Bài giảng an toàn điện chương 1 ths nguyễn công tráng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Bài giảng mơn học AN TỒN ĐIỆN Giảng viên: ThS Nguyễn Cơng Tráng Email : congtrang0810@gmail.com Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2011 GV: Nguyễn Cơng Tráng NỘI DUNG: C1: Các khái niệm an tồn điện C2: Tai nạn điện tiếp xúc C3: Các biện pháp an tồn C4: Nối đất C5: Bảo vệ chống sét C6: Sự nguy hiểm điện áp cao xâm nhập vào điện áp thấp C7: Biện pháp kỹ thuật an tồn điện C8: Tổ chức an tồn điện sơ cứu người bị điện giật GT: Giáo trình An tồn điện, Phan Thị Thu Vân, ĐH Bách khoa Tp HCM 2 Giáo trình An tồn điện, Quyền Huy Ánh, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM GV: Nguyễn Cơng Tráng Chương CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ AN TOÀN ĐIỆN I KHÁI NIỆM CHUNG GV: Nguyễn Cơng Tráng Hiện tượng điện giật (electric shock): - Xảy có dòng điện chạy qua thể người, làm ảnh hưởng tới chức thần kinh, tuần hoàn, hô hấp gây bò nguy hiểm đến tính mạng - Điều kiện điện giật : I KHÁI NIỆM CHUNG GV: Nguyễn Cơng Tráng Vật dẫn điện : vật liệu cho phép Electron dòch chuyển qua chòu tác dụng trường tónh điện Ví dụ nước , đồng , sắt , nhôm Cơ thể người vật dẫn điện Vật cách điện : vật liệu không cho phép Electron dòch chuyển qua Ví dụ nhựa ,sứ , gỗ , không khí , chân không I KHÁI NIỆM CHUNG GV: Nguyễn Cơng Tráng Các dạng tiếp xúc a Tiếp xúc trực tiếp : Xảy người chạm vào dây dẫn trần mang điện trạng thái làm việc bình thường Nguyên nhân: Do bất cẩn, vô tình, lắp đặt sai b Tiếp xúc gián tiếp: Xảy người chạm vào vật xuất điện áp bất ngờ hư hỏng cách điện Nguyên nhân: Do rò điện vỏ kim loại thiết bò, kết cấu công trình, rò điện sàn nhà, tường… GV: Nguyễn Cơng Tráng I KHÁI NIỆM CHUNG Các số liệu thống kê tai nạn điện Các yếu tố liên quan Theo cấp điện áp: U ≤ 1000 V U > 1000 V Tỉ lệ bò điện giật 76,4% 23,6% Theo trình độ điện: Nạn nhân thuộc nghề điện: 42,2% Nạn nhân chuyên môn điện: 57,8% I KHÁI NIỆM CHUNG Các số liệu thống kê tai nạn điện Theo dạng bò điện giật: - Chạm trực tiếp vào điện: + Do vô tình, không công việc yêu cầu tiếp xúc + Do công việc yêu cầu tiếp xúc với dây dẫn + Đóng điện nhầm lúc tiến hành sửa chữa, kiểm tra GV: Nguyễn Cơng Tráng 55.9% 6,7% 25.6% 23.6% - Chạm gián tiếp vào phận kim loại thiết bò bò chạm vỏ: + Lúc thiết bò không nối đất 22,2% + Lúc thiết bò có nối đất 0.6% - Chạm vào vật kim loại có mang điện áp tường, vật cách điện, nhà 20,1% - Bò chấn thương hồ quang sinh lúc thao tác thiết bò (đóng mở cầu dao, FCO ) 1.2% I KHÁI NIỆM CHUNG GV: Nguyễn Cơng Tráng Nguyên nhân xảy tai nạn điện: - Do trình độ tổ chức, quản lý công tác lắp đặt, xây dựng, sửa chữa công trình điện chưa tốt - Do vi phạm qui trình kỹ thuật an toàn, đóng điện có người sửa chữa (quên đóng dao tiếp đất an toàn), thao tác vận hành thiết bò điện không qui trình - Tai nạn điện thường xảy cấp U 1000V (Ví dụ nạn nhân nằm gần dây điện trung cao lưới điện) Cần khẩn cấp báo cho ngành điện để họ cắt nguồn liên quan 10 III CÁC TÁC HẠI KHI CÓ DÒNG ĐIỆN ĐI QUA NGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng Hiện tượng nghẹt tâm thất làm tim không hoạt động bình thường làm ngừng trình tuần hoàn máu khiến người ta chết sau thời gian ngắn 12 III CÁC TÁC