KỸ THUẬT AN TOÀN ĐIỆN doc

3 Hình 1-1. a - Tiếp xúc với một dây pha và dây trung tính; b Tiếp xúc với hai dây pha 0 ! " ! # ! U ng = U P a) !"# U ng = 3 U P 0 ! " ! # ! b) !"# C B A R cđ I ng R cđ R cđ $ ) %&!'#( ) * . Chạm vào một dây pha của mạng 3 pha trung tính nối đất (a) và trung tính cách điện (b) C + ) r 0 B A U ng = U P I ng Kỹ thuật an toàn điện CHNG 1 NHNG KHI NIM C BN V AN TON IN 1-1. NGUYấN NHN GY RA TAI NN V IN TC DNG CA DềNG IN I VI C TH CON NGI $%$%$%!&'()*+!+,-+!'-)!./!0/1!+2+!34!516+! Phân tích các tai nạn điện thấy rằng, các nguyên nhân gây ra tai nạn về điện là do : 1. NgYời tiếp xúc với một dây pha và dây trung tính ở vị trí lớp cách điện bị hỏng. TrYờng hợp này điện áp đặt vào ngYời là điện áp pha: U ng = U P (hình 1-1a). 2. NgYời tiếp xúc với hai dây pha khác nhau ở vị trí lớp cách điện bị hỏng. Lúc này điện áp đặt vào ngYời bằng điện áp dây: pdng UUU 3== (hình 1-1b). 3. NgYời đứng trên đất (không cách điện) chạm vào một dây pha của mạng điện ba pha trung tính nối đất (hình 1-2a) hoặc cách điện với đất (hình 1-2b). ở trYờng hợp hình 1-2a, dòng điện đi qua ngYời từ dây pha xuống đất và về nguồn qua điện trở nối đất của dây trung tính. Trong hình 1-2b, dòng điện đi qua ngYời xuống đất về nguồn qua các điện trở cách điện (R cđ ) của dây dẫn đối với đất. 4. Điện giật do điện áp bYớc U b . Khi một dây dẫn bị đứt và chạm đất (hoặc vỏ thiết bị có nối đất bị chạm một pha) thì dòng điện sẽ đi vào trong lòng đất. Vì đất có điện trở nên có sự phân bố điện áp. Điện thế tại mỗi điểm trên mặt đất giảm dần khi càng xa điểm chạm đất. ở ngoài phạm vi 20 , thì điện thế đó có thể xem nhY bằng 0. ĐYờng 4 r đ U b U tx U mạng 20 , x y %&!'#( ) - . Sự phụ thuộc của điện áp bYớc và điện áp tiếp xúc vào khoảng cách từ chỗ ngYời đứng đến chỗ nối đất phân bố điện thế có dạng hình hypecbol (hình 1-3). Nếu ngYời đi vào vùng đất trong đó có dòng điện chạy qua thì giữa 2 chân ngYời có một điện áp, gọi là điện áp bYớc (U b ). DYới tác dụng của điện áp bYớc, dòng điện đi từ chân nọ qua ngYời sang chân kia gây tai nạn điện giật. Điện áp bYớc có giá trị phụ thuộc vào độ lớn của bYớc chân ngYời, khoảng cách . từ điểm chạm đất tới ngYời và phụ thuộc vào điện áp của mạng điện. Càng xa chỗ chạm đất (x càng lớn) thì U b càng nhỏ. Điện áp mạng càng lớn thì U b càng lớn. 5. Do điện áp tiếp xúc U tx . Khi ngYời chạm vào vật mang điện, giữa tay và chân ngYời có một điện áp đặt vào ngYời (hình 1-3) gọi là điện áp tiếp xúc. Dòng điện chạy qua ngYời trong trYờng hợp này bằng: ng ng ng R U I = trong đó / 0. - điện áp tiếp xúc; 1 !" - điện trở của ngYời. Điện áp tiếp xúc phụ thuộc vào khoảng cách y từ chỗ ngYời đứng tới chỗ nối đất (y càng lớn thì U tx càng lớn), phụ thuộc vào điện áp của mạng (U mạng càng lớn thì U tx càng lớn). 6. Phóng điện do điện áp cao. Đối với đYờng dây cao áp hay điện áp cao, khi ngYời đến gần, mặc dù chYa tiếp xúc trực tiếp, nhYng ở khoảng cách đủ nhỏ thì sẽ có hiện tYợng phóng điện do cao áp. Dòng điện đi qua cơ thể rất lớn và gây tai nạn trầm trọng. 