngngực rồi gé mồm thổi mạnh vào mồm nạn nhân (chú ý phải bịt mũi và một tay

đỡ cằm) cứ một phút thổi khoảng 10 lần Trong khi đó một người đứng cạnhlàm động tác xoa tim bằng cách lấy hai bàn tay chồng lên nhay và đặt vàolồng ngực bên trái nạn nhân (phía tim) vừa ấn vừa day nhịp nhàng khoảng 60đến 80 lần trong 1 phút phối hợp việc thổi, cứ ấn 5 -> 6 lần thì thổi 1 lần.Người cứu phải làm liên tục cho đến khi nạn nhân tự thở được hoặc có lệnhcủa y, bác sỹ mới được dừng lại

Phương pháp hà hơi thổi ngạt có hiệu quả rất cao và hiện được áp dụngrất rộng rãi

Câu hỏi ôn tập chương 2

1 Nếu các phương pháp tách nạn nhân ra khỏi nguồi điện?

2 Nêu các phương pháp cấp cứu người khi bị điện giật?

CHƯƠNG III: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ AN TOÀN ĐIỆN

Các khái niệm về an toàn điện xuất phát từ sự phân tích các hiện tượng nóitrên

I/ Hiện tượng dòng điện tản vào trong đất

Giả sử một thiết bị điện mà vỏ thiết bị điện có nối đất qua một điện cựchình bán cầu bằng kim loại có bán kính ro , điện trở suất của đất tính bằng Ωcm

Khi xảy ra hư hỏng cách điện, dòng điện đi vào đất gọi là Iđ Do đất có điệntrở nên có sự phân áp ở trong đât và trên mặt đất

Lúc này ta có thể coi trường của dòng điện đi trong đất như trường tĩnhđiện (là tập hợp của những đường sức và đường đẳng thế giống nhau)

Phân tích khảo sát điện trường đi trong đất là phân tích theo định luật

ôm dưới dạng vi phân:

γ : Diện dẫn suất của mặt đất

p: Điện trở suất của đất

-> Điện áp trên đoạn vô cùng bé dx đọc trên đường đi của dòng điện:

dx p x

I dx p J dx E

2

x

p I dx x

p I

2

.

1 2

.

2

Dịch chuyển điểm A lên trên mặt đất (do cùng nằm trên vòng tròn đẳng thế)

- Xét tại một điểm A’ lên trên mặt đất cách tâm bán cầu 1 đoạn x

x

p I

.

r

p I

o

d d

d d

r

p I

r

p I I

U R

2 2

- Trong vùng gần 1m có 68% điện áp rơi

- Càng xa điểm chạm đát điện áp càng giảm

- Ngoài 20m là những điểm có điện áp bằng 0

II Điện áp tiếp xúc

Điện áp tiếp xúc là phần điện áp đặt lên thân người hay có thể xem Utx

là hiệu điện thế giữa hai điểm trên đường đi của dòng điện mà người có thểchạm phải

Có hai động cơ mà vỏ của nó được nối đất có điện trở Rđ trên vỏ động

cơ 1 bị chọc thủng cách điện 1 pha

Khi đó vật nối đất và vỏ thiết bị đều mang điện áp đối với đất: Uđ = Iđ.Rđ

Iđ: Dòng qua vật nối đất

Người chạm vào bất kỳ động cơ nào đều có thể là Uđ

Mặt khác có thể chân người Uch phụ thuộc vào khoảng cách từ chỗ chânngười đứng đến vật nối đất (khoảng cách càng xa Uch càng giảm)

Kết quả là người bị tác dụng bởi hiệu điện thế giữa Uđ và Uch

Utx = Uđ = Uch

Như vậy điện áp tiếp xúc phụ thuộc vào khoảng cách từ vỏ thiết bịđược nối đến vật nối đất và mức độ cân bằng thế Vì thế của mặt đất cànggiảm khi càng xa vật nối đất cho nên ở khoảng cách từ 20 trở lên thì -> Utx =

Uđ là lớn nhất:

Như vậy, càng xa điểm chạm đất -> Utx càng lớn

Trương hợp chung, chúng ta có thể biểu diễn: Utx = α.Uđ

- α : là hệ số tiếp xúc α < 1

III Điện áp bước U B

Điện áp bước là điện áp đặt giữa hai chân người do dòng điện chạm đất gâynên gọi là điện áp bước

Khi có dòng điện chạy trong đất, trong vùng lãnh thổ bán kính khoảng 20m sẽhình thành điện thế có thể gây nguy hiểm cho con người

π

ρ

=

x: Khoảng cách từ điểm chạm đất đến vị trí cần xét

ρ: điện trở suất của đất

Iđ: Dòng điện chạy trong đất

a I

a x

I x

I U

U U U

A x x c c

2

2

.

