Bài Giảng An Toàn Điện

CÁC KHÁI NIỆM CHUNGKhi làm việc với các thiết bị điện chúng ta cần phải quan tâm đến việc an toàn của người và thiết bị. Nó phải đảm bảo cho các giá trị danh định cho phép khi sử dụng.Thực tế cho thấy khi chạm vào các vật mang điện áp, người có bị tai nạn hay không phụ thuộc vào độ lớn của dòng điện đi qua thân người.

Trang 1

An toàn điện

• Chương 1 Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể con người

• Chương 2 Cấp cứu người bị điện giật

• Chương 3 Những khái niệm cơ bản về an toàn điện

• Chương 4 Phân tích an toàn trong mạng điện đơn giản

• Chương 5 Phân tích an toàn trong mạng điện 3 pha

• Chương 6 Bảo vệ nối đất

• Chương 7 Bảo vệ nối dây trung tính

• Chương 8 Sự nguy hiểm khi điện áp cao xâm nhập sang điện áp thấp

• Chương 9 Bảo vệ chống sét

• Chương 10 Những vấn đề ảnh hưởng của trường điện từ ở tần số cao, tần số công nghiệp và đề phong tĩnh điện

Trang 2

04/23/24 2

Chương 1 TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI

CƠ THỂ NGƯỜI

CÁC KHÁI NIỆM CHUNG

Khi làm việc với các thiết bị điện chúng ta cần phải quan tâm đến việc an toàn của người và thiết bị Nó phải đảm bảo cho các giá trị danh định cho phép khi sử dụng

Thực tế cho thấy khi chạm vào các vật mang điện áp, người

có bị tai nạn hay không phụ thuộc vào độ lớn của dòng điện

đi qua thân người

Trang 3

CƠ THỂ NGƯỜI

• Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể con người

Tác dụng nhiệt:

Q = 0,24I2Rt

• Khi có dòng điện chạy qua bất kỳ vật gì đêu gây ra nhiệt độ

• Tạo ra hồng quang (tử ngoại, hồng ngoại) gây ảnh hưởng tới thần kinh

Trang 4

04/23/24 4

CƠ THỂ NGƯỜI

• Kích thích tế bào thần kinh làm tim ngừng đập.

• Bị điện giật dưới 1 phút  khả năng cứu sống: 90%

• Bị điện giật dưới 6 phút  khả năng cứu sống: 20%

• Bị điện giật từ 12 phút trở lên  khả năng cứu sống: 0%

Trang 5

CƠ THỂ NGƯỜI

Các yếu tố xác định mức nguy hiểm của tai nạn điện

• Thân thể người gồm da, thịt, xương, thần kinh, máu,… tạo

thành Điện trở người là một đại lượng rất không ổn định và không chỉ phụ thuộc vào trạng thái sức khỏe của cơ thể từng lúc mà còn phụ thuộc vào môi trường xung quanh, điều kiện tổn thương…

• Điện trở người luôn thay đổi trong một giới hạn rất lớn Khi da

ẩm hay do tiếp xúc trực tiếp với nước bên ngoài hoặc do mồ hôi thoát ra đều làm điện trở giảm xuống

• Mặt khác, nếu da người bị ấn mạnh vào các điện cực, điện

Trang 6

04/23/24 6

CƠ THỂ NGƯỜI

Các yếu tố xác định mức nguy hiểm của tai nạn điện

Khi có dòng điện đi qua người, điện trở thân người giảm đi, điều này có thể giải thích là dòng điện đi vào thân người, da bị đốt nóng, mồ hôi thoát ra và làm điện trở giảm xuống

Các trị số điện trở của con người: trong cơ thể con người có:

• R bắp thịt = 3700 Ω/cm2

Trang 7

Ảnh hưởng của trị số dòng điện giật.

• Với một trị số dòng điện nhất định thì sự tác dụng của nó vào

cơ thể người hầu như không thay đổi

• Khi phân tích về tai nạn do điện giật không nên nhìn đơn

thuần theo trị số dòng điện mà phải xét đến môi trường, hoàn cảnh xảy ra tai nạn và phản xạ của cơ thể nạn nhân

• Khi có dòng điện chỉ vào khoảng 5 – 10mA đã làm chết người đối với dòng xoay chiều, còn dòng 1 chiều tương ứng là