7. Tai nạn do hồ quang điện. Khi đóng cắt các máy cắt điện, các cầu dao có phụ tải lớn, hay khi ngắn mạch, v,v thì hồ quang phát sinh. Nhiệt độ của tia hồ quang rất lớn (3.000 ữ6.000 0 C) và nếu ngYời ở trong tầm hoạt động của hồ quang thì sẽ bị tai nạn do hồ quang sinh ra. Một phần hay toàn bộ cơ thể bị huỷ hoại vì bỏng nặng, vết thYơng do hồ quang gây ra thYờng sâu và khó chữa trị. 8. Tai nạn cũng có thể xảy ra khi ngYời tiếp xúc với các phần tử đã đYợc cắt ra khỏi nguồn điện nhYng vẫn còn điện tích (do điện dung). TrYờng hợp này thYờng xảy ra đối với đYờng dây cao áp trên không, cáp ngầm cao áp hoặc hạ áp, tuy đã cắt điện nhYng vẫn còn điện áp do điện dung của đYờng dây gây nên. Để tránh tai nạn, ngYời ta dùng tiếp đất di động để nối đất đYờng dây sau khi đã cắt điện, sau đó mới tiếp xúc. NhY vậy, phần lớn các trYờng hợp tai nạn về điện xảy ra là do chạm phải vật dẫn điện hoặc vật có điện áp xuất hiện bất ngờ và thYờng xảy ra đối với ngYời không có chuyên môn hoặc không tuân theo các nguyên tắc về kỹ thuật an toàn điện. Có thể nói, nguyên nhân chính của tai nạn là do trình độ tổ chức quản lý chYa tốt, do vi phạm quy định về kỹ thuật an toàn, kết quả là thao tác, vận hành thiết bị không đúng quy trình, đóng điện lúc có ngYời đang sửa chữa, 5 $%$%7%!089!:;+'!9</!:=+'!516+!5>1!3?1!9@!0,A!9B+!+'CD1! Khi ngYời tiếp xúc với mạng điện sẽ có dòng điện chạy qua ngYời và ngYời sẽ chịu tác dụng của dòng điện. Có thể chia tác dụng của dòng điện đối với cơ thể con ngYời làm hai loại: 234#56!"#784'#0'84'9 Phần lớn các trYờng hợp chết ngYời vì điện giật là do tác dụng kích thích gây nên. Đặc điểm của nó là dòng điện qua ngYời bé (25 ữ100 ,:), điện áp đặt vào ngYời không lớn lắm, thời gian dòng điện qua ngYời tYơng đối ngắn (vài giây). Khi ngYời mới chạm vào điện, vì điện trở của ngYời còn lớn, dòng điện qua ngYời bé, tác dụng của nó chỉ làm bắp thịt tay, ngón tay co quắp lại. Nếu nạn nhân không rời khỏi vật mang điện đYợc thì điện trở của ngYời dần dần giảm xuống và dòng điện tăng lên, hiện tYợng co quắp càng tăng. Thời gian tiếp xúc với vật mang điện càng lâu càng nguy hiểm vì ngYời không còn khả năng rời khỏi vật mang điện, dẫn đến tê liệt tuần hoàn và hô hấp. Một đặc điểm của tác dụng kích thích là không thấy rõ chỗ dòng điện vào ngYời và ngYời bị nạn không có thYơng tích.# 234#56!"#";<#4'=!#0'>?!"9 Tác dụng gây chấn thYơng thYờng xảy ra khi ngYời tiếp xúc với điện áp cao. Khi ngYời đến gần vật mang điện (6kV hay lớn hơn), tuy chYa chạm phải, nhYng vì điện áp cao sinh ra hồ quang điện, dòng điện hồ quang chạy qua ngYời tYơng đối lớn. Do phản xạ tự nhiên của ngYời rất nhanh, ngay lúc ấy ngYời có khuynh hYớng tránh xa vật mang điện, kết quả là hồ quang chuyển qua vật nối đất gần đấy, vì vậy dòng điện qua ngYời trong thời gian rất ngắn, tác dụng kích thích không đYa đến tê liệt tuần hoàn và hô hấp, nhYng ngYời bị nạn có thể bị chấn thYơng hay chết do đốt cháy da thịt. # Hồ quang điện có thể sinh ra khi thao tác đóng cắt các máy cắt, các cầu dao có phụ tải lớn, hay khi ngắn mạch, Nhiệt độ tia hồ quang rất lớn (3000 ữ 6000 0 C), nếu ngYời đứng trong tầm hoạt động của hồ quang thì sẽ bị tai nạn do hồ quang điện gây ra. Một phần cơ thể bị huỷ hoại, vết thYơng do hồ quang gây ra thYờng sâu và khó chữa trị.# Cũng có trYờng hợp điện giật, tuy dòng điện chYa trực tiếp làm tổn thYơng hay chết ngYời, nhYng do co giật hay hốt hoảng mà nạn nhân rơi xuống đất nên bị chấn thYơng hoặc chết. 1-2. NHNG YU T CHNH XC NH TèNH TRNG NGUY HIM CA IN GIT ! Dòng điện chạy qua cơ thể con ngYời sẽ làm co giật các bắp thịt, phá hoại các quá trình sinh lý bên trong cơ thể dẫn tới tê liệt thần kinh, tê liệt tuần hoàn và hô hấp. Tính chất tác hại của dòng điện và hậu quả của nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố: trị số của dòng điện giật, loại dòng điện, điện trở của cơ thể ngYời, đYờng đi của dòng điện qua cơ thể ngYời, thời gian tác dụng của dòng điện, môi trYờng xung quanh và tình trạng sức khoẻ của ngYời. $%7%$%!E16+!0.F!9</!