2

.

2

ρ π

ρ π

ρ

a: Khoảng cách hai chân người đứng

x: Khoảng cách từ điểm chạm đất đến vị trí cần xét

Quy định: VN: a = 0,8m

và có thể bị ngã, khi đó tuy không còn điện áp bước nữa nhưng lại rơi tìnhcảnh nguy hiểm hơn thay vì mạch vòng từ chân qua chân sẽ hình thành mạchvòng mới với những đường đi nguy hiểm hơn nhiều tạo nên mối đe doạ chếtngười thực sự.

Nếu chẳng may rơi vào hoàn cảnh đó phải từ từ thoát ra với bước đinhỏ nhất có thể

Để đảm bảo an toàn cho người, quy trình quy định khi có điểm chạmđất cấm người đến gần điểm chạm với khoảng cách sau:

- Từ 4-5m với thiết bị trong nhà

- từ 8-10m với thiết bị ngoài trời

Bài tập áp dụng:

Hãy tính điện áp bước trong trường hợp người vận hành đứng trongvùng có điện, biết vị trí của chân trái và chân phải cách điểm chạm đất tươngứng là 2m và 2,8 m, dòng điện sự cố chạy qua hệ thống nối đất là Iđ = 8,5A,điện trở suất của đất p = 300Ωm, Rng = 1000Ω

Bài giải

Ta gọi:

- Vị trí chân trái cách điểm chạm đất một khoảng x1 = 2m

- Vị trí chân phải cách điểm chạm đất một khoảng là x2 = 2,8m

Như vậy ta có khoảng cách giữa hai chân người:

8 , 2 2 14 , 3 3

8 , 0 300 5 , 8

2

.

=

= +

=

π ρ

Câu hỏi ôn tập chương 3

1 Thế nào là điện áp tiếp xúc? Nêu cách tính điện áp tiếp xúc?

2 Thế nào là điện áp bước? Nêu cách tính điện áp bước?

CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG CÁC MẠNG ĐIỆN

Phân tích an toàn là xác định và đánh giá mức độ nguy hiểm của dòngđiện chạy qua có thể người khi họ tiếp xúc với các phần tử mang điện Tất cảcác trường hợp tổn thương vì điện là do dòng điện chạy qua có thể người gây

lên Điện áp giữa 2 điểm của mạng điện mà nạn nhân đồng thời chạm phải gọi

là điện áp tiếp xúc Mức độ nguy hiểm của sự tiếp xúc này phụ thuộc vào rấtnhiều yếu tố: Sơ đồ mạch vòng nơi dòng điện chạy qua cơ thể người, điện áp

mang điện, sơ đồ của chính mạng điện và chế độ trung tính của nó (trong thực tế thường sử dụng các loại mạng: một pha một một dây, một pha 2 dây,

3 pha 4 dây trung tính nối đất và mạng 3pha 3 dây TT cách ly), mức độ cách

điện của phần tử mang điện so với đất…v v

Như ta đã phân tích, các trường hợp dẫn đến tai nạn về điện rất đa dạng,tuy nhiên có thể nêu một số dạng chủ yếu:

* Tiếp xúc trực tiếp:

- Chạm đồng thời vào 2 pha của mạng điện

- Chạm đồng thời 1 pha và 1 dây trung tính

- Chạm vào 1 dây pha của mạng

- Chạm vào dây nguội của mạng điện đơn giản

* Tiếp xúc gián tiếp

- Chạm vào vỏ thiết bị khi xảy ra chạm masses

- Rơi vào vùng có điện áp bước

I Phân tích an toàn trong mạng điện đơn giản

* Khái niệm: Mạng điện đơn giản là mạng điện 1 chiều hay xoay chiều 1

pha (mạng gồm 2 cực)