HẠI KHI CÓ DÒNG ĐIỆN ĐI QUA NGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng Đánh giá tác dụng dòng điện thể người Ingười (mA) 0,6 - 1,5 2-3 5-7 - 10 20 - 25 50 – 80 90 – 100 Tác hại người Điện AC(50-60 Hz) Điện DC Bắt đầu thấy tê Tê tăng mạnh Bắp thòt bắt đầu co Tay khó rời vật có điện Tay không rời vật có điện, bắt đầu khó thở Tê liệt hô hấp, tim bắt đầu đập mạnh Nếu kéo dài với t ≥ s tim ngừng đập Chưa có cảm giác Chưa có cảm giác Đau bò kim châm Nóng tăng dần Bắp thòt co rung Tay khó rời vật có điện & khó thở Hô hấp tê liệt 13 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng Biên độ dòng điện qua người (Ing): Ingười lớn, nạn nhân bò nguy hiểm, khả bò tổn thương nặng tử vong cao.Có thể viết biểu thức tính I người sau: Ing Zng Tổng ng trở người (Zng ): Zng tạo thành từ thể người gồm lớp da tiếp xúc bên thành phần thể thòt, máu, mỡ, xương, dòch v v Sơ đồ thay Zng sau: 14 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI Tổng ng trở người (Zng ): GV: Nguyễn Cơng Tráng R2 / R1 R3 X C2 X C1 Z da R2 Z phân thể X C3 Z da Zda >>> Z phần thể : da có lớp sừng f = 50 – 60HZ : XC → ∞ => Zng ≈ Rng Thông thường: 15 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng Tổng ng trở người (Zng ): Rng phụ thuộc vào: - Tình trạng sức khỏe - Môi trường xung quanh - Độ ẩm lớp da chỗ tiếp xúc với điện - Thời gian tồn - Điện áp tiếp xúc - Áp suất tiếp xúc -… 16 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng Tổng ng trở người (Zng ): Sự phụ thuộc Rng vào U tiếp xúc theo báo cáo IEC 479 R người(Ω) Utx (V) da mỏng & ẩm da ẩm bình thường da khô 25 1750 3250 6100 50 1450 2625 4375 75 1250 2200 3500 100 1200 1875 3200 125 1125 1625 2875 220 1000 1350 2125 700 750 1100 1550 1000 V 700 1050 1500 Các giá trò khác 650 750 850 5% dân số 50% dân số 45% dân số 17 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng Ảnh nh hưởng ng đường ng dòng ng điện qua người: i: - Đây yếu tố có mức độ ảnh hưởng đến nguy hiểm nạn nhân nhiều đònh lượïng dòng điện qua tim hay quan tuần hoàn nạn nhân - Đường Ingười Tay – thân – tay Tay phải – thân – chân Tay trái – thân – chân Chân – thân – chân % Ingười qua tim 3,3% 3,7% 6,7% 0,4% 18 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI I giohannguyhiem (mA) Ảnh nh hưởng ng tần số 90 80 70 60 50 40 30 20 10 GV: Nguyễn Cơng Tráng DO = f(F) Đồ THI thò IIgioihannguyhiem giới hạn nguy hiểm theo f 80 50 50 20 20 12 10 10 50 60 100 500 1000 Tan so F (Hz) Ở tần số điện công nghiệp (50-60 (Hz)) mức độ phá hủy tế bào, đặc biệt tế bào có liên quan đến tim hô hấp lớn, trò số dòng nguy hiểm giới hạn bé Vậy: Igiới hạn ≤ 10 mA 19 V HIỆN TƯNG DÒNG ĐI VÀO ĐẤT GV: Nguyễn Cơng Tráng Hiện tượng dòng điện đất (Iđất) tăng điện đất (GPR _ Ground Potential Rise) xảy khi: ƒ Khi dây pha bò đứt rơi xuống đất ƒ Khi thiết bò điện bò chạm vỏ hư hỏng cách điện, vỏ thiết bò nối đất qua điện trở tiếp đất Rđ => Trong trường hợp này, dòng điện cố chạy vò trí chạm đất điện cực nối đất, tỏa môi trường đất chung quanh để trở nguồn qua điện cực nối đất khác Iđ Rnđ 20 GV: Nguyễn Cơng Tráng V HIỆN TƯNG DÒNG ĐI VÀO ĐẤT Độ tăng điện áp (GPR) điểm có tọa độ x ≠ ∞ so với chỗ có dòng Iđ vào đất : ấtmax x Sự phân bố độ tăng điện đất chung quanh chỗ có Iđ vào có dạng hình vẽ Đường đẳng ấtx x Iđất x Vx4 < Vx3 < Vx2 < Vx1 x4 > x3 > x2 > x1 21 VI ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC (Utx = Utouch) GV: Nguyễn Cơng Tráng - Utx điện áp giáng lên thể người hai điểm khác (taychân, tay-tay, v.v) người tiếp xúc vào vật xuất điện áp bất ngờ tượng hư hỏng cách điện phần tử có liên quan mạch điện - Vậy: y: Utx = Vtay – Vchân Utx = Vtay – Vtay Utx = Vchân – Vchân 22 VII ĐIỆN ÁP BƯỚC (Ub = Ustep) GV: Nguyễn Cơng Tráng - Điện áp bước (Ub) điện áp giáng chân người người vào vùng đất có điện Iđ Rđ A x B a Trong đó: x : khoảng cách từ chỗ dòng vào đất đến chân người a : khoảng cách bước chân - Lưu ý: Điện áp Ub = trường hợp sau: + Khi x → 20m + Khi người đứng hai chân hai điểm đường đẳng + Khi người đứng chụm hai chân lại (a → 0) 23 VIII ĐIỆN ÁP CHO PHÉP (Ucp= ULimit) GV: Nguyễn Cơng Tráng - Ucp mức điện áp giới hạn mà tiếp xúc, người không bò nguy hiểm đến tính mạng - Ucp sử dụng tính toán thiết kế nhằm đảm bảo giới hạn mức độ an toàn - Ucp phụ thuộc tiêu chuẩn quốc gia, điều kiện khách quan môi trường tần số nguồn điện 24 VIII ĐIỆN ÁP CHO PHÉP (Ucp= ULimit) GV: Nguyễn Cơng Tráng Bảng số liệu Ucp Theo tiêu chuẩn Ba Lan, Thụy Só, Tiệp, Đức, IEC Hòa lan, Thụy Điển Liên Xô Việt Nam Theo tần số AC DC AC DC AC DC Nơi khô Nơi ẩm ướt Ucp = 50 V Ucp = 120 V Ucp= 24 V Ucp =50 V Ucp =50 V Ucp = 80 V Ucp = 25 V Ucp = 60 V Ucp =12 V Ucp = 25V Ucp =25 V Ucp = 50 V AC DC Ở nơi đặc biệt nguy hiểm hầm mỏ, phòng đông lạnh, bể bơi, nhà tắm, phòng nha só, phòng mổ v v Ucp = V 12 V 25 GV: Nguyễn Cơng Tráng BT: Sinh viên xem GT 26 [...]... 12 5 11 25 16 25 2875 220 10 00 13 50 212 5 700 750 11 00 15 50 10 00 V 700 10 50 15 00 Các giá trò khác 650 750 850 5% dân số 50% dân số 45% dân số 17 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng 3 Ảnh nh hưởng ng của đường ng đi dòng ng điện qua người: i: - Đây là yếu tố có mức độ ảnh hưởng đến sự nguy hiểm của nạn nhân nhiều nhất vì nó quyết đònh lượïng dòng điện đi qua tim hay cơ quan... 3,7% 6,7% 0,4% 18 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI I giohannguyhiem (mA) 4 Ảnh nh hưởng ng của tần số 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 GV: Nguyễn Cơng Tráng DO = f(F) Đồ THI thò IIgioihannguyhiem giới hạn nguy hiểm theo f 80 50 50 20 20 12 10 1 10 50 60 10 0 500 10 00 Tan so F (Hz) Ở tần số điện công nghiệp (50-60 (Hz)) mức độ phá hủy các tế bào, đặc biệt là các tế bào có liên quan đến tim và... xung quanh - Độ ẩm của lớp da tại chỗ tiếp xúc với điện - Thời gian tồn tại - Điện áp tiếp xúc - Áp suất tiếp xúc -… 16 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng 2 Tổng ng trở người (Zng ): Sự phụ thuộc của Rng vào U tiếp xúc theo báo cáo trong IEC 479 R người(Ω) Utx (V) da mỏng & rất ẩm da ẩm bình thường da khô 25 17 50 3250 610 0 50 14 50 2625 4375 75 12 50 2200 3500 10 0 12 00 18 75... chung quanh để trở về nguồn hoặc đi qua điện cực nối đất khác Iđ Rnđ 20 GV: Nguyễn Cơng Tráng V HIỆN TƯNG DÒNG ĐI VÀO ĐẤT Độ tăng điện áp (GPR) tại điểm có tọa độ x ≠ ∞ so với chỗ có dòng Iđ đi vào đất : ấtmax x Sự phân bố độ tăng điện thế đất chung quanh chỗ có Iđ đi vào có dạng như hình vẽ Đường đẳng thế ấtx x Iđất x Vx4 < Vx3 < Vx2 < Vx1 x4 > x3 > x2 > x1 21 VI ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC (Utx = Utouch) GV: Nguyễn. ..III CÁC TÁC HẠI KHI CÓ DÒNG ĐIỆN ĐI QUA NGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng Standard IEC 60479 -1 Time/current zones defining the effects of AC current (15 Hz to 10 0 Hz) Thời gian dòng qua người Vùng 1: Người chưa có cảm giác bò điện giật a Vùng 2: Bắt đầu thấy tê Vùng 3: Bắp thòt bò co rút Vùng 4: Mất ý thức – Choáng hoặc ngất Đường cong C1: Giới hạn trường hợp chưa ảnh hưởng tới nhòp tim... Igiới hạn ≤ 10 mA 19 V HIỆN TƯNG DÒNG ĐI VÀO ĐẤT GV: Nguyễn Cơng Tráng Hiện tượng dòng điện đi trong đất (Iđất) và sự tăng điện thế đất (GPR _ Ground Potential Rise) xảy ra khi: ƒ Khi dây pha bò đứt rơi xuống đất ƒ Khi thiết bò điện bò chạm vỏ do hư hỏng cách điện, vỏ thiết bò được nối đất qua điện trở tiếp đất Rđ => Trong 2 trường hợp này, dòng điện sự cố sẽ chạy giữa vò trí chạm đất hoặc điện cực nối... chết sau thời gian ngắn 12 III CÁC TÁC HẠI KHI CÓ DÒNG ĐIỆN ĐI QUA NGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng Đánh giá tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người Ingười (mA) 0,6 - 1, 5 2-3 5-7 8 - 10 20 - 25 50 – 80 90 – 10 0 Tác hại đối với người Điện AC(50-60 Hz) Điện DC Bắt đầu thấy tê Tê tăng mạnh Bắp thòt bắt đầu co Tay khó rời vật có điện Tay không rời vật có điện, bắt đầu khó thở Tê liệt hô hấp, tim bắt đầu đập... Utouch) GV: Nguyễn Cơng Tráng - Utx là điện áp giáng lên cơ thể người ở hai điểm khác nhau (taychân, tay-tay, v.v) khi người tiếp xúc vào vật xuất hiện điện áp bất ngờ do hiện tượng hư hỏng cách điện của các phần tử có liên quan trong mạch điện - Vậy: y: Utx = Vtay – Vchân Utx = Vtay – Vtay Utx = Vchân – Vchân 22 VII ĐIỆN ÁP BƯỚC (Ub = Ustep) GV: Nguyễn Cơng Tráng - Điện áp bước (Ub) là điện áp giáng giữa... dòch v v Sơ đồ thay thế của Zng như sau: 14 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI 2 Tổng ng trở người (Zng ): GV: Nguyễn Cơng Tráng R2 / R1 R3 X C2 X C1 Z da R2 Z phân trong cơ thể X C3 Z da Zda >>> Z phần trong cơ thể : da có lớp sừng f = 50 – 60HZ : XC → ∞ => Zng ≈ Rng Thông thường: 15 IV CÁC THÔNG SỐ LIÊN QUAN ĐẾN TÁC HẠI INGƯỜI GV: Nguyễn Cơng Tráng 2 Tổng ng trở người (Zng ): Rng phụ thuộc... kế nhằm đảm bảo giới hạn mức độ an toàn - Ucp phụ thuộc tiêu chuẩn từng quốc gia, điều kiện khách quan của môi trường và tần số nguồn điện 24 VIII ĐIỆN ÁP CHO PHÉP (Ucp= ULimit) GV: Nguyễn Cơng Tráng Bảng số liệu Ucp Theo tiêu chuẩn Ba Lan, Thụy Só, Tiệp, Đức, IEC Hòa lan, Thụy Điển Liên Xô Việt Nam Theo tần số AC DC AC DC AC DC Nơi khô ráo Nơi ẩm ướt Ucp = 50 V Ucp = 12 0 V Ucp= 24 V Ucp =50 V Ucp =50 ... ẩm bình thường da khô 25 17 50 3250 610 0 50 14 50 2625 4375 75 12 50 2200 3500 10 0 12 00 18 75 3200 12 5 11 25 16 25 2875 220 10 00 13 50 212 5 700 750 11 00 15 50 10 00 V 700 10 50 15 00 Các giá trò khác 650... Kỹ Thuật TpHCM GV: Nguyễn Cơng Tráng Chương CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ AN TOÀN ĐIỆN I KHÁI NIỆM CHUNG GV: Nguyễn Cơng Tráng Hiện tượng điện giật (electric shock): - Xảy có dòng điện chạy qua thể... kết cấu công trình, rò điện sàn nhà, tường… GV: Nguyễn Cơng Tráng I KHÁI NIỆM CHUNG Các số liệu thống kê tai nạn điện Các yếu tố liên quan Theo cấp điện áp: U ≤ 10 00 V U > 10 00 V Tỉ lệ bò điện giật