+'CD1! Cơ thể con ngYời có thể coi nhY một điện trở. Lớp sừng trên da (dày khoảng 0,05 0,2 ,,) có điện trở lớn nhất, xYơng cũng có điện trở tYơng đối lớn, còn thịt và máu có điện trở bé. Khi ngYời tiếp xúc vào vật mang điện, nếu da khô ráo, không có thYơng tích gì thì điện trở của ngYời có thể đến 10.000 hay 100.000 ôm. Nếu mất lớp sừng trên 6 da thìđiện trở của ngYời còn khoảng 800 ữ 1000 ôm, và nếu mất hết lớp da thì điện trở của ngYời chỉ còn 600 ữ 800 ôm. Điện trở của ngYời không phải là trị số cố định mà thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là: tình trạng của da (da sạch hay bẩn, khô hay Yớt), chiều dày lớp sừng, diện tích và áp suất tiếp xúc, điện áp, tần số dòng điện, trạng thái thần kinh của ngYời. Nếu da ngYời bị Yớt hay có mồ hôi thì điện trở của ngYời giảm xuống. Diện tích tiếp xúc càng lớn thì điện trở càng nhỏ, với điện áp bằng 50 60V có thể xem điện trở ngYời tỷ lệ nghịch với diện tích tiếp xúc. Khi áp suất tiếp xúc khoảng 1 7@A4, * trở lên, điện trở của ngYời tỷ lệ nghịch với áp suất tiếp xúc. Khi dòng điện qua ngYời tăng, da bị đốt nóng lên, ngYời có mồ hôi, do đó điện trở của ngYời giảm. Thời gian tác dụng của dòng điện càng lâu, điện trở của ngYời càng giảm xuống vì da càng bị nóng, mồ hôi ra càng nhiều và vì những biến đổi điện phân trong cơ thể con ngYời. Điện áp đặt vào ngYời cũng có ảnh hYởng rất nhiều đến điện trở của ngYời. Khi điện áp tăng lên thì điện trở của ngYời giảm xuống vì ngoài hiện tYợng điện phân nói trên còn có hiện tYợng chọc thủng. Với lớp da mỏng, hiện tYợng chọc thủng đã có thể xuất hiện ở điện áp 10 30V. NhYng nói chung ảnh hYởng của điện áp thể hiện rõ rệt nhất ứng với trị số điện áp từ 250V trở lên. $%7%7%!G.H!I>!:=+'!516+!J(/!+'CD1! NhY đã phân tích ở trên ta thấy rằng, nguy hiểm đối với ngYời là do dòng điện chạy qua ngYời. Qua kết quả phân tích các tai nạn về điện đã xảy ra trên thực tế chúng ta rút ra đYợc tác dụng của dòng điện đối với cơ thể con ngYời nhY sau (bảng 1 1). Bảng 1-1 Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể ngYời Dòng điện (,:) Dòng điện xoay chiều tần số 50 60 % B Dòng điện một chiều 0,6 ữ1,5 Bắt đầu thấy tê ngón tay Không có cảm giác 2ữ3 Ngón tay tê rất mạnh Không có cảm giác 5ữ7 Bắp thịt tay co lại và rung Đau nhY kim đâm và thấy nóng 8ữ10 Tay khó rời vật mang điện nhYng có thể rời đYợc, ngón tay, khớp tay, bàn tay cảm thấy đau. Nóng tăng lên rất mạnh 20ữ25 Tay không thể rời vật mang điện, đau tăng lên. khó thở. Nóng tăng lên và bắt đầu có hiện tYợng co quắp 50ữ80 Hô hấp bị tê liệt, tim đập mạnh Rất nóng, các bắp thịt co quắp, khó thở 90ữ100 Hô hấp bị tê liệt, kéo dài 3 giây thì tim bị tê liệt và ngừng đập. Hô hấp bị tê liệt Từ bảng 1-1 thấy rằng, với một trị số dòng điện nhất định, sự tác dụng của nó vào cơ thể con ngYời hầu nhY không thay đổi. ở tần số 50 - 60 H Z , dòng điện xoay chiều an toàn đối với ngYời phải bé hơn 10 ,:, còn với dòng điện một chiều phải bé hơn 50 ,:. $%7%K%!G,D1!'1/+!516+!'1L0! Khi thời gian dòng điện chạy qua ngYời tăng lên, do ảnh hYởng của phát nóng, lớp sừng trên da có thể bị chọc thủng làm cho điện trở của ngYời giảm xuống, do đó dòng điện qua ngYời sẽ tăng lên và càng nguy hiểm. 7 Khi dòng điện qua ngYời trong thời gian ngắn thì tính chất nguy hiểm phụ thuộc vào nhịp đập của tim. Mỗi chu kỳ co giãn của tim kéo dài độ 1 giây, trong chu kỳ đó có khoảng 0,1 giây tim nghỉ làm việc (giữa trạng thái