50mA

Trang 8

• Thời gian tác động của dòng điện vào cơ thể người rất quan trọng và biểu hiện dưới nhiều hình thái khác nhau Thời gian tác dụng càng lớn thì càng nguy hiểm Với dòng điện lớn,

mạnh đi qua người thì chỉ 0,1 0,2s đã có thể gây chết

người

• Ảnh hưởng đến điện trở của người: Thời gian tác dụng càng lâu, điện trở người càng giảm do lớp da bị nóng dần và lớp sừng bị chọc thủng càng nhiều, tác hại càng tăng lên

Trang 9

• Khi thời gian tác dụng ngắn thì sự nguy hiểm phụ thuộc vào nhịp đập của tim: Chu kỳ co giãn của tim kéo dài 1 giây, trong

đó có 0.4 giây tim nghỉ làm việc (giữa co và giãn) và ở thời điểm này tim rất nhạy cảm với dòng điện đi qua nó Nếu thời gian dòng qua người lớn hơn 1 giây thì thế nào cũng trùng với thời điểm này Thí nghiệm thấy rằng nếu dòng lớn

(khoảng 10A) mà không gặp thời điểm này thì cũng không

nguy hiểm gì

Trang 10

Đường đi của dòng điện giật

• Dòng đi từ tay sang tay có 3,3% dòng tổng đi qua tim

• Dòng đi từ tay phải sang chân có 6,7% dòng tổng qua tim

• Dòng đi từ chân sang chân có 0,4% dòng tổng qua tim

• Đường đi của dòng điện có ý nghĩa quan trọng vì lượng dòng điện qua tim hay cơ quan hô hấp phụ thuộc vào cách tiếp xúc của người với mạch điện

• Dòng điện phân bố tương đối đều trên cơ lồng ngực

Trang 11

Đường đi của dòng điện giật

• Dòng đi từ tay phải tới chân có phân lượng qua tim nhiều

nhất vì phần lớn dòng qua tim theo trục dọc mà trục này nằm trên đường từ tay phải tới chân

• + Dòng từ chân sang chân không gây nguy hiểm lớn nhưng không có nghĩa là không nguy hiểm vì khi ta bị điện áp bước (từ chân tới chân), các bắp thịt, cơ của chân sẽ co rút lại làm

ta ngã xuống và sơ đồ nối điện sẽ khác đi, gây nguy hiểm

Trang 12

Trạng thái sức khỏe của con người.

• Khi bị điện giật, ảnh hưởng của dòng điện lên cơ thể người còn phụ thuộc vào tình trạng sức khỏe người lúc đó Sốc điện

rõ nét ở người mệt mỏi, say rượu, phụ nữ và trẻ em nhạy

cảm hơn ở nam giới Người bị đau tim và suy nhược nhạy

cảm hơn

Trang 13

Chương 2 XỬ LÝ, CẤP CỨU NGƯỜI BỊ ĐIỆN GIẬT

 Khi thấy người bị tai nạn điện giật, bất cứ ai cũng phải có

trách nhiệm tìm mọi biện pháp để cứu người bị nạn

 Việc xử lý, cấp cứu càng tiến hành nhanh thì tỷ lệ nạn nhân được cứu sống càng cao

 Theo thống kê, trong 1 phút nếu nạn nhân được tách ra khỏi nguồn điện và được cấp cứu kịp thời thì tỷ lệ cứu sống 98%, nhưng nếu để đến 6 phút tỷ lệ này chỉ là 10%

 Việc sử lý, cấp cứu người bị điện giật đúng cách cần thực

hiện theo 2 bước cơ bản:

 Tách nạn nhân ra khỏi nguồn điện, và

 Cấp cứu nạn nhân ngay sau khi tách ra khỏi nguồn điện

Trang 14

04/23/24 14

2.1 PHƯƠNG PHÁP TÁCH NẠN NHÂN RA KHỎI NGUỒN ĐIỆN

Trang 15

2.2 PHƯƠNG PHÁP CẤP CỨU NGƯỜI BỊ ĐIỆN GIẬT

Trang 16

04/23/24 16

CẤP CỨU NGƯỜI BỊ ĐIỆN GIẬT

Phương pháp hô hấp nhân tạo kiểu nằm sấp

• Đặt nạn nhân nắm sấp, nắm nghiêng sang một phía Người cấp cứu ngồi lên mông và quỳ hai đầu gối ép và hai bên sườn, xòe hai tay đặt lên lưng phía dưới xương sườn cụt Dùng sức nặng toàn thân đưa người về phía trước, ấn hai bàn tay xuống theo nhịp thở miệng đếm1.2.3…đều đặn, rồi lai ngả người về phía sau tay không xê dịch, miệng vẫn đếm đều

