đề tài: an toàn điện

Hình 1.2 b: Nguyên nhân gây tại nạn điện do người chạm giữa vào một dây pha trong mạng điện ba pha trung tính cách điện với đất 5.. NGUYÊN NHÂN GÂY RA TAI NẠN VỀ ĐIỆN VÀ TÁC DỤNG CỦA DÒN

GVHD: PGS-TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT

SVTH: LÊ QUANG LONG

MSSV: 41001755

Phần Nhận Xét, Đánh Giá Của Thầy :

TP Hồ Chí Minh, ngày 8, tháng 12, năm 2013

L I N H K I Ệ N V À

S Ự L Ắ P R Á P

ĐỀ TÀI: AN TOÀN ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU……… 3

DANH MỤC HÌNH……… 4

DANH MỤC BẢNG……… 6

CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ AN TOÀN ĐIỆN 7

1.NGUYÊN NHÂN GÂY RA TAI NẠN VỀ ĐIỆN VÀ TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ NGƯỜI : 7

1.1Nguyên nhân gây tai nạn về điện : 7

1.2Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người: 12

3.NHỮNG YẾU TỐ CHÍNH XÁC ĐỊNH TÌNH TRẠNG NGUY HIỂM CỦA ĐIỆN GIẬT: 12

3.1Điện trở của người: 13

3.2Cường độ dòng điện qua người : 15

3.3Thời gian điện giật : 17

3.4Đường đi của dòng điện qua người : 17

3.5Tần số dòng điện: 18

3.6Môi trường xung quanh: 19

CHƯƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ AN TOÀN 20

1.BIỆN PHÁP TỔ CHỨC : 20

1.1YÊU CẦU ĐỐI VỚI NHÂN VIÊC LÀM VIỆC TRỰC TIẾP VỚI THIẾT BỊ ĐIỆN: 20

1.2TỔ CHỨC LÀM VIỆC: 20

2.BIỆN PHÁP KỸ THUẬT: 20

2.1CHỐNG TIẾP XÚC ĐIỆN TRỰC TIẾP: 21

2.2CHỐNG TIẾP XÚC GIÁN TIẾP VÀO ĐIỆN: 23

2.3CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐIỆN TRỰC TIẾP VÀ GIÁN TIẾP KHÔNG CẦN NGẮT MẠCH : 32

MỤC LỤC

Ngày nay nhu cầu sử dụng điện đang trở nên phổ biến Để đảm bảo vận hành lưới điện và các thiết bị trong hệ thống điện được hiệu quả và an toàn thì cần thiết phải đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn điện.” An toàn điện “ là đề tài khá rộng và phổ biến, tuy nhiên ở đây tôi chỉ trình bày những vấn đề cơ bản nhất về an toàn điện và các biện pháp đảm bảo an toàn điện Trong bài tiểu luận này , tôi trình hai chương chính trong an toàn điện là :

Chương 1 : Những khái niệm cơ bản về an toàn điện

Chương 2: Các biện pháp bảo vệ an toàn

Trong tiểu luận này , tôi đã tham khảo các tiêu chuẩn an toàn của IEC , các tài liệu, giáo trình an toàn điện của Ths Phan Thị Thu Vân- đại học Bách Khoa thành phố

Hồ Chí Minh

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS-TS Nguyễn Hoàng Viêt là người đã tận tình hướng dẫn và bổ sung nhưng thiểu sót trong quá trình làm đề tài này

Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp VP10VT đã chia sẽ kinh nghiệm và hổ trợ tinh thần trong suốt quá trình học tập để tôi có thể hoàn thành tốt đề tài này

LỜI NÓI ĐẦU

1 Hình 1.1 a : Nguyên nhân gây tại nạn điện do người tiếp xúc giữa một dây pha và một dây trung tính

2 Hình 1.1 b : Nguyên nhân gây tại nạn điện do người tiếp xúc giữa hai dây pha

3 Hình 1.2 a: Nguyên nhân gây tại nạn điện do người chạm giữa vào một dây pha trong mạng điện ba pha trung tính nối đất

4 Hình 1.2 b: Nguyên nhân gây tại nạn điện do người chạm giữa vào một dây pha trong mạng điện ba pha trung tính cách điện với đất