co và giãn). ở thời điểm này tim rất nhạy cảm với dòng điện qua nó. Nếu thời gian dòng điện qua ngYời lớn hơn 1 giây thì thế nào cũng trùng với thời điểm tim nghỉ nói trên. Thí nghiệm cho thấy rằng, dù dòng điện lớn (gần bằng 10A) đi qua ngYời mà không gặp thời điểm nghỉ của tim cũng không có nguy hiểm gì. Căn cứ vào những lý luận trên chúng ta có thể giải thích tại sao ở các mạng điện cao áp nhY 110 kV, 35 kV, 10 kV, 6 kV, tai nạn do điện gây ra ít dẫn đến trYờng hợp tim ngừng đập hay ngừng hô hấp. Với điện áp cao, dòng điện xuất hiện trYớc khi ngYời chạm vào vật mang điện, nạn nhân chYa kịp chạm vào vật mang điện thì hồ quang đã phát sinh và dòng điện qua rất lớn (có thể đến vài ampe). Dòng điện này tác động rất mạnh vào ngYời và gây cho cơ thể ngYời một phản xạ phòng thủ rất mãnh liệt. Kết quả là hồ quang bị dập tắt ngay (hoặc chuyển sang bộ phận dẫn điện bên cạnh), dòng điện chỉ tồn tại trong thời gian khoảng vài phần của giây. Với thời gian ngắn nhY vậy rất ít khi làm tim ngừng đập hay hô hấp bị tê liệt. ở chỗ bị đốt cháy sẽ sinh ra một lớp hữu cơ cách điện của thân ngYời, chính lớp này ngăn cách dòng điện qua ngYời một cách hiệu quả. Tuy nhiên, ta không nên kết luận điện áp cao không nguy hiểm vì dòng điện qua ngYời trong trong thời gian ngắn nhYng có thể đốt cháy nghiêm trọng hay làm chết ngYời. $%7%M%!ECD+'!51!9</!:=+'!516+!J(/!+'CD1! NgYời ta đo phân lYợng dòng điện qua tim để đánh giá mức độ nguy hiểm của các con đYờng dòng điện qua ngYời. Phân lYợng dòng điện qua tim theo các con đYờng dòng điện qua ngYời cho trong bảng 1-2. Bảng 1-2 ĐYờng dòng điện qua ngYời Phân lYợng dòng điện qua tim (%) Từ chân qua chân 0,4 Từ tay qua tay 3,3 Từ tay trái qua chân 3,7 Từ tay phải qua chân 6,7 ĐYờng đi của dòng điện từ chân qua chân là ít nguy hiểm nhất. Song nếu vì hốt hoảng, ngYời ngã ra, mạch điện thay đổi chuyển thành các trYờng hợp sau nguy hiểm hơn. $%7%N%!GO+!I>!:=+'!516+! Tần số dòng điện xoay chiều cũng có ảnh hYởng nhiều đến tai nạn về điện. Qua nghiên cứu thấy rằng, với tần số 50 60 % B # là nguy hiểm hơn cả. Tần số càng cao càng ít nguy hiểm. Tần số trên 500.000 % B không giật nhYng có thể gây bỏng. $%7%P%!QR1!0.CD+'!S(+'!J(/+,! Nhiệt độ và đặc biệt là độ ẩm cũng có ảnh hYởng đến điện trở của ngYời và các vật cách điện, do đó cũng làm thay đổi dòng điện qua ngYời. 8 / 0.# / $ # # / C# *D, # *D, # EF!"#CGH!#0I! # #0JK!"#C=09 # %&!'#( ) L . Dòng điện phân tán trong đất. Quan hệ giữa điện thế của các điểm trong vùng có dòng điện chạy trong đất. 1-3. HIN TNG DềNG IN TN TRONG T IN P TIP XC, IN P BC $%K%$%!!T16+!0CU+'!:=+'!516+!0V+!0.B+'!5W0! Trong tất cả các thiết bị điện, giữa phần có điện và các bộ phận nối đất, các bộ phận ngYời có thể chạm vào đều đYợc ngăn cách với nhau bằng chất cách điện. Khi lớp cách điện bị chọc thủng, phần mang điện tiếp xúc với phần nối đất và có dòng điện đi từ mạng điện xuống đất qua chỗ nối đất. Với giả thiết đất là đồng nhất và đẳng hYớng, dòng điện chạy trong đất sẽ phân bố đều, nghĩa là mật độ dòng điện tại những điểm cách chỗ dòng điện đi vào đất một khoảng . tính bằng công thức: 2 2 x I J d = (1-1) trong đó : C - dòng điện tại chỗ chạm đất, . khoảng cách tính từ chỗ chạm đất đến điểm đang xét. Dòng điện trong đất gây nên một điện trYờng có thể xem là đều. Do đó, điện áp giáng trên một lớp đất dày 5. cách điểm chạm đất một khoảng . tính theo công thức: 2 2 x dxI dU d = (1-2) trong đó là điện trở suất của đất, ,. Từ đó suy ra thế tại một điểm A cách điểm