1.2.3 Người cứu phải bìng tĩnh, kiên trì liên tục đến khi nạn nhân tự thở được hoặc có lệnh của y, bác sỹ mới thôi

Trang 17

Phương pháp hô hấp nhân tạo kiểu nằm ngửa

• Đặt nạn nhân nắm ngửa, lấy quần áo kê dưới lưng cho đầu hơi ngửa và giữ cho lưỡi khỏi tụt vào Người cứu quỳ hai đầu gối cách xa đầu nạn

nhân 20-30cm, cầm hai cẳng tay nạn nhân từ từ dưa hai tay lên phía trên đầu sao cho hai tay gần trạm vao nhau, giữ ở vị trí này 2-3 s Rồi đưa hai tay nạn nhân xuống lấy sức mình ép lên hai khuỷu tay nạn nhân vào lồng ngực của họ Cần lám cho đều và miệng đếm đều 1.2.3 cho lúc hít

vào(đưa tay lên) và đếm 1.2.3… cho lúc thở ra(đưa tay xuống)

• Chú ý: Những người bị gẫy tay không làm phương pháp này được

• Ngưới phải làm liên tục đến khi nạn nhân thở được hoặc có lệnh của y bác sỹ mới thôi

Trang 18

04/23/24 18

Phương pháp hà hơi thổi ngạt

• Đặt nạn nhân nắm ngửa, đầu hơi ngửa về phía sau, hai tay duỗi thẳng Đặt một miếng gạc lên miệng nạn nhân, hít không khí đấy lồng ngực rối ghé mốm thổi mạn vào mốm nạn nhân(một tay bịt mũi, một tay đỡ cằm)

Cứ 1 phút thổi 10 lần Trong khi đó một người đứng cạnh làm động tác xoa tim Lấy hai bàn tay chống lên nhau và đặt váo lống ngực bên trái nạn nhân(phía có tim) vừa án vừa day nhịp nháng khoảng 60-80 lần trong 1 phút Cứ ấn 5-6 lần thì thổi 1lần

• Phương pháp náy có hiệu quả cao và được áp dụng rộng rãi

• Ngưới phải làm liên tục đến khi nạn nhân thở được hoặc có lệnh của y bác sỹ mới thôi

Trang 19

Chương 3 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Trang 20

Kh ác

• HQ điện

• Xuất hiện trong

KV điện trường mạnh

Trang 22

04/23/24 22

Chạm vào thanh cái

Trang 23

TIẾP XÚC GIÁN TIẾP

Trang 25

3.1.3 Số liệu thống kê tai nạn điện

Số liệu thống kê tai nạn điện

Trang 26

04/23/24 26

3.2 TÁC DỤNG CỦA DềNG ĐIỆN

Khi ng ời tiếp xúc với các phần tử có điện áp (kể cả tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp), sẽ có dòng điện chạy qua cơ thể, các bộ phận của cơ thể phải chịu tác động nhiệt, điện phân và tác dụng sinh học của dòng điện làm rối loạn, phá huỷ các bộ phận này, có thể dẫn đến tử vong.

a) Tác động về nhiệt: của dòng điện đối với cơ thể ng ời thể hiện qua hiện t ợng gây

bỏng, phát nóng các mạch máu, dây thần kinh, tim, não và các bộ phận khác trên cơ thể dẫn đến phá huỷ các bộ phận này hoặc làm rối loạn hoạt động của chúng khi dòng

điện chạy qua.

b) Tác động điện phân: của dòng điện thể hiện ở sự phân huỷ các chất lỏng trong cơ

thể, đặc biệt là máu, dẫn đến phá vỡ các thành phần của máu và các mô trong cơ thể.

c) Tác động sinh học: của dòng điện biểu hiện chủ yếu qua sự phá huỷ các quá trình

điện - sinh, phá vỡ cân bằng sinh học, dẫn đến phá huỷ các chức năng sống.

Mức độ nguy hiểm của dòng điện đối với cơ thể ng ời tuỳ thuộc vào trị số của dòng

điện, loại dòng điện (dòng điện một chiều hoặc dòng điện xoay chiều) và thời gian duy trì dòng điện chạy qua cơ thể (IEC 60479-1)

Trang 27

Standard IEC 60479-1 Time/current zones defining the effects of AC current

(15 Hz to 100 Hz)

• Vùng 1: Cảm nhận

• Vùng 2: Cảm thấy khó chịu

• Vùng 3: Co các cơ, b (10 mA) let-go threshold

• Vùng 4: Rung cơ tim, c1(30 mA)

b -c1: nhịp tim 0 % c1 -c2: tăng nhịp tim < 5 % c2 -c3: tăng nhịp tim < 50 %

Trang 28

04/23/24 28

Standard IEC 60479-1: Ngưỡng dòng điện tới hạn

(Critical current thresholds)