5 Hình 1.3: Sự phụ thuộc của điện áp bước và điện áp tiếp xúc vào khoảng cách từ chỗ người đứng đến chỗ dây chạm đát

6 Hình 1.4 : Phân bố điện thế của các điểm trên mặt đất

7 Hình 1.6: Sự phóng điện ở đường dây cao thế

8 Hình 1.7: Hồ quang điện

9 Hình 2.1.1: Sơ đồ thay thế tương đương điện trở người

10 Hình 2.1.2 : Sự phụ thuộc của điện trở người vào áp lực tiếp xúc

11 Hình 2.1.3: Sự phụ thuộc điện trở người vào điện áp ứng với các thời gian tiếp xúc khác nhau (0,015s và 3s)

12 Hình 2.2: Phạm vi ảnh hưởng sinh học của dòng Ing theo biên độ và thời gian

tồn tại

13 Hình 2.3 :Sự nguy hiểm khi thời điểm dòng điện chạy qua tim trùng với pha

T của chu trình tim

14 Bảng 2.4 : Đường đi của dòng điện ảnh hưởng đến tỷ lệ dòng qua tim

15 Hình 2.5 : Đồ thị giới hạn nguy hiểm I=f(f)

DANH MỤC HÌNH

16 Hình 2.1.2: Mô hình nguyên lý RCD 1 pha

17 Hình2.2.1a : Sơ đồ nối đất TN-S

18 Hình 2.2.1b : Sơ đồ nối đất TN-C

19 Hình 2.2.1c : Sơ đồ nối đất TN-C-S

20 Hình 2.2.2 : Sơ đồ nối đất TT

21 Hình 2.2.3a : Sơ đồ nối đất IT

22 Hình 2.2.3b: Sơ đồ kiểm tra chạm mass trong mạng IT

29 Hình 2.3.2b: Điện áp thấp đƣợc lấy từ máy biến áp

30 Hình 2.3.2a :Sơ đồ mạng PELV

31 Hình 2.3.1 : Sơ đồ mạng SELV

1 Bảng 2.1: Điện trở người phụ thuộc trạng thái của da

2 Bảng 2.2: Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người

DANH MỤC BẢNG

CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ AN TOÀN ĐIỆN

1 NGUYÊN NHÂN GÂY RA TAI NẠN VỀ ĐIỆN VÀ TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ NGƯỜI :

1.1 Nguyên nhân gây tai nạn về điện :

Phân tích các tai nạn điện thấy rằng, các nguyên nhân gây tai nạn về điện

là do :

1.Người tiếp xúc với một dây pha và dây trung tính ở vị trí lớp cách điện bị hỏng:

Trường hợp này điện áp đặt vào người là điện áp pha : Ung =UP (hình 1.1a)

2.Người tiếp xúc với hai dây pha khác nhau ở vị trí lớp cách điện bị hỏng: Lúc này điện áp đặt vào người là điện áp dây : Ung =Ud = 3UP (hình 1.1b)

3.Người đứng trên mặt đất (không cáh 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 trường hợp hình 1.2a, dòng điện qua

người 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 người xuống đất và về nguồn qua

các điện trở cách điện (Rcđ) của dây dẫn nối với

đất

4 Điện giật do điện áp bước Ub:

 Khi một dây dẫn bị đứt và chạm

đất ( hoặc vỏ thiết bị có nối đất bị

chạm 1 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 ra xa điểm

chạm đất Ở ngoài phạm vi 20m

thì có thể xem như điện thế tại đó

bằng 0 Đường phân bố điện thế

có dạng hình hypecbol (hình

1.3) Nếu người đi vào vùng đất

mà trong đó có dòng điện chạy

qua thì giữa hai chân người có

một điện áp ,gọi là điện áp bước

(Ub) Dưới tác dụng của

điện áp bước, dòng điện đi

từ chân nọ qua người sang

chân kia gây ra tai nạn

điện giật

 Điện áp bước có giá trị

phụ thuộc vào độ lớn của

bước chân người, khoảng

 Trên hình 1.4 vẽ sự phân bố thế của các điểm trên mặt đất lúc có pha chạm đất (do dây dẫn 1pha rớt chạm đất hay cách điện một pha của thiết bị điện bị chọc thủng )

 Ta biết điện áp đối với đất ở chổ trực tiếp chạm đất là :

Điện áp của các điểm trên mặt đất đối với đất ở cách xa chổ chạm đất từ 20m trở lên có thể xem bằng không

Những vòng tròn đồng tâm (hay chính xác hơn là các mặt phẳng mà tâm điểm là chỗ chạm đất chính là các vòng tròn cân) đẳng thế

Khi người đứng trên mặt đất gần chổ chạm đất thì hai chân người

thường ở hai vị trí khác nhau cho nên người sẽ bị một điện áp nào đó tác dụng lên đó là điện áp bước Điện áp bước là điện áp giữa hai chân người đứng trong vùng có dòng chạm đất Gọi Ub là điện áp bước

ta có : Ub =Uch1 – Uch2

Trong đó : Uch1, Uch2 là điện áp đặt vào hai chân người

Hay nếu chân thứ nhất đứng ở vị trí cách điểm chạm đất là x còn chân thứ hai

ở vị trí (x+a) thì :

Trong đó: a là độ dài khoảng bước của chân người, thường lấy a = 0,8 m

Từ công thức trên ta thấy càng xa chỗ chạm đất thì điện áp bước càng bé (khác với điện áp tiếp xúc) Ở khoảng cách xa chỗ chạm đất 20m trở lên có thể xem điện

áp bước bằng không

suất của đất là ρ=104 Ohm Thì điện áp bước đặt vào người khi người đứng cách

 Từ 4÷5 m đối với thiết bị trong nhà

 Từ 8÷10 m đối với thiết bị ngoài trời

Người ta không tiêu chuẩn hoá điện áp bước nhưng không nên cho rằng điện

áp bước không nguy hiểm đến tính mạng con người Dòng điện qua hai chân người thường ít nguy hiểm nhưng với trị số lớn ( trên 100V) thì các bắp cơ của người có thể bị co rút làm người ngã xuống và lúc đó sơ đồ nối điện sẽ thay đổi nguy hiểm hơn

5.Điện giật do điện áp tiếp xúc Utx: Khi người chạm vào vật mang điện, giữa tay

và chân người có một điện áp đặt vào người ( hình 1.3) gọi là điện áp tiếp xúc Dòng điện chạy qua người trong trường hợp này bằng :

Trong đó : Ung =Utx là điện áp tiếp xúc

Rng là điện trở người

Điện áp tiếp xúc phụ thuộc vào khoảng cách y từ chỗ người đứng tới chỗ nối đất (

y càng lớn thì Utx càng lớn ), phụ thuộc vào điện áp của mạng (Umạng càng lớn thì

Utx càng lớn )

6.Phóng điện do điện áp cao: Đối với

đường dây cao áp hay điện áp cao, khi

người đến gần, mặt dù chưa tiếp xúc trực

tiếp, nhưng ở khoảng cách đủ nhỏ thì sẽ

có hiện tượng phóng điện do cao áp

Dòng điện đi qua cơ thể rất lớn và gây ra

tai nạn nghiêm trọng,

Hình 1.6: Sự phóng điện ở đường dây cao thế

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 … thì

hồ quang sẽ phát sinh Nhiệt độ của tia

hồ quang rất lớn (3000÷60000C) và nếu

người 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 hủy

hoại do bỏng nặng, vết thương do hồ

quang gây ra thường sâu và khó chữa trị

8.Tai nạn cũng có thể xảy ra khi người tiếp xúc với các phần tử đã được cắt điện

ra khỏi nguồn nhưng vần còn điện tích (do điện dung) Trường hợp này thường xảy

ra đối với đường dây cao áp trên không, cáp ngầm cao áp hoặc hạ áp, tuy đã cắt điện nhưng vẫn còn điện áp do điện dung của đường dây gây nên Để tránh tại nạn, người ta dùng tiếp đất di động để nối đất đường dây sau khi đã ngắt điện, sau đó mới tiếp xúc vào dây

Như vậy: Phần lớn các trường hợp tai nạn về điện xảy ra do chạm phải vật dẫn điện hoặc vật có điện áp xuất hiện bất ngờ và thường xảy ra đối với người 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 chưa tốt, do

Hình 1.7: Hồ quang điện

quy phạm quy định về kỹ thuật an toàn, kết quả là thao tác, vận hành thiết bị không đúng quy trình,…

1.2 Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người:

Khi người tiếp xúc mới mạng điện sẽ có dòng điện chạy qua người và người sẽ chịu tác dụng của dòng điện Có thể chia tác dụng của dòng điện đối với cở thể người thành hai loại:

1 Tác dụng kích thích: Phần lớn các trường hợp chết vì điện giật là do tác dụng kích thích của dòng điện gây nên Đặc điểm của nó là dòng qua người

bé (25÷100mA) , điện áp đặt vào người không lớn lắm, thời gian dòng điện qua người tương đối ngắn ( vài giây) Khi người mới chạm vào điện, vì điện trở người còn lớn, dòng điện qua người bé, tác dụng của nó chỉ làm bắp thịt tay, ngón tay co quắp lại Nếu nạn nhân không rời khỏi vật mang điện thì dòng điện qua người sẽ dẫn tăng lên Hiện tượng co quắp càng tăng Thời gian tiếp xúc với vật mang điện càng lâu càng nguy hiểm vì người không còn khả năng rời khỏi vật mang điện, dãn đén tê liệt tuần hoàn và hô hấp Một đặc điểm của tác dụng kích thich là không thấy rõ chỗ dòng điện vào người và người bị nạn không có thương tích

2 Tác dụng gây chấn thương: Tác dụng gây chấn thương thường xảy ra khi người tiếp xúc với điện áp cao Khi người đến gần vật mang điện(6kV hay lớn hơn), tuy chưa chạm phải, nhưng vì điện áp cao sinh ra hồ quang điện, dòng điện hồ quang chạy qua người tương đối lớn Do phản xạ tự nhiên của người rất nhanh, ngay lúc ấy người có khuynh hướng tránh xa vật mang điện, kết quả là hồ quang chuyển qua vật nối đất gần đấy, vì vậy dòng điện qua người trong thời gian rất ngắn, tác dụng kích thích không đưa đến tê liệt tuần hoàn và hô hấp, nhưng người bị nạn có thể bị chấn thương hoặc chết

tố: trị số của dòng điện giật (cường độ dòng điện), loại dòng điện, điện trở của cơ

thể người, đường đi của dòng điện qua cơ thể người, thời gian tác dụng của dòng

điện, môi trường xung quanh và tình trạng sức khỏe của con người

3.1 Điện trở của người:[1]

 Cơ thể người có thể xem như một điện trở Lớp sừng trên da (dày

khoảng 0.05-0.2mm ) có điện trở suất lớn nhất, xương cũng có điện trở tương đối lớn, còn thịt và máu có điện trở bé Khi người tiếp xúc vào vật mang điện, nếu da khô ráo và không có thương tích gì thì điện trở của người có thể lên đến 10.000 hay 100.000 Ohm Nếu mất lớp sừng trên

da thì điện trở của người còn 600÷800 Ohm

Bảng 2.1: Điện trở người phụ thuộc trạng thái của da

 Qua nghiên cứu rút ra một số kết luận cơ bản về giá trị điện trở cơ thể người như sau:

Điện trở cơ thể người là một đại lượng không thuần nhất Thí nghiệm cho thấy dòng điện đi qua người và điện áp đặt vào có sự lệch pha Sơ đồ thay của điện trở người có thể biểu diển bằng hình

vẽ sau:

Hình 2.1.1: Sơ đồ thay thế tương đương điện trở người

Trang 14 tài liệu [1]

Vì thành phần điện dung rất bé nên trong tính toán thường bỏ qua

 Điện trở của người luôn luôn thay đổi trong một phạm vi rất lớn từ vài chục

ngàn Ω đến 600Ω Trong tính toán thường lấy giá trị trung bình là 1000Ω

Khi da bị ẩm hoặc khi tiếp xúc với nước hoặc do mồ hôi đều làm cho điện

trở người giảm xuống

 Điện trở của người phụ thuộc vào

áp lực và diện tích tiếp xúc Áp lực

và diện tích tiếp xúc càng tăng thì

điện trở người càng giảm Sự thay

đổi này rất dễ nhìn thấy trong vùng

áp lực nhỏ hơn 1kG/cm2 (hình

2.1.2)

Hình 2.1.2 : Sự phụ thuộc của điện trở người vào áp lực tiếp xúc

kG/cm2

 Điện trở người phụ thuộc điện áp đặt

vào vì ngoài hiện tượng điện phân còn

có hiện tượng chọc thủng Khi điện áp

đặt vào 250V lúc này lớp da ngoài cùng

mất hết tác dụng nên điện trở người

giảm xuống rất thấp

Hình 2.1.3: Sự phụ thuộc điện trở

người vào điện áp ứng với các thời gian

tiếp xúc khác nhau (0,015s và 3s)

Đường đi của dòng điện tay – tay

- Đường đi của dòng điện tay - chân

3.2 Cường độ dòng điện qua người :

 Như đã phân tích ở trên ta thấy rằng, cường độ dòng điện là một yếu tố ảnh hưởng đến mức độ nguy hiểm của dòng điện qua người Qua kết quả phân tích các tai nạn về điện đã xảy ra trên thực tế chúng ta rút ra được tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người như sau :

Bảng 2.2: Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người (Trang 45- Giáo trình An Toàn Điện của ThS Phạm Thị Thu Vân- Đại học Bách

Khoa tp HCM)

 Tiêu chuẩn IEC 479-1 xác định phạm vi vùng tác hại của dòng điện qua người theo quan hệ biên độ Ing/thời gian tồn tại , trong đó mô tả các ảnh hưởng về mặt sinh học trong từng vùng theo đồ thị sau:

Hình 2.2: Phạm vi ảnh hưởng sinh học của dòng Ing theo biên độ và thời gian tồn tại Trang 44 [2] ( theo tiêu chuẩn IEC 479-1) Trên hình 2.2: Vùng 1 : người chưa có cảm giác bị điện giật

Vùng 2: bắt đầu thấy tê

Vùng 3:bắp thịt bị co rút

Vùng 4:mất ý thức – choáng hoặc ngất

Đường cong C1: Giới hạn trường hợp chưa ảnh hưởng tới nhịp tim

Đường cong C2:Giới hạn trường hợp 5% bị ảnh hưởng tới nhịp tim ( nghẹt tâm thất)

Đường cong C3: giới hạn trường hợp 50% bị ảnh hưởng tới nhịp tim

Hiện tượng nghẹt tâm thất làm tim không hoạt động bình thường được và do đó làm ngừng quá trình tuần hoàn máu khiến nạn nhân có thể chết sau thời gian ngắn

3.3 Thời gian điện giật :

 Khi thời gian dòng điện chạy qua người tăng lên, do ảnh hưởng của dòng điện → phát nóng, lớp sừng trên da có thể bị chọc thủng làm cho điện trở của người bị giảm xuống, do đó dòng điện qua người sẽ tăng lên và càng nguy hiểm

 Khi thời gian tác dụng của dòng điên càng lâu thì xác suất trùng hợp với thời điểm chạy qua tim với pha T (là pha dể thương tổn nhất của chu trình tim) tăng lên Hay nói một cách khác trong mỗi chu kỳ của tim kéo dài độ một giây có 0,4s tim nghỉ làm việc (giữa trạng thái co và giãn) ở thời điểm này tim rất nhạy cảm với dòng điện đi qua nó

Hình 2.3 :Sự nguy hiểm khi thời

điểm dòng điện chạy qua tim trùng

với pha T của chu trình tim

a Điện tâm đồ của người khoẻ

b Đặc tính phụ thuộc giữa xác

suất xảy ra tai nạn và thời điểm dòng

điện chạy qua tim

3.4 Đường đi của dòng điện qua người :

Đây là yếu tố có mức độ ảnh hưởng đến sự nguy hiểm của nạn nhân nhiều nhất vì nó quyết định lượng dòng điện đi qua tim hay cơ quan tuần hoàn của nạn nhân

Các thí nghiệm trên động vật cho thấy :

Đường đi của Ing Tỷ lệ Ing qua tim

tai nạn về điện Qua các

nghiên cứu cho thấy , tần số