chạm đất một khoảng x bằng: x I x dx I dUUU d xx d AA 22 2 ==== (1-3) Theo biểu thức (1-3) ta có thể biểu diễn đYợc điện thế của các điểm xung quanh vật nối đất khi có dòng điện chạy vào đất nhY hình 1- 4. Càng xa vật nối đất, điện thế càng giảm. Thực tế cho thấy, 68% điện áp rơi trong phạm vi 1,, 24% từ 1, đến 10,, cách xa vật nối đất 20, trên thực tế thế bằng không. Khi đi vào đất, dòng điện bị điện trở của đất cản trở, điện trở này gọi là điện trở tản hay gọi tắt là điện trở nối đất. Điện trở nối đất chính là điện trở của khối đất có thể tích bằng 1/2 hình cầu có tâm là chỗ nối đất, bán kính bằngg 20,. Nếu bỏ qua điện trở rất nhỏ của dây dẫn nối đất, điện trở nối đất tính nhY sau: d d d I U r = (1-4) 9 Trị số điện trở của đất phụ thuộc vào chất đất và thời gian đo. $%K%7%!E16+!8X!01YX!SZ9! Khi ngYời chạm vào vật mang điện, giữa tay và chân ngYời có một điện áp đặt vào ngYời (xem hình 1-4), gọi là điện áp tiếp xúc. Dòng điện qua ngYời trong trYờng hợp này bằng: ng ng ng R U I = (1-5) trong đó / 0. - điện áp tiếp xúc, 1 !" - điện trở của ngYời. Càng đứng xa chỗ nối đất thì điện áp tiếp xúc càng lớn. $%K%K%!E16+!8X![C?9! Nếu ngYời đi vào vùng đất trong đó có dòng điện chạy qua thì giữa hai chân ngYời có một điện áp, gọi là điện áp bYớc. / $ = 1 - 2 trong đó: / $ - điện áp bYớc, 1 , 2 thế tại chân thứ 1và chân thứ 2. Từ hình vẽ 1-4 ta thấy rằng, càng đi vào gần vật nối đất thì điện áp bYớc càng lớn. DYới tác dụng của điện áp bYớc, dòng điện đi qua ngYời là: chng ng ng RR U I 2+ = (1-6) trong đó 1 4' là điện trở dYới chân ngYời. Khi điện áp bYớc khoảng 100 đến 250V, các cơ bắp của ngYời bị co quắp, ngYời có thể bị ngã và sơ đồ mạch điện thay đổi gây nguy hiểm cho ngYời. Để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho ngYời, khi xảy ra chạm đất cấm ngYời đến gần chỗ chạm đất 4 ữ 5, (đối với thiết bị trong nhà) và 8 ữ 10, đối với thiết bị ngoài trời. $%K%M%!E16+!8X!9,B!X,\X! NhY đã biết ở trên, ở tần số 50 - 60 H Z , trị số dòng điện xoay chiều an toàn đối với ngYời phải bé hơn 10 mA, còn đối với dòng điện một chiều phải bé hơn 50 mA. Việc xác định trị số dòng điện qua ngYời trong nhiều trYờng hợp không làm đYợc vì điện trở ngYời là một đại lYợng không cố định, nó thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Do vậy xác định giới hạn an toàn cho ngYời không dựa vào dòng điện an toàn mà phải theo điện áp cho phép. Dùng điện áp cho phép rất thuận lợi vì với mỗi mạng điện điện áp tYơng đối ổn định. Điện áp cho phép (còn gọi là điện áp an toàn) là điện áp mà trong điều kiện làm việc nếu ngYời có chạm vào thì dòng điện qua ngYời không vYợt quá mức độ nguy hiểm đến tính mạng của ngYời. Cần nhớ rằng, hiện nay về phYơng diện kỹ thuật ngYời ta phân ra điện áp cao và điện áp thấp, nhYng điện áp thấp ở đây không có nghĩa là an toàn đối với ngYời. Theo cách phân biệt trên, thiết bị điện áp thấp là thiết bị mà điện áp của bất cứ một dây nào của hệ thống này đối với đất đều bé hơn 250 V. Thực tế cho thấy, điện áp của máy hàn bé hơn 65 V nhYng vẫn có hiện tYợng điện giật chết ngYời. 10 U I ng R ng %&!'