* Phân loại mạng điện đơn giản:

- Theo điện dung thì có mạng điện dung nhỏ và mạng điện dung lớn

- Theo chế độ nối đất thì có mạng nối đất và mạng cách điện với đất

- Nếu người đồng thời chạm vào 2 cực của mạng

Ing: Là dòng điện qua người

Rng: Là điện trở của người

Trong trường hợp này dòng điện qua người là rất lớn dẫn đến nguy hiểm.Trường hợp chạm vào 2 cực của mạng trên thực tế ít xảy ra, thường làchạm vào một cực và hậu quả của tai nạn thuộc vào trạng thái làm việc củamạng đối với đất.

I.1 Mạng điện đơn giản có điện dung nhỏ.

1 Mạng hai dây có cách điện với đất (trung tính cách ly)

Trong mạng điện trung tính cách ly, tuy dòng được cách điện với đấtnhưng luôn luôn tồn tại một dòng điện rò từ đường dây xuống đất qua 2 điệntrở cách điện R1 và R2 Giả thiết điện trở các dây là như nhau R1 = R2 = Rcđ

Ta có sơ đồ của trường hợp này

Dòng điện chạy trong mạch kín được xác định:

R U R

R I

td ng

td ng

2 1 2

1

1

R R R R R

UR

ng +

Nhận xét:

Nhìn vào biểu thức trên ta thấy mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào:

- Điện áp đặt lên người U

- Điện trở của cơ thể người Rng

- Điện trở cách điện của mạng : Nếu Rcđ tăng -> Ing sẽ giảm

Rõ ràng giá trị dòng điện qua có thể người không chỉ phụ thuộc vào điệntrở của cơ thể người mà còn phụ thuộc vào điện trở cách điện của đường dây.Nếu coi trị số an toàn qua cơ thể người là Iatmin thì dưới góc độ an toàn giá trịcủa điện trở

Cách điện phải là:

Rcđ = ng

at min

U 2R

Trường hợp này là nguy hiểm nhất giống như chạm vào 2 cực của mạng:

* Trong các trường hợp trên chúng ta không xét đến điện trở của nền vì

điện trở này thường bé hay không tham gia vào sơ đồ Tuy nhiên lúc chạmvào 1 cực của mạng điện thì ý nghĩa cách điện của nền nhà là rất quan trọng

và phải tính đến Lúc này dòng điện quá người:

- R1 điện trở cách điện của đường dây.

Vì R0 ≤ 4 Ω so với Rng = 1000 Ω -> Nó quá bé nên coi R0 = 0

3 Mạng hai dây có trung tính nối đất

Dây là mạng, thường dùng để cung cấp cho các thiết bị chuyên dụng nhưmáy hàn Ở mạng này dòng điện làm việc chạy trên cả 2 dây như nhau

3.1 Trường hơp chạm vào dây nối đất:

Dòng điện làm việc gây ra độ rơi điện áp trên dây nguội, phụ thuộc vàogiá trị điện trở của dây dẫn Giá trị độ rơi điện áp tải điểm tiếp xúc được xácđịnh theo biểu thức:

Trong đó:

- Spt là công suất của phụ tải KVA

- RMN điện trở đường dây

Dòng điện chạy qua cơ thể người:

Chú ý : - Khi dây 1 và dây 2 chạm nhau và tiết diện của 2 dây là như nhau

thì khi đó điện áp tiếp xúc bằng 1/2U

- Khi dây nối đất đứt ở phía đầu nguồn thì Ung ≈ U

Trường hợp lúc bình thường nếu người chạm vào dây không nối đất mạng này thì Ung ≈ U

•

I.2 Mạng điện đơn giản có điện dung lớn

- Mạng có điện dung lớn thường là mạng cao áp hay đường dây cáp, ởcác mạng điện này mặc dù đã cắt nguồn điện nhưng do sự có mặt của điệndung sẽ tạo nên 1 điện tích tàn dư có thể gây ra nguy hiểm cho người

1 Sự nguy hiểm của điện tích tàn dư:

Đường dây khi đã cắt khỏi mạng điện thì điện tích tàn dư của đường dâyvẫn có thể gây nguy hiểm cho người