Tim ngừng đập

Tim đập mạnh - Ngưỡng RCT

Nghẹt thở Bắt đầu co cơ - Ngưỡng buông nhả

Có cảm giác nhói nhẹ - Ngưỡng cảm nhận

Dßng ®iÖn xoay chiÒu: I cp = 10 mA

Dßng ®iÖn mét chiÒu: I cp = 50 mA

Trang 29

3.3 ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC & TỔNG TRỞ CƠ THỂ NGƯỜI

điện áp giữa hai điểm trên đ ờng

đi của dòng điện qua cơ thể ng ời

(hay chính là điện áp đặt lên cơ

thể ng ời khi ng ời tiếp xúc điện) th

ờng là giữa tay với tay hoặc giữa

tay và chân

Trang 31

3.3.3 Điện áp tiếp xúc cho phép Utxcp

Trang 33

Khi TBĐ có dòng chạm vỏ, đường dây điện đứt rơi xuống đất,… tại chỗ chạm đất sẽ có dòng điện tản vào trong đất Dòng điện này tản ntn vào trong đất? Để trả lời câu hỏi này là một vấn đề hết sức phức tạp, nhưng có thể hình dung một cách đơn giản: Xét TH dòng điện này tản vào trong đất thông qua một bán cầu kim loại có bán kính r0 chôn sát mặt đất Với giả thiết:

• Môi trường chôn điện cực có điện trở suất ρ là thuần nhất

• Dòng điện chạm đất Iđ đi từ tâm bán cầu toả vào trong đất theo đường bán kính

3.5 HIỆN TƯỢNG DÒNG ĐIỆN TẢN VÀO TRONG ĐẤT

Trang 34

ρ.I Jdx

ρ.I dx

x

1 2π

ρ.I du

U U

x 2 d

x

x x

Trang 35

3.5 HIỆN TƯỢNG DÒNG ĐIỆN TẢN VÀO TRONG ĐẤT

ρR

ρ.I r

2

ρ.I U

U U

U

0

d x

d chan

tay tx

Trang 36

04/23/24 36

3.5 HIỆN TƯỢNG DềNG ĐIỆN TẢN VÀO TRONG ĐẤT

3.5.4 Điện ỏp tiếp xỳc U b

Từ CT ta thấy rằng càng đứng

xa chỗ dòng điện chạm đất (điện

cực nối đất) điện áp b ớc càng có

a) (x

2

.a

ρ.I a)

x ( 2

ρ.I x

2

ρ.I U

- U

a x x

Trang 37

Chương 2 PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG MẠNG ĐIỆN ĐƠN

GIẢN

4.1 KHÁI NIỆN CHUNG

- Khái niệm về mạng điện đơn giản

- Phân loại mạng điện đơn giản

+ Theo điện dung có: Mạng điện dung nhỏ và

mạng điện dung lớn

+ Theo chế độ làm việc có: Mạng nối đất và

mạng cách điện với đất.

- Góc độ chạm điện dẫn đến mất an toàn điện

trong các mạng đơn giản có thể do chạm

điện trực tiếp hoạc gán tiếp.

ĐƠN GIẢN

Trang 38

4.2.1 Mạng 2 dây cách điện với đất

* Như vậy, mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào:

- Điện áp của mạng U

- Điện trở cơ thể người Rng

- Điện trở cách điện của mạng Rcđ

R R

U.R I

I 

Trang 39

4.2.3 Mạng 2 dây có 1 dây nối đất

• TH chạm vào dây không nối đất: Ung ≈ U

• TH chạm vào dây nối đất: Ungmax = 5%U

* Chú ý:

- Khi dây 1 chạm vào dây 2 và tiết diện 2 dây như

nhau thì Ungmax = 0,5U

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

I lv

Trang 40

04/23/24 40

4.3.2 Chạm vào 1 cực của đường dây xoay chiều đang vận hành

2 ng

2 2 ng

R C 4

1

CU I







Trang 41

4.3 PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN

CÓ ĐIỆN DUNG LỚN

4.3.1 Sự nguy hiểm của điện tích tàn dư

a Người chạm vào 2 cực của đường dây đã cắt điện:

12

ng C R t





Trang 42

04/23/24 42

Câu hỏi và bài tập ôn tập chương 4

nhỏ?

lớn?

nhỏ trong các trường hợp người chạm vào:

Và cho biết người có nguy hiểm không trong từng trường hợp, giải thích?

Biết: - Mạng điện có điện áp U = 220V;

- Điện trở cách điện Rcđ = 30 k;

trường hợp người chạm vào:

– Đồng thời 2 dây: dây pha và dây nối đất (dây trung tính)?

– Dây pha?

Và cho biết người có nguy hiểm không trong từng trường hợp, giải thích?

Biết: - Mạng điện có điện áp U = 220V, f =50Hz ;

Trang 43

5.* Hãy xác định dòng điện qua người khi người chạm vào dây trung tính của mạng điện 1 pha nước ta trong các trường hợp:

– Chỗ chạm cách nguồn điện 1 khoảng L1 = 30m?

– Chỗ chạm ở ngay điểm đấu với phụ tải?

– Chỗ chạm cách nguồn điện 1 khoảng L1 = 30m trong khi mạng xảy ra ngắn mạch tại phụ tải?

– Chỗ chạm ở ngay điểm đấu với phụ tải khi dây trung tính bị đứt tại đầu nguồn?

– Chạm khi dây pha bị đứt?

* Cho biết người có nguy hiểm không trong các trường hợp trên, giải thích? * So sánh mức độ nguy hiểm khi chạm điện trong các trường hợp trên?

Biết rằng:

- Mạng điện có điện áp U = 220V, f =50Hz; dùng dây đồng mềm M22,5 (r0 =

Trang 44

04/23/24 44

6. Hãy xác định dòng điện qua người khi người chạm đường dây tải điện cao áp tại thời điểm vừa cắt ra khỏi nguồn có chiều dài 1km kể từ nguồn đến chỗ chạm điện trong trường hợp:

– Chạm vào một dây?

– Chạm vào cả hai dây?

Biết: - Điện áp giữa 2 dây tại thời điểm t = 1s người chạm điện là 6kV;

- Giả thiết điện dung giữa 2 dây và 2 dây với đất cùng bằng 0,3F/km.

- Điện trở người Rng = 1,5k

7. Hãy xác định dòng điện qua người khi người chạm vào hai cực của một tụ điện ngay sau khi cắt ra khỏi lưới điện?

Biết: - Điện áp giữa 2 cực tại thời điểm t = 0,5s người chạm điện là 3kV;

- Giả thiết điện dung của tụ bằng 3F.

8. Hãy xác định dòng điện qua người khi người chạm vào một dây của mạng điện 2 dây cách điện với đất cấp điện cho 1 phụ tải đang làm việc cách nguồn 500m?

Biết: - Điện áp nguồn 6kV, f = 50Hz;

- Chỗ chạm điện: tại điểm đấu với phụ tải

- Giả thiết điện dung giữa các dây với đất bằng nhau và bằng 0,3F/km.

- Điện trở người Rng = 1,5k.

Trang 45

Chương 5 PHÂN TÍCH AN TOÀN

TRONG MẠNG ĐIỆN BA PHA

5.1 KHÁI NIỆN CHUNG

 Khái niệm về mạng điện 3 pha

 Mạng được dùng rộng rãi trong công nghiệp

 Phân loại mạng điện 3 pha

- Theo cấp điện áp:

- Theo chế độ làm việc của trung tính:

 Các tình huống chạm điện dẫn đến tai nạn điện giật:

- Chạm trực tiếp: 1 pha; 2 pha; 3 pha

- Chạm gián tiếp: Thường 1 pha bị hỏng cách điện → nên có

Trang 46

U.g I

Trang 47

5.2.2 Mạng hạ áp U ≤ 1kV:

5.2 PHÂN TÍCH AN TOÀN KHI NGƯỜI CHẠM VÀO 1 PHA TRONG MẠNG ĐIỆN 3 PHA TT CÁCH ĐIỆN VỚI ĐẤT

cd ng

P ng

R R

U I



 3 3

5.2.3 Mạng cao áp U > 1kV: ng

ng

3 CU I

Trang 48

04/23/24 48

5.3.1 Đối với mạng cao áp:

Việc nối đất trung tính chủ yếu bởi lý do kinh tế

5.3.2 Đối với mạng hạ áp:

• Việc nối đất trung tính chủ yếu với lý do an toàn cho người và thiết bị.

• Có thể so sánh tổng hợp dưới góc độ an toàn giữa mạng TT nối đất với mạng TT cách điện

ở bảng sau:

5.3 PHÂN TÍCH AN TOÀN KHI NGƯỜI CHẠM VÀO 1 PHA

TRONG MẠNG ĐIỆN 3 PHA TT NỐI ĐẤT

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	2,27 MB