#* ) ( . NgYời chạm vào hai cực của mạng điện Điều kiện môi trYờng xung quanh nhY bụi, độ ẩm, nhiệt độ, có ảnh hYởng rất lớn đến sự nguy hiểm về điện. Theo quy định về an toàn điện, xí nghiệp đYợc chia thành ba loại sau: M8#!"'GHN#80#!"O<#'GP,9 Đó là các xí nghiệp, phân xYởng có chỗ làm việc khô ráo (độ ẩm tYơng đối 60%), không nóng (nhiệt độ 30 0 C), sàn nhà làm bằng vật liệu không dẫn điện (gỗ khô ráo, rải nhựa, ), không có bụi dẫn điện. M8#!"'GHN#!"O<#'GP,. Đó là những xí nghiệp, phân xYởng ẩm (độ ẩm tYơng đối > 75%) khi làm việc bình thYờng, độ ẩm có thể đạt đến bão hoà (có lúc đến 100%), những xí nghiệp khô ráo nhYng đôi khi có ẩm, có bụi dẫn điện, sàn nhà làm bằng vật liệu dẫn điện (đất, bê tông, ), những nơi có nhiệt độ cao (thYờng xuyên > 30 0 C) . M8#!"'GHN#CQ4#$GH0#!"O<#'GP,. Đó là các xí nghiệp có từ hai yếu tố của xí nghiệp nguy hiểm trở lên, ví dụ vừa ẩm và sàn nhà lại làm bằng vật liệu dẫn điện, hoặc vừa rất ẩm lại vừa có hơi hoặc khí kiềm ăn mòn da, Tuỳ thuộc vào loại xí nghiệp mà mức điện áp cho phép ứng dụng đối với các thiết bị điện để đảm bảo an toàn có khác nhau. Theo quy định về an toàn, đối với các xí nghiệp không nguy hiểm, mạng điện dùng để thắp sáng chung, các dụng cụ cầm tay, đYợc sử dụng điện áp không quá 220 V. Đối với các xí nghiệp nguy hiểm và đặc biệt nguy hiểm, đèn thắp sáng tại chỗ cho phép sử dụng điện áp không quá 36 V. Đối với đèn chiếu sáng cầm tay trong các xí nghiệp nguy hiểm và đặc biệt nguy hiểm chỉ đYợc sử dụng điện áp không quá 36 V, còn trong những trYờng hợp đặc biệt nguy hiểm cho ngYời ví dụ làm việc trong lò, trong thùng bằng kim loại, chỉ đYợc sử dụng điện áp không quá 12 V. CHNG 2 Phân tích điều kiện an toàn khi tiếp xúc với mạng điện ! 2-1. PHN TCH V AN TON TRONG MNG IN N GIN Ta coi mạng điện đơn giản là các mạng điện một chiều hay xoay chiều một pha. Trong các mạng điện này, không kể là có nối đất hay không nối đất, trYờng hợp nguy hiểm nhất là khi ngYời chạm vào cả hai cực của mạng điện có điện áp U (hình 2-1). Dòng điện qua ngYời sẽ có trị số lớn nhất và bằng: ng ng R U I = (2-1) với 1 !" là điện trở của ngYời. TrYờng hợp này thYờng xảy ra khi công nhân sửa chữa đYờng dây có điện áp. Khi đó một tay đang làm việc trên một cực, tay kia (hoặc đầu, tai, vai, ) chạm phải cực khác. Khi đó, dù ngYời có đứng trên ghế cách điện, thảm cách điện, .v.v. 11 Hình 2 - 2 . NgYời chạm vào một dây của mạng điện đơn giản cách điện với đất (a) và sơ đồ thay thế (b). 2 1 R 2 R ng R 1 I ng U U R ng R 2 R 1 2 1 I ng +R # $R # cũng không có tác dụng giảm đYợc dòng điện qua ngYời. Song trong thực tế, ngYời chạm phải hai cực nhY vậy là rất ít, hầu hết các tai nạn về điện xảy ra là trYờng hợp ngYời chỉ chạm vào một cực của mạng điện. Lúc này tính chất nguy hiểm lại liên quan chặt chẽ đến tình trạng làm việc của mạng đối với đất (mạng có nối đất hay không nối đất). Ta lần lYợt xét từng trYờng hợp cụ thể sau: 7%$%$%!Q2+'!516+!989,!516+!3?1!5W0! Hình 2-2 biểu diễn một mạng điện đơn giản cách điện với đất. ở đây / - điện áp giữa hai cực của mạng điện, 1 * S#1 * - điện trở cách điện của dây dẫn 1 và 2 đối với đất. Giả sử ngYời đứng trên đất và chạm vào dây dẫn 1. Để tính ta có thể vẽ sơ đồ thay thế nhY hình 2 - 2b. Từ sơ đồ thay thế trên ta dễ dàng tính đYợc dòng điện qua ngYời : ( ) 2121 1 RRRRR R UI ng ng ++ = (2-2) TrYờng hợp R 1 = R 2 = R cđ (điện trở cách điện của mạng đối với đất), ta có: cdng ng RR U I + = 2 (2-3) Từ công thức (2-2) và (2-3) ta thấy rằng, điện trở cách điện của mạng điện có ảnh hYởng rất lớn đến dòng điện qua ngYời. Nếu R cđ đủ lớn có thể giảm đYợc dòng điện qua ngYời !" đến mức an toàn. Khi biết dòng điện an toàn qua ngYời cho phép !"4N , ta có thể xác định đYợc trị số cần thiết của điện trở cách điện để đảm bảo an toàn cho ngYời nhY sau: ng ngcp ctcd R I U R 2 . = (2-4) ThYờng khi tính toán ngYời ta lấy 1 !" = 800 ữ1000 ; !"4N = 8ữ10,: (khi f = 50% T ). Vậy điều kiện để đảm bảo an toàn là: #######################################################1 4C # #1 4C940 # 12 1 R 1 R ng R S R 0 I ng U %&!'#* ) L9 Sơ đồ thay thế khi ngYời chạm vào dây dẫn 1 của mạng điện một dây %&!'#*) Mạng điện một dây dẫn . 1 R 1 R ng I ng U R 0 R S I 0 Nếu lấy 1 !" #= 1000 và !"94N = 10 ,: ta tính đYợc R cđ để đảm bảo an toàn đối vớicác mạng điện là: Mạng điện áp / = 127U thì 1 4C (D9VDD Mạng điện áp / = 220U thì 1 4C *D9DDD Đối với mạng điện này, trYờng hợp nguy hiểm nhất là khi ngYời chạm vào dây dẫn 1 trong lúc dây dẫn 2 bị chạm đất (R 2 = 0), dòng điện qua ngYời có trị số lớn nhất và ta lại trở về công thức (2-1). Cần chú ý là, tất cả các công thức trên ta đều tính toán với trYờng hợp nguy hiểm nhất, tức là coi điện trở sàn dYới chân ngYời bằng 0. Song thực tế R S có một trị số nhất định nào đó tuỳ thuộc vào vật liệu làm sàn nhà, độ ẩm, Đôi khi chỗ làm việc còn trải thảm cách điện, ngYời làm việc còn đi giầy cách điện, Khi đó R S khá lớn và ta có: ( ) cdSng ng RRR U I ++ = 2 (2-5) Rõ ràng là R S tăng thì làm giảm !" #xuống khá nhiều. Vì vậy, để tăng thêm điều kiện an toàn khi làm việc, nơi làm việc phải khô ráo, có trải thảm cách điện, ngYời làm việc phải đi giầy cách điện, Đó là các biện pháp an toàn rất có hiệu quả, tránh đYợc nguy hiểm cho ngYời khi chạm phải một cực của mạng điện. 7%$%7%!Q2+'!516+!9]!+>1!5W0! /^!!Q2+'!516+!_`0!:-)!:a+! Mạng điện một dây dẫn (hình 2-3) là mạng điện chỉ dùng một dây để dẫn điện đến nơi tiêu thụ, còn dây dẫn về lợi dụng các đYờng ray, đất (mạng điện của các máy hàn điện, mạng điện tàu điện, ). ở hình 2-3 : R 0 - điện trở nối đất của mạng điện, R 1 - điện trở cách điện của dây 1 với đất, U - điện áp của mạng điện. Khi ngYời đứng dYới đất và chạm vào dây dẫn 1, ta có thể vẽ sơ đồ thay thế để tính toán nhY hình 2-4. Từ sơ đồ thay thế ta xác định đYợc dòng điện qua ngYời bằng: ( ) ( ) 0101 1 RRRRRR R UI Sng ng +++ = (2-6) TrYờng hợp mạng thực hiện nối đất tốt thì R 0 0, ta có: Sng ng RR U I + (2-7) NhY vậy, dòng điện qua ngYời tăng lên. Nguy hiểm nhất là khi nối đất tốt (R 0 0), sàn lại ẩm Yớt, không có thảm cách điện, giầy cách điện (R S 0), khi đó ta lại trở về công thức (2-1). [...]... sang mạng có U < 1000 V nếu các mạng này nối đất chung Đối với lưới điện có U 35kV, điểm trung tính ít khi trực tiếp nối đất, thường cách điện hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang Khi nối đất qua cuộn dập hồ quang, về 16 mặt an toàn nó có tác dụng giảm được dòng điện đi qua chỗ chạm đất, do đó giảm được điện áp giáng quanh chỗ chạm đất Nói tóm lại, đứng về mặt an toàn mà xét, lưới trung tính cách điện. .. có điện dung nên đã được nạp điện tích trước khi bị cắt khỏi nguồn, hoặc có thể có điện áp cảm ứng sinh ra do ảnh hưởng của tĩnh điện hay trường điện từ của những đường dây tải điện ở gần 2.3.1.nh hưởng của điện dung lưới điện Khi đường dây đã cắt khỏi nguồn, do đường dây có điện dung nên trên đường dây vẫn còn một điện áp Điện áp do điện tích dư gây nên không chỉ phụ thuộc vào thông số của mạng điện. .. đã cắt điện 2.3.2.nh hưởng của tĩnh điện và trường điện từ Như chúng ta đã biết, khi một dây dẫn có điện áp thì tích luỹ điện tích Một dây dẫn khác được cô lập và nằm gần đó sẽ có hiện tượng cảm ứng điện làm xuất hiện một điện áp nơi dây dẫn cô lập Một dòng điện chạy trong dây dẫn tạo nên một trường điện từ xung quanh nó Các vật dẫn điện nằm trong trường đó đều chịu cảm ứng và sinh ra một sức điện động... dòng điện qua người là bé nhất Khi trung tính cách điện với đất, dòng điện chạm đất một pha bé hơn nhiều so với khi trung tính nối đất trực tiếp vì điện trở cách điện đã hạn chế dòng điện nói trên (theo biểu thức 6-19) Song nếu trung tính cách điện, khi cách điện bị hỏng, điện áp xâm nhập ra vỏ và các phần bằng kim loại bình thường không mang điện, điện áp này sẽ tồn tại rất lâu (do bảo vệ rơle, cầu... 3Rng + Rcd (2-13) Trong trường hợp này, dòng điện qua người khi chạm phải một pha của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào điện trở của người Rng và điện trở cách điện Rcđ của mạng đối với đất Nếu Rcđ đủ lớn có thể giảm Ing đến mức an toàn Trường hợp này thường xảy ra trong các mạng điện áp thấp (mạng có điện áp dưới 1000V), có chiều dài đường dây ngắn nên điện dung đối với đất nhỏ không đáng kể + Trường... biết được trị số điện dung C12, điện 17 C12 t 0 Hình 2-10 Đường cong chỉ sự phụ thuộc ing = f(t) áp ở thời điểm ban đầu U0, cho một trị số điện trở người Rng nào đấy, chúng ta xây dựng được quan hệ giữa ing với thời gian t như hình vẽ 2-10 Khi điện dung của đường dây càng lớn, trị số điện tích tàn dư càng cao (Q = CU), dòng điện qua người duy trì càng lâu, trị số trung bình của dòng điện tác dụng vào... tiếp Về mặt an toàn thì nối đất trực tiếp có lợi là khi chạm đất một pha trong mạng, bảo vệ rơ le cắt ngay mạch điện sự cố, giảm thời gian tồn tại của điện áp giáng quanh chỗ chạm đất và chỗ nối đất, do đó giảm xác suất nguy hiểm đối với người làm việc gần đó Nhược điểm của nối đất trực tiếp trung tính là dòng điện ngắn mạch chạm đất lớn làm cho điện áp giáng trên điện trở nối đất lớn Điện áp này có... vào thời điểm cắt mạch điện Điện áp này có thể có trị số bằng hai lần biên độ hay hơn nữa Nếu người đứng cách điện với đất mà chạm vào hai cực của đường dây đã cắt điện thì sẽ có dòng điện qua người: t ing U0 R C U0 I ng = e (2-18a) I = ng 12 Rng max R ng 2C12 ở đây : U0 - điện áp dư của đường dây ứng với thời điểm khi người chạm vào mạng điện, V, Rng - điện trở người, , C12 - điện dung giữa các dây... là điện áp dây và điện áp pha của mạng điện Song trong thực tế, trường hợp như vậy là rất hiếm Tai nạn thường gặp là do người chạm phải một pha (80-83%) Khi đó mức độ nguy hiểm phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng làm việc của điểm trung tính của mạng điện Ta lần lượt xét từng trường hợp cụ thể sau: 2.2.1 Mạng điện có trung tính cách điện Ta xét mạng điện 3 pha trung tính cách điện như hình 2-6, có điện. .. vì khi điện trở cách điện lớn và điện dung của dây dẫn bé thì khi người chạm phải một pha đỡ nguy hiểm hơn (điện áp đặt lên người nhỏ hơn điện áp pha) Song cần chú ý rằng đối với mạng điện cao áp thì dù người chạm vào pha nào cũng đều nguy hiểm Mạng điện áp thấp ( U < 1000V) Đối với mạng điện này, tình trạng làm việc của điểm trung tính cần phải đảm bảo sao cho khi người chạm phải một pha, dòng điện . rằng, điện trở cách điện của mạng điện có ảnh hYởng rất lớn đến dòng điện qua ngYời. Nếu R cđ đủ lớn có thể giảm đYợc dòng điện qua ngYời !" đến mức an toàn. Khi biết dòng điện an toàn. đất (mạng điện của các máy hàn điện, mạng điện tàu điện, ). ở hình 2-3 : R 0 - điện trở nối đất của mạng điện, R 1 - điện trở cách điện của dây 1 với đất, U - điện áp của mạng điện. Khi. phải theo điện áp cho phép. Dùng điện áp cho phép rất thuận lợi vì với mỗi mạng điện điện áp tYơng đối ổn định. Điện áp cho phép (còn gọi là điện áp an toàn) là điện áp mà trong điều kiện làm