Điện áp tàn dư là điện áp được tích tụ trên đường dây trong qúa trình làmviệc mà khi ta ngắt mạch điện thì trên đường dây vẫn tồn tại một lớp điện áp

- Điện áp tàn dư cao hay thấp phụ thuộc vào :

+ Thông số của mạch

+ Thời điểm cắt mạch

*) Trường hợp người chạm vào hai cực của đường dây đã cắt điện

Khi đó dòng điện qua người là :

Trong đó:

+ U0 là điện áp tàn dư của đường dây trùng với thời điểm người chạm vào+ Rng là điện trở người

+ C12 là điện dung giữa các dây dẫn của đường dây bị cắt

Nếu biết được trị số điện dung C12, điện áp ở thời điểm ban đầu U0 cho một trị

số điện trở người nào đấy (Rng) ta xây dung được quan hệ Ing với thời gian t

12

ng C R t

ng

0

R U

Đường cong chỉ sự phụ thuộc dòng điện đi qua người với thời gian t

Nhận xét: Nhìn biểu đồ ta thấy với điện dung càng lớn C2 > C1 => Q2 > Q1

(Q = C.U) Như vậy Ing càng lớn thì càng nguy hiểm

*) Chạm vào một cực của đường dây đã cắt điện

Trong thời điểm của chế độ làm việc chưa ổn địnhngười bị tác dụng bởidòng điện tích của điện dung đối với đất C11 và một phần dòng điện tích điệndung giữa các dây dẫn C12

Nếu tụ C22=C11

U1 = U2 = U0/2

Thay C 12 = 2C12 nối tiếp 2C12

Do hai tụ bằng nhau nên điện áp trên hai tụ bằng nhau và bằng U0/2 Kết quả là khi người chạm vào dây dẫn 1 sẽ bị phóng điện của tụ C11 và

Do vậy quy trình quy định: Nhất thiết phải tiếp đất 2 đầu đoạn cáp saukhi đã cắt điện.

2.Chạm vào mạng điện 1 chiều đang vận hành

)C(2CR

Khi chạm vào đường dây một chiều đang vận hành, nếu coi Rcđ =∞ tức làIrò = 0 tức là không xét đến dòng điện dẫn mà chỉ xét đến dòng điện dung của

C11, C12, C22

Ta thấy C11nối tiếp C22 => Q11 = Q22 = 0 => C11.U1 = C22.U2

Hay U1/U2 = C22/C11

Mà C22 = C11 => U2 = U1 = U/2

Vậy khi người chạm vào dây dẫn một thì điện tích C11 phóng qua người

và điện áp giảm từ U/2 đến không, đòng thời điện dung C12 được nạp điện từU/2 đến U và trong thời gian này dòng điện sẽ đI qua người Như vậy cả dòngđiện phóng và dòng điện nạp của C11 và C22 đều đi qua người dưới tác dụngcủa điện áp U/2 tương đương với trường hợp C11//C22(hình c) dưới tác dụngcủa U/2 phóng qua

Như vậy dòng điện qua người là

Do C11 = C22 nên ta có Ing = 0 2 11

2

C R t

ng

e Rng

Nhận xét: Dòng điện qua người tồn tại trong thời gian ngắn và dòng điệnnày gọi là dòng điện dung

• Với trường hợp phải kể đến dòng điện dẫn và dòng điện dung

Ing= Ing(a) 2 +Ing(b) 2 với Ing(a)= ( )

2 1 2

1

1

R R R R R

R

t

ng

0ng

22

11

ng

.e 2R

R R R R R R R

U

-=

Khi đó dòng điện qua người:

II Phân tích an toàn trong mạng điện 3 pha

1 Phân loại mạng điện:

- Theo quy trình thiết bị điện:

+ Hạ áp : có U<1000V

+ Cao áp: có U>1000V

- Theo từng cấp điện áp

+ Hạ áp (mạng sinh hoạt): U<1000V

+ Trung áp (mạng phân phối): U = 6 đến 35 KV

+ Cao áp (mạng truyền tải): U = 110 -> 220 KV

+ Siêu cao áp : 330 -550- 750 KV

+ Cực cao áp U>1000KV

- Theo chế độ điểm trung tính:

+ Trung tích cách điện với đất

+ Trung tính trực tiếp nối đất

2 2 ng

R C 4

1

CU I

ϖ

ϖ

+

=

cách ly với đất - IT (Isolation), trung tính nối đất và trung tính nối đất quađiện trở Để bảo đảm an toàn khi tiếp xúc với thiết bị, tất cả các phần tử kimloại bình thường không mang điện được nối đất, gọi là nối đất bảo vệ Cácphần tử kim loại bình thường không mang điện cũng có thể được nối với dâytrung tính để tăng cường sự bảo vệ

Theo tiêu chuẩn IEC 364 -3 có 3 dạng sơ đồ nối trung tính và nối đất như sau:

Đối với sơ đồ IT khi xảy ra sự cố chạm masse thứ nhất thì giá trị dòng điệnqua vỏ thiết bị rất nhỏ và mạch điện vẫn có thể làm việc binh thường trongmột khoảng thời gian nhất định, nếu chạm vào vỏ máy thì nguy hiểm khôngđáng kể vì giá trị điện áp tiếp xúc nhỏ(trừ trường hợp nếu điện dung củađường dây lớn) nhưng khi đó điện áp của hai pha lành tăng lên căn ba lần tức

là chuyển thành điện áp dây Điều đó đòi hỏi phải tăng vốn đầu tư vì cáchđiện của mạng trung tính cách ly phải được tính bằng điện áp dây Khi có sự

cố chạm mát thứ hai thì sẽ dẫn đến sự nguy hiểm thực sự Do đó cần phảinhanh chóng khắc phục sự cố thứ nhất để không cho trương hợp sự cố thứ haixảy ra

Đối với sơ đồ TN và TT thì khi xảy ra sự cố chạm masse thì điện áp tiếpxúc đạt giá trị rất lớn nên rât nguy hiểm Để bảo vệ an toàn thì thiết bịphảI được cắt khỏi nguồn

3 Phân tích an toàn trong mạng có trung tính cách điện

g1+ g2 + g3 = g và : C1+ C2+ C3= C -> Chuyển sang trị số hiệu dụng ta có:

2 3 2 1 2 2 3 2 1

2 2 3 3

2

2 2 3 2

3

) (

) (

3 3

3 3

C C W g

g C

C W g

g U

+ + +

+ +

+ +

− +

− +

+

Nếu khi người chạm vào 1 pha của mạng điện => chỉ số U1 chỉ khác trước

ở chỗ thay g1+ g2 + g3 thành g1+ g2 + g3 +gng Vậy từ đó ta có dòng điện quangười :

2 3 2 1 2 2 3

2 1

2 2 3 3

2

2 2 3 2

3

) (

) (

3 3

3 3

C C W g

g C

C W g

g Ug

ng

ng

+ + +

+ + +

+ +

− +

− +

+

gng là điện dẫn của người

Biểu thức trên cho phép xác định Ing trong mọi trường hợp khi ngườichạm vào mạng 3 pha với thông số bất kỳ của mạng điện

Với mạng có thêm dây trung tính thì có thêm phần tử g0, C0 tương ứngvới các phần tử trên sẽ có những số hạng g0, U0

3.2.Chạm vào dây pha của mạng điện xoay chiều 3 pha có trung tính cách điện.

3.2.1 Xét trường hợp mạng làm việc bình thường có bỏ qua điện dung

2 1

2 2 3 3

2

2 2 3 2

3

) (

) (

3 3

3 3

C C W g

g C

C W g

g Ug

ng

ng

+ + +

+ + +

+ +

− +

− +

Nhận xét: Với mạng này khi người chạm vào 1 pha hay chạm vào vỏthiết bị bị hỏng cách điện thì dòng điện qua người phụ thuộc vào điện trở cáchđiện của chúng Tức là Rcđ càng lớn càng đạt yêu cầu về an toàn

3.2.2 Xét chế độ mạng làm việc bình thường có xét đến điện dung (U

> 1000V)

ở mạng này thường cách điện rất tốt tức là R1 = R2 = R3 = Rcđ = ∝ => g1

= g2 = g3 = gcđ = 0 và điện dung của mạng là không thể bỏ qua C1 = C2 = C3 =C

Thay vào biểu thức: