TÀI LIỆU MÔN HỌC AN TOÀN ĐIỆN Tài liệu môn học An Toàn Điện Chương Khái niệm chung an toàn điện Hiện nước ta điện sử dụng rộng rãi xí nghiệp, công trường, nông trường, từ thành thị đến vùng nông thôn hẻo lánh Số người tiếp xúc với điện ngày nhiều Vì vấn đề an toàn điện trở thành vấn đề quan trọng công tác bảo hộ lao động Thiếu hiểu biết an toàn điện, không tuân theo nguyên tắc kỹ thuật an toàn điện gây tai nạn Khác với loại nguy hiểm khác, nguy hiểm điện nhiều khó phát trước giác quan nhìn, nghe, mà biết tiếp xỳc với phần tử mang điện bị chấn thương trầm trọng người Chính lẽ cần hiểu khái niệm an toàn điện 1.1 Những nguy hiểm dẫn đến tai nạn dòng điện gây 1.1.1 Điện giật Điện giật tiếp xúc với phần tử dẫn điện có điện áp: tiếp xúc phần thân người với phần tử có điện áp hay qua trung gian vật dẫn điện Nguyên nhân Không tôn trọng khoảng cách cho phép, khoảng cách hẹp nên tiếp xúc với vật có điện áp vật bị hỏng cách điện Có loại tiếp xúc: a) Tiếp xúc trực tiếp - Tiếp xúc với phần tử có điện áp làm việc - Tiếp xúc với phần tử cắt khỏi nguồn điện, tích điện tích (do điện dung) Bộ môn: Điện – Điện lạnh Tài liệu môn học An Toàn Điện - Tiếp xúc với phần tử cắt khỏi nguồn điện làm việc, phần tử chịu điện áp cảm ứng ảnh hưởng điện từ hay cảm ứng tĩnh điện trang thiết bị khác đặt gần b) Tiếp xúc gián tiếp - Tiếp xúc với phần tử rào chắn, vỏ hay thép giữ thiết bị, tiếp xúc trực tiếp với trang thiết bị điện mà chúng có điện áp chạm vỏ (cách điện bị hỏng) - Tiếp xúc với phần tử có điện áp cảm ứng ảnh hưởng điện từ hay tĩnh điện (trường hợp ống dẫn nước hay ống dẫn khí dài đặt gần số tuyến đường sắt chạy điện xoay chiều pha hay số đường dây truyền tải lượng điện ba pha chế độ cân bằng) - Tiếp xúc đồng thời hai điểm mặt đất hay sàn có điện khác (do có dòng điện chạy qua người từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp) c) Nhận xét - Khi tiếp xúc trực tiếp người ta biết trước được, trông thấy cảm giác trước có nguy hiểm tìm biện pháp để đề phòng điện giật - Khi tiếp xúc gián tiếp ngược lại, người ta không cảm giác trước nguy hiểm chưa lường hết tai nạn xảy vỏ thiết bị điện bị chạm điện Phương tiện bảo vệ a) Khi tiếp xúc trực tiếp - Biên soạn qui định, quy phạm an toàn, đòi hỏi người làm điện phải học tập kỹ quy định không tiếp xúc với phần tử mang điện Bộ môn: Điện – Điện lạnh Tài liệu môn học An Toàn Điện - Phải sử dụng trang bị bảo hộ cá nhân để tạo ngăn cách người với phần tử mang điện tổ chức thực công việc sau nguy hiểm điện giật không - Để đề phòng tai nạn tiếp xúc trực tiếp hệ thống bảo vệ phải tác động cố Chúng giới hạn điện áp tiếp xúc đến giá trị thấp nhất, tính toán theo quy phạm, loại trừ thiết bị bị cố khỏi lưới điện khoảng thời gian cần thiết b) Khi tiếp xúc gián tiếp Để tránh tai nạn tiếp xúc gián tiếp cần phải quan tâm đặc biệt khả người công nhân tiếp xúc với vỏ thiết bị, lưới rào hay phần giá đỡ thiết bị điện nhiều nhiều so với số lần tiếp xúc với phần tử để trần có dòng điện làm việc qua Chú ý: Công nhân kỹ thuật viên có quyền từ chối tất yêu cầu thấy không đảm bảo an toàn lao động 1.1.2 Đốt cháy điện Đốt cháy điện phát sinh xảy ngắn mạch nguy hiểm, kèm theo nhiệt lượng sinh lớn kết phát sinh hồ quang điện - Tai nạn đốt cháy điện chạm đất kéo theo phát sinh hồ quang điện mạnh - Sự đốt cháy điện dòng điện lớn chạy qua thể người - Trong đại đa số trường hợp đốt cháy điện xảy phần tử thường xuyên có điện áp xem tai nạn tiếp xúc trực tiếp 1.1.3 Hoả hoạn nổ - Hoả hoạn: dòng điện, xảy buồng điện, vật liệu dễ cháy để gần với dây dẫn có dòng điện chạy qua Khi dòng điện qua dây dẫn vượt giới hạn cho phép làm cho dây dẫn bị đốt nóng hồ quang điện sinh Bộ môn: Điện – Điện lạnh Tài liệu môn học An Toàn Điện - Sự nổ: dòng điện, xảy buồng điện gần nơi có hợp chất nổ Hợp chất nổ để gần đường dây điện có dòng điện lớn, nhiệt độ dây dẫn vượt giới hạn cho phép sinh nổ Nhận xét: So với điện giật đốt cháy điện số tai nạn hoả hoạn nổ trang thiết bị điện có Đại đa số trường hợp tai nạn xảy điện giật 1.2 Tác dụng dòng điện thể người 1.2.1 Tác dụng dòng điện thể người Khi người tiếp xúc với phần tử mang điện, có dòng điện chạy qua người làm cho thể bị tổn thương toàn bộ, nguy hiểm dòng điện qua tim hệ thống thần kinh Có thể chia tác dụng dòng điện thể người làm hai loại: Tác dụng kích thích Phần lớn trường hợp chết người điện giật tác dụng kích thích, người tiếp xúc với điện áp thấp Khi tác dụng kích thích, điện áp đặt vào người nhỏ nên dòng điện qua người nhỏ (25÷100)mA, thời gian dòng điện qua người tương đối ngắn (vài giây), không thấy rõ chỗ dòng điện vào người người bị nạn thương tích Khi người chạm vào điện, điện trở người lớn, dòng điện qua người nhỏ, tác dụng làm cho bắp thịt, co quắp lại Nếu nạn nhân không rời khỏi vật mang điện, điện trở người giảm xuống làm dòng điện tăng lên, tượng co quắp tăng lên Thời gian tiếp xúc với vật mang điện lâu nguy hiểm người không khả tách rời khỏi vật mang điện đưa đến tê liệt tuần hoàn hô hấp Tác dụng gây chấn thương Tác dụng gây chấn thương thường xảy người tiếp xúc với điện áp cao Khi người đến gần vật mang điện (≥ 6kV) chưa tiếp xúc điện áp cao sinh hồ quang điện, dòng điện qua hồ quang chạy qua người tương đối lớn Bộ môn: Điện – Điện lạnh Tài liệu môn học An Toàn Điện Do phản xạ tự nhiên người nhanh, người có khuynh hướng tránh xa vật mang điện làm hồ quang điện chuyển qua vật có nối đất gần đấy, dòng điện qua người thời gian ngắn, tác dụng kích thích người bị nạn bị chấn thương hay chết hồ quang đốt cháy da thịt * Kết luận Qua phân tích ta thấy: tác dụng chủ yếu tai nạn điện dòng điện qua người gây nên điện áp Khi phân tích an toàn mạng điện xét đến giá trị dòng điện qua người Tuy nhiên quy định an toàn điện thường lại dựa vào điện áp dùng khái niệm điện áp cho phép dễ xác định cụ thể 1.2.2 Những yếu tố xác định tình trạng nguy hiểm bị điện giật Giá trị dòng điện qua thể người Giá trị dòng điện qua người yếu tố quan trọng phụ thuộc vào: - Điện áp mà người phải chịu - Điện trở thể người tiếp xúc với phần có điện áp a) Dòng điện cho phép Qua thí nghiệm người ta rút mức độ phản ứng thể người dòng điện xoay chiều chiều (bảng 1-1): Bảng 1-1 Cường độ dòng Tác dụng dòng điện thể người điện (mA) Dòng điện xoay chiều (50-60 Hz) 0,6÷1,5 2÷3 Dòng điện chiều Bắt đầu có cảm giác, ngón tay run nhẹ Không có cảm giác Ngón tay bị tê mạnh Bộ môn: Điện – Điện lạnh Không có cảm giác Tài liệu môn học An Toàn Điện 5÷7 Bắp thịt tay co lại rung Đau kim đâm, thấy nóng Tay khó rời vật mang điện 8÷10 rời được, ngón Nóng tăng lên tay, khớp tay, bàn tay cảm mạnh thấy đau 20÷25 50÷80 Tay rời vật mang điện, đau tăng lên, khó thở Hô hấp bị tê liệt, tim đập mạnh Nóng tăng lên bắt đầu có tượng co quắp Rất nóng, bắp thịt co quắp, khó thở Hô hấp bị tê liệt, kéo dài 90÷100 giây tim bị tê liệt ngừng Hô hấp bị tê liệt đập Nhận xét: - Giá trị lớn dòng điện không nguy hiểm người I ng ≤ 10mA dòng điện xoay chiều có tần số công nghiệp Ing ≤ 50mA đối dòng điện chiều - Với dòng điện xoay chiều khoảng (10÷50)mA, người bị điện giật khó tự rời khỏi vật mang điện co giật bắp - Khi giá trị dòng điện vượt 50 mA, đưa đến tình trạng chết điện giật ổn định hệ thần kinh co giãn sợi tim làm tim ngừng đập b) Các yếu tố ảnh hưởng đến dòng điện qua thể người - Điện trở người Bộ môn: Điện – Điện lạnh Tài liệu môn học An Toàn Điện Ing C1 Ung Ing C3 R1 R2 R3 Trong đó: - C1, R1 điện dung điện trở lớp da vị trí dòng điện Ing vào người - R2 điện trở người - C3, R3 điện dung điện trở lớp da vị trí dòng điện Ing Ing Hình 1-1: Sơ đồ điện trở thể người Giá trị dòng điện qua thể người tiếp xúc với phần tử có điện áp phụ thuộc vào điện trở thể người tiếp xúc Đây yếu tố đặc biệt quan trọng, giá trị đặc tính điện trở thể người khác phụ thuộc vào hệ bắp, vào quan nội tạng, hệ thần kinh Điện trở người không phụ thuộc vào tính chất vật lý, vào thích ứng thể mà phụ thuộc vào trạng thái sinh học phức tạp thể Do giá trị điện trở thể người không hoàn toàn tất người Ngay người có điện trở điều kiện khác nhau, hay thời điểm khác Để đơn giản điện trở thể người phân thành phần (hình 1-1): + Điện trở lớp da: phận quan trọng điện trở thể người, điện trở người phụ thuộc vào điện trở lớp sừng da dày khoảng (0,05÷0,2)mm, lớp sừng da khô có tác dụng chất cách điện + Điện trở phận bên thể: có giá trị không đáng kể có giá trị khoảng (570÷1000)Ω Khi tiếp xúc với vật mang điện da người nguyên vẹn khô, điện trở người khoảng (40 ÷100) kΩ chí đạt đến 500 kΩ Nếu chỗ tiếp xúc, lớp Bộ môn: Điện – Điện lạnh Tài liệu môn học An Toàn Điện da không (do bị cắt, bị tổn thương ) tính dẫn điện da tăng lên điều kiện môi trường xung quanh lúc điện trở thể người giảm xuống nhỏ 1000 Ω Điện trở thể người bị điện giật phụ thuộc vào yếu tố sau: - Điện áp đặt lên người: giá trị phụ thuộc vào chiều dầy lớp sừng da Khi điện áp đặt lên người lớn xuất xuyên thủng da Khi da bắt đầu bị xuyên thủng điện trở người bắt đầu giảm, chấm dứt trình điện trở người có giá trị gần không đổi Sự xuyên thủng da điện áp khoảng (10÷50)V - Vị trí mà thể tiếp xúc với phần tử mang điện áp: biểu mức độ nguy hiểm điện giật, phụ thuộc vào độ nhạy cảm hệ thần kinh nơi tiếp xúc (có thể đầu, tay, chân ), phụ thuộc vào độ dầy lớp da - Diện tích tiếp xúc: giá trị lớn điện trở người nhỏ, nguy hiểm điện giật lớn - áp lực tiếp xúc: giá trị lớn điện trở người nhỏ, nguy hiểm - Điều kiện môi trường: + Độ ẩm môi trường xung quanh tăng, tăng mức độ nguy hiểm Đại đa số trường hợp điện giật chết người, độ ẩm góp phần quan trọng việc tạo điều kiện tai nạn + Độ ẩm lớn độ dẫn điện lớp da tăng lên, tức điện trở người nhỏ Bên cạnh độ ẩm mồ hôi, chất hoá học dẫn điện, bụi hay yếu tố khác tăng độ dẫn điện da, cuối đưa đến làm giảm điện trở người + Một cách gián tiếp nhiệt độ môi trường xung quanh ảnh hưởng đến điện trở người Khi nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên, tuyến mồ hôi hoạt động nhiều điện trở người giảm Độ ẩm, nhiệt độ mức độ bẩn thể người làm giảm điện trở suất da ảnh hưởng đến mức độ nguy hiểm Bộ môn: Điện – Điện lạnh Tài liệu môn học An Toàn Điện Trong tính toán thường lấy điện trở người khoảng 1000Ω - Thời gian dòng điện tác dụng: yếu tố ảnh hưởng gián tiếp đến điện trở người Khi bắt đầu tiếp xúc với điện áp, lớp da với thể tạo nên điện trở có giá trị cao có điện áp nên xảy trình xuyên thủng da làm điện trở giảm đưa đến dòng qua người tăng, đồng thời dòng điện qua người tăng, nhiệt lượng thể toả tăng, tạo nên hoạt động tích cực tuyến mồ hôi, điều dẫn đến điện trở người giảm Kết dòng điện chạy qua người ngày tăng, điện trở người ngày giảm, tức thời gian dòng điện tác dụng lâu nguy hiểm * Điện áp cho phép Trong thực tế qui trình qui phạm an toàn điện thường qui định theo điện áp, lấy điện áp cho phép làm tiêu chuẩn an toàn Vì điện áp dễ xác định Với điện trở người khoảng 1000Ω Điện áp < 40V xem điện áp an toàn Trường hợp đặc biệt: dụng cụ, thiết bị cầm tay làm việc hầm ngầm, cung cấp với điện áp nhỏ < 24V, phương tiện bảo hộ khác (cách điện để làm việc), xem nguy hiểm người trở thành vật tiếp xúc tốt thường xuyên với trang thiết bị dụng cụ điện, xảy cố thời gian tồn dòng qua người thường dài Theo tài liệu Liên Xô, có 6,6% điện giật chết người điện áp nhỏ 24V Như không cho phép ta thiết lập giá trị giới hạn định điện áp nguy hiểm không nguy hiểm Vì nguy hiểm phụ thuộc trực tiếp vào giá trị dòng điện mà không phụ thuộc vào điện áp Mặt khác, ta xác định mối quan hệ dòng điện điện áp điện giật điện trở thể người thay đổi không theo quy luật phạm vi rộng Đường dòng điện qua người Nếu dòng điện qua tim hay vị trí có hệ thần kinh tập trung vị trí khớp nối tay mức độ nguy hiểm cao Bộ môn: Điện – Điện lạnh 10 Tài liệu môn học An Toàn Điện Rxk = αxk.Rxc Trong đó: - Rxc : điện trở nối đất xoay chiều tần số công nghiệp R xk - αxk: hệ số xung kích, αxk = R = I d ρ xc Khi sét đánh cường độ điện trường đất (kV/cm) đất có tượng phóng điện cục làm cho điện trở nối đất giảm xuống, ứng với trường hợp αxk < Khi trang bị nối đất dài, L tăng lên tức X = ω.L tăng làm cho điện tích tập trung dây dẫn, trường hợp điện trở nối đất tăng lên tức αxk > Chú ý: Đối với nối đất chống sét, hệ số sử dụng điện cực ký hiệu ηxk gọi hệ số sử dụng xung kích điện cực Hệ số ηxk tra sổ tay kỹ thuật Hệ số xung kích số phận nối đất đơn giản (bảng 3-7) Bảng 3-7 Kiểu nối đất Với trị số điện trở suất ρ x 104 Ω cm Chiều dài cọc, tia (m) 0,50 10 Kiểu cọc 3-5 0,95 0,80 0,60 0,40 0,35 Kiểu tia nằm 2,50 0,06 0,8 0,60 0,40 0,38 ngang - tia 10 - 0,90 0,70 0,50 0,40 20 1,12 1,10 0,90 0,70 0,60 Bộ môn: Điện – Điện lạnh 90 Tài liệu môn học An Toàn Điện Kiểu tia nằm ngang - tia Kiểu tia nằm ngang -3 tia 30 - 1,40 1,00 0,80 0,70 40 1,75 1,70 1,30 0,90 0,80 5-10 0,95 0,80 0,60 0,40 0,38 20 1,12 0,90 0,70 0,50 0,40 40 - 1,10 0,90 0,70 0,60 60 - 1,40 1,00 0,80 0,70 80 - 1,70 1,30 0,90 0,80 0,80 0,70 0,50 0,30 0,34 0,89 0,75 0,55 0,40 0,35 0,94 0,84 0,60 0,44 0,36 10 0,98 0,88 0,65 0,46 0,38 12 0,99 0,89 0,70 0,59 0,40 Khi thực nối đất chống sét, lựa chọn hình thức nối đất sau: - Khi trị số điện trở suất đất < 3.10 Ω.cm sử dụng hình thức nối đất tập trung, chiều dài cọc từ (2,5÷3)m - Trường hợp lớp đất có trị số điện trở suất nhỏ, lớp đất đá, sỏi có điện trở suất lớn sử dụng hình thức nối đất kiểu tia nằm ngang, chiều dài tia không nên dài 20 mét đặt độ sâu (0,5÷0,8)m Nếu tia không đạt yêu cầu điện trở nối đất tăng số tia, không nên tia góc tạo thành tia không nhỏ 900 - Khi điện trở suất đất khoảng (3÷7).104 Ω.cm cần sử dụng hình thức nối đất hỗn hợp (cọc - tia), số tia không chiều dài tia không 30 mét, nối đất hỗn hợp kiểu hình vuông, chữ nhật vòng tròn - Khi trị số điện trở suất > 7.10 Ω.cm cần sử dụng hình thức nối đất tia, mạch vòng hỗn hợp Bộ môn: Điện – Điện lạnh 91 Tài liệu môn học An Toàn Điện Nếu đất có nhiều đá tảng, đá vỉa cho phép kéo dài tia tới chỗ có điện trở suất nhỏ không nên kéo dài 100 m Hệ thống nối đất có nhiều cọc, khoảng cách cọc không nhỏ hai lần chiều dài cọc Chỉ thực khoảng cách nói gặp nhiều khó khăn điện trở suất đất nhỏ phép giảm khoảng cách không nhỏ chiều dài cọc Trình tự tính toán nối đất chống sét giống phần khác thay hệ số η ηxk tính thêm điện trở nối đất xung kích: Rxk = αxk Rxc Phân cấp công trình bảo vệ chống sét Đối với công trình kiến trúc, phân công trình thành cấp a) Cấp I Những công trình, có toả chất khí cháy, loại sợi cháy dễ dàng chuyển sang trạng thái lơ lửng có khả kết hợp với không khí chất ôxy hoá khác tạo thành hỗn hợp nổ Khả tạo thành hỗn hợp nổ xảy điều kiện làm việc bình thường, kể điều kiện làm việc bình thường ngắn hạn xảy nổ gây phá hoại lớn làm chết người Đối với công trình cấp I, thiết phải bố trí thiết bị chống sét độc lập với công trình Điện trở nối đất xung kích không lớn 10Ω điện trở suất tính toán đất ρtt < 5.104 Ωcm Không > 40Ω điện trở suất tính toán đất < 5.104 Ω.cm b) Cấp II Những công trình, có toả chất khí, hơi, sợi cháy có khả kết hợp với không khí chất ôxy hoá khác tạo thành hỗn hợp nổ Nhưng khả xảy có cố làm sai quy tắc, xảy làm việc bình thường Khi xảy nổ gây hư hỏng nhỏ không chết người Bộ môn: Điện – Điện lạnh 92 Tài liệu môn học An Toàn Điện Đối với công trình cấp II Nếu bố trí thiết bị chống sét độc lập với công trình điện trở nối đất xung kích yêu cầu công trình cấp I Nếu bố trí thiết bị chống sét trực tiếp công trình điện trở nối đất xung kích không lớn 5Ω c) Cấp III Tất công trình lại Đối với công trình cấp III, cần phải đặt thiết bị chống sét công trình, đặt thiết bị chống sét độc lập với công trình trường hợp đặc biệt thuận lợi kỹ thuật kinh tế Nếu đặt thiết bị chống sét độc lập với công trình, trị số điện trở nối đất xung kích quy định sau: + < 20 Ω ρtt < 5.104 Ωcm + < 50 Ω ρtt ≥ 5.104 Ωcm 3.7.4 Ví dụ Ví dụ 1: Trạm biến áp (110/10)kV có dòng điện lớn qua vật nối đất ngắn mạch chạm đất phía 110 kV 3,2kA Dòng ngắn mạch phía 10 kV 42 A Điện trở nối đất tự nhiên 1,2 Ω Tính nối đất mạch vòng bảo vệ cho trạm biến áp, với đất nơi đặt trạm đất sét Bài giải + Xác định điện trở nối đất yêu cầu - Phía 110 kV yêu cầu điện trở nối đất 0,5Ω - Phía 10 kV (trung tính cách điện với đất) điện trở nối đất R d phải thoả mãn theo biểu thức: Bộ môn: Điện – Điện lạnh 93 Tài liệu môn học An Toàn Điện Rd = 125 125 = ≈3 Id 42 (Ω) Vì dùng trang bị nối đất chung cho điện áp kV Như tính toán lấy Rd ≤ Rcp.max = 0,5 Ω - Điện trở nối đất nhân tạo kể đến điện trở nối đất tự nhiên Rtn = 1,2 Ω là: R nt = R cp max R tn R cp max − R tn = 0,5.1,2 = 0,875 0,5 − 1,2 (Ω) Vậy điện trở nối đất nhân tạo cần thiết kế là: 0,875 Ω + Xác định sơ đồ hệ thống tiếp đất Hệ thống nối đất dùng thép góc L= 50x50x6mm, dài 2,5m chôn sâu cách mặt đất 0,8m sử dụng nối thành vòng + Xác định điện trở nối đất cọc - Điện trở suất đất chỗ đặt tiếp đất, với đất sét tra (bảng 3-5): ρ=104 Ωcm - Hệ số mùa, K = 1,4 với điện cực đóng thẳng đứng dài (2÷3)m đóng độ sâu ≥ 0,8m - Điện trở suất tính toán điện cực thẳng đứng: ρtt = ρ.K = 1,4 104(Ωcm) - Điện trở nối đất cọc xác định theo biểu thức: R c.1 = 0,366  2. 4t +   ρ tt  ln + ln   4t −    d Trong đó: d = 0,95 b = 0,95 0,05 = 0,0475 (m) t = 0,8 + 2,5 = 2,05 Bộ môn: Điện – Điện lạnh (m) 94 Tài liệu môn học An Toàn Điện 0,366 2.2,5 4.2,05 + 2,5   140. ln + ln  = 44,25 2,5  0,0475 4.2,05 − 2,5  R c = (Ω) + Xác định sơ số cọc nối đất thẳng đứng Sơ chọn hệ số sử dụng ηc = 0,6 đó: n= R c.1 44,25 = ≈ 87 ηc R nt 0,6.0,875 (cọc) Sơ chọn bằng: 85 cọc + Xác định điện trở nối đất ngang Điện cực ngang dùng thép 40x4 mm2 hàn đầu thép góc có kể đến ảnh hưởng chắn (nếu kể đến ảnh hưởng chắn chia cho ηth) - Tra bảng với 85 cọc, ta có hệ số sử dụng nối thành vòng với tỷ số a/  = nghĩa cọc cách cọc 5m, ηth = 0,25 - Hệ số mùa, K = 4,5 điện cực ngang chôn sâu (0,3÷0,5)m - Điện trở suất tính toán điện cực ngang: ρtt = ρ.K = 4,5 104 (Ωcm) - Điện trở tản có chu vi vòng:  = 85 a = 85 2,5 = 425 m R th.1 = 0,366 2.2 0,366.450 2.4252 ρ ln ln = 9,688 (Ω) = ηc  b.t 0,25 425 0,04.0,8 Sử dụng ngang nên Rth.1 = Rth + Xác định xác điện trở điện cực thẳng đứng R nt = R c R th R th R nt 0,857.9,688 → Rc = = 0,96 → Rc = R c + R th R th − R nt 9,688 − 0,857 (Ω) +Xác định xác số điện cực thẳng đứng Hệ số sử dụng ηc tra (bảng 3-8), a/  = n = 85 ηc = 0,53: Bộ môn: Điện – Điện lạnh 95 Tài liệu môn học An Toàn Điện Do đó: n = R c.1 44,25 = = 87 ηc R c 0,53.0,96 (cọc) Vậy, chọn 87 thép góc l = 50x50x4 làm điện cực thẳng đứng Ví dụ 2: Trong trạm phân phối có máy biến áp hạ áp (10/0,4)kV Dòng điện điện dung chạm đất pha mạng 10 kV 25 A, phía hạ áp trung tính nối đất trực tiếp với đất nơi tiếp đất đất sét có điện trở suất ρ = 0,6.104 Ω cm Tính toán trang bị nối đất trạm phân phối 10 kV nối đất tự nhiên Bài giải + Xác định điện trở nối đất yêu cầu - Điện trở nối đất trạm dùng chung cho thiết bị 10 0,4 kV xác định theo biểu thức: R d = R nt = 125 125 = =5 Id 25 Ω - Điện trở nối đất trung tính máy biến áp < Ω Vậy trang bị nối đất dùng chung cho thiết bị 10 kV trung tính máy biến áp phía 0,4 kV phải có trị số điện trở < Ω + Xác định sơ đồ hệ thống tiếp đất Chọn cực nối đất cọc thép góc L50x50x5mm Có chiều dài  = 2,5m Các cọc nối liên kết với thép dẹt: 4x20mm Giả thiết nối đất theo mạch vòng chu vi mạch vòng 80m, cọc đóng cách 5m đóng sâu xuống mặt đất 0,7 m + Xác định điện trở nối đất cọc - Điện trở suất tính toán, chọn hệ số mùa K = 2, điện trở suất tính toán là: ρtt = ρ K = 0,6 104 = 1,2.104 Bộ môn: Điện – Điện lạnh Ω cm 96 Tài liệu môn học An Toàn Điện - Điện trở suất tính toán cọc R d = 0,366  2. 4t +   ρ tt  ln + ln   4t −    d Trong đó: d = 0,95 b = 0,95 0,05 = 0,0475 (m) t = 0,7 + R c.1 = 2,5 = 1,95 (m) 0,366 4.1,95 + 2,5   2.2,5 120. ln + ln  = 38 2,5  0,0475 4.1,95 − 2,5  (Ω) + Xác định sơ số cọc nối đất thẳng đứng Sơ chọn hệ số sử dụng ηd = 0,6 đó: n= R c.1 38 = ≈ 72 ηd R nt 0,6.0,875 (cọc) Sơ chọn 70 cọc + Xác định điện trở nối đất ngang kể đến ảnh hưởng chắn - Tra bảng với 70 cọc, ta có hệ số sử dụng nối thành vòng với tỷ số a/  = 2, ηth = 0,26 - Hệ số mùa, K = 4,5 điện cực ngang chôn sâu (0,3÷0,5)m - Điện trở suất tính toán điện cực ngang: ρtt = ρ.K = 4,5 104 (Ωcm) - Điện trở tản có chu vi vòng: 80 m R th = 0,366 2.2 0,366.450 2.80 ρ ln ln = 41,3 ηth  b.t 0,26 80 0,04.1,95 (Ω) + Xác định xác điện trở điện cực thẳng đứng Bộ môn: Điện – Điện lạnh 97 Tài liệu môn học An Toàn Điện Rc = R th R nt 0,857.41,3 = 0,89 (Ω) → Rc = R th − R nt 41,3 − 0,857 +Xác định xác số điện cực thẳng đứng Hệ số sử dụng ηc tra (bảng 3-8), a/  = n = 70 ηc = 0,54: Do đó: n= R c.1 38 = = 79 n c R d 0,54.0,89 (cọc) Vậy, chọn 79 thép góc l = 50x50x4 làm điện cực thẳng đứng Ví dụ 3: Tính toán nối đất lặp lại cuối đường dây 0,4kV có trung tính nối đất, công suất máy biến áp cung cấp 100 kVA, đặt vùng đất có ρ = 2.104 Ω.cm Không có nối đất tự nhiên Bài giải Đối với máy biến áp có công suất lớn 100 kVA điện trở nối đất lặp lại không vượt 10Ω Sơ dùng 10 cọc điện cực thẳng đứng dùng thép góc L=60x60x6mm, dài l = 2,5m làm cọc, chọn thép tròn có đường kính Φ = mm làm nối - Điện trở khuếch tán cọc: R c.1 = 0,366  2 t +   ρ. ln + ln =   d 4t −   = t = t0 + 0,366 2.2,5 4.2,05 + 2,5   200. ln + ln  ≈ 60,89 2,5  0,95.0,06 4.2,05 − 2,5  (Ω)  2,5 = 0,8 + = 0,8 + 1,25 = 2,05 2 (m) Các cọc chôn thành mạch vòng liên kết nối Các cọc chôn cách a =  = 2,5 = m Bộ môn: Điện – Điện lạnh 98 Tài liệu môn học An Toàn Điện Vậy, với a /  = tra bảng ta có: η = 0,69 Thanh nối dùng thép tròn có đường kính 8mm, chiều dài nối tính đến cột điện gần 60m chôn sâu 80cm Hệ số sử dụng điện cực ngang, tra bảng với số cọc 10, a/  = ηth = 0,4 - Điện trở khuếch tán ngang không kể đến ảnh hưưỏng chắn: R th = 0,366 2.2 0,366 2.60 ρ ln = 200 ln = 2,9  b.t 60 2.8.2,05 (Ω) - Điện trở hệ thống: R ht = R c R th 8,8.2,9 = ≈ 2,8 < 10 (R c + n.R th ).η (8,8 + 10 2,9).0,69 (Ω) Như số cọc chọn 10 cọc đạt yêu cầu Chương Cấp cứu người bị điện giật 4.1 Khái quát chung Khi thấy người bị tai nạn điện, công dân phải có trách nhiệm tìm biện pháp để cứu người bị nạn Để cứu người có kết phải hành động nhanh chóng kịp thời có phương pháp Kinh nghiệm thực tế cho thấy, hầu hết trường hợp bị điện giật kịp thời cứu chữa khả cứu sống cao Công nhân, nhân viên ngành điện phải thường xuyên học tập nguy hiểm dòng điện, biện pháp cứu chữa, đồng thời học cách thực hành cứu người bị tai nạn điện, phương pháp hô hấp nhân tạo 4.2 Phương pháp cứu chữa người bị nạn khỏi mạch điện Bộ môn: Điện – Điện lạnh 99 Tài liệu môn học An Toàn Điện Khi người bị điện giật, dòng điện qua người, phải nhanh chóng đưa người bị nạn tách khỏi mạch điện Người cứu chữa bị điện giật chạm vào người bị nạn mà không cách điện Do đó, người cứu chữa phải ý điểm sau: 4.2.1 Trường hợp cắt mạch điện Tốt cắt điện thiết bị đóng cắt gần công tắc, cầu dao, máy cắt, cắt điện phải ý: - Nếu mạch điện có đèn chiếu sáng phải chuẩn bị ánh sáng khác để thay - Nếu người bị nạn cao phải có phương pháp hứng đỡ người bị nạn rơi xuống Nếu thiết bị đóng cắt gần dùng búa, rìu cán gỗ để chặt dây điện 4.2.2 Trường hợp không cắt mạch điện Phải phân biệt người bị nạn điện hạ áp hay điện cao áp mà sử dụng biện pháp sau: - Nếu mạch điện hạ thế: người cứu chữa phải có biện pháp an toàn cá nhân thật tốt đứng bàn, ghế gỗ khô, dép cao su ủng, mang găng tay cách điện Dùng tay mang găng tay cao su để tách người bị nạn khỏi dây dẫn điện dùng gậy tre, gỗ gạt dây điện khỏi người bị nạn túm lấy quần áo người bị nạn kéo Tuyệt đối không nắm tay chạm vào người bị nạn dòng điện truyền sang người cứu - Nếu mạch điện cao thế: tốt người cứu có ủng găng tay cao su sào cách điện để gạt đẩy người bị nạn khỏi mạch điện Nếu dụng cụ an toàn phải làm ngắn mạch đường dây cách lấy dây đồng dây nhôm, dây thép nối đất đầu ném lên đường dây tạo ngắn mạch pha 4.3 Các phương pháp cấp cứu Bộ môn: Điện – Điện lạnh 100 Tài liệu môn học An Toàn Điện 4.3.1 Các phương pháp cấp cứu người bị nạn tách khỏi mạch điện Ngay sau người bị nạn thoát khỏi mạch điện, phải vào trạng thái người bị nạn để xử lý cho thích hợp Ta phân trường hợp sau: Người bị nạn chưa tri giác Khi người bị nạn chưa bị tri giác, bị mê chốc lát, thở yếu phải đặt người bị nạn chỗ thoáng khí, yên tĩnh cấp tốc mời y, bác sỹ ngay, không mời y, bác sỹ phải chuyển người bị nạn đến quan y tế gần Người bị nạn tri giác Khi người bị nạn tri giác thở nhẹ tim đập yếu phải đặt người bị nạn chỗ thoáng khí, yên tĩnh nới rộng quần áo, thắt lưng, xem có miệng lấy ra, cho ngửi amoniac, nước tiểu, xoa bóp toàn thân cho nóng lên, đồng thời mời y bác sỹ Người bị nạn tắt thở Nếu người bị nạn tắt thở, tim ngừng đập phải đưa người bị nạn chỗ thoáng khí, phẳng, nới rộng quần áo thắt lưng, moi miệng xem có vướng không nhanh chóng làm hô hấp nhân tạo hay hà thổi ngạt kết hợp với xoa bóp tim lòng ngực có y, bác sỹ đến có ý kiến định 4.3.2 Các phương pháp hô hấp Hô hấp nhân tạo Làm hô hấp nhân tạo có hai phương pháp: a) Phương pháp đặt người bị nạn nằm sấp: đặt người bị nạn nằm sấp, tay đặt đầu, tay duỗi thẳng, mặt nghiêng phía tay duỗi thẳng, moi nhớt dãi miệng kéo lưỡi lưỡi thụt vào Người làm hô hấp ngồi lưng người bị nạn, hai đầu gối qùy xuống kẹp vào hai bên hông, hai bàn tay để vào hai bên cạnh sườn, hai ngón tay sát sống lưng ấn tay xuống đưa khối lượng người làm hô hấp phía trước đếm ''1-2-3'' lại từ từ đưa Bộ môn: Điện – Điện lạnh 101 Tài liệu môn học An Toàn Điện tay về, tay để lưng đếm “4-5-6”, làm 12 lần phút đều theo nhịp thở mình, lúc người bị nạn thở có ý kiến định y, bác sỹ Phương pháp cần người thực b) Phương pháp đặt người bị nạn nằm ngửa: đặt người bị nạn nằm ngửa, lưng đặt gối quần áo vo tròn lại, đầu ngửa, moi hết nhớt dãi, lấy khăn kéo lưỡi người ngồi giữ lưỡi Người cứu ngồi phía đầu, hai đầu gồi qùy trước cách đầu độ (20÷30)cm, hai tay cầm lấy hai cánh tay gần khuỷu, từ từ đưa lên phía đầu, sau (2÷3)s lại nhẹ nhàng đưa tay người bị nạn xuống dưới, gập lại lấy sức người cứu để ép khuỷu tay người bị nạn vào lồng ngực họ, sau hai ba giây lại đưa trở lên đầu Cần thực (16 ÷18) lần/phút Thực đếm ''1-2-3'' lúc hít vào ''4-5-6'' lúc thở ra, người bị nạn từ từ thở có ý kiến định y, bác sỹ Phương pháp cần hai người thực hiện, người giữ lưỡi người làm hô hấp Hà thổi ngạt Nên đặt nạn nhân nằm ngửa, đầu ngửa, người cấp cứu quỳ bên cạnh, sát ngang vai Dùng tay ngửa hẳn đầu nạn nhân phía trước cuống lưỡi không bít kín đường hô hấp, có đầu dùng động tác nạn nhân bắt đầu thở Nếu nạn nhân chưa thở được, người cấp cứu để đầu nạn nhân tư trên, tay mở miệng, tay luồn ngón tay có vải kiểm tra họng nạn nhân, lau hết đờm dãi Người cấp cứu hít thật mạnh, tay mở miệng, tay vít đầu nạn nhân xuống áp kín miệng vào miệng nạn nhân thổi mạnh Ngực nạn nhân phồng lên, người cấp cứu ngẩng đầu lên hít thứ hai, sức đàn hồi lồng ngực nạn nhân tự thở Tiếp tục với nhịp độ 14 lần/phút, liên tục nạn nhân tỉnh thở trở lại có ý kiến y, bác sỹ Bộ môn: Điện – Điện lạnh 102 Tài liệu môn học An Toàn Điện Hà thổi ngạt kết hợp với ấn tim lồng ngực (xoa bóp lồng ngực) Nếu gặp nạn nhân mê man không nhúc nhích, tím tái, ngừng thở, không nghe tim đập, ta phải ấn tim lồng ngực kết hợp với hà thổi ngạt - Một người tiến hành hà thổi ngạt - Người thứ hai làm việc ấn tim Hai bàn tay ấn tim chồng lên nhau, đè 1/3 xương ức nạn nhân ấn mạnh sức thể tì xuống vùng ức (đề phòng nạn nhân bị gẫy xương) Nhịp độ phối hợp hai người cấp cứu sau: ấn tim (4÷5) lần lại thổi ngạt lần, tức ấn (50÷60) lần/phút Thổi ngạt kết hợp với ấn tim phương pháp hiệu nhất, cần lưu ý nạn nhân bị tổn thương cột sống ta không nên làm động tác ấn tim Tóm lại: cứu người bị tai nạn điện công việc khẩn cấp, làm nhanh tốt Tuỳ theo hoàn cảnh mà áp dụng phương pháp cứu chữa cho thích hợp Phải bình tĩnh kiên trì để xử lý Chỉ phép coi người bị nạn chết có chứng rõ ràng vỡ sọ, cháy toàn thân, hay có định y, bác sỹ, không phải kiên trì cứu chữa Tài liệu tham khảo Nguyễn Đình Thắng-Giáo trình An toàn điện-NXB Giáo dục Phạm Duy Tân-Giáo trình An toàn điện-Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Nguyễn Xuân Phú-An toàn điện-NXB Khoa học & Kỹ thuật Qui phạm an toàn điện-T1, T2 T3-Bộ Năng lượng Bộ môn: Điện – Điện lạnh 103 Tài liệu môn học An Toàn Điện Bộ môn: Điện – Điện lạnh 104 [...]... trên ta thấy, tăng Rcd đủ lớn có thể giảm được dòng điện Ing đến mức an toàn Bộ môn: Điện – Điện lạnh 19 Tài liệu môn học An Toàn Điện Khi biết dòng điện an toàn qua người cho phép I ngcp, ta có thể xác định được trị số an toàn của điện trở cách điện để đảm bảo an toàn như sau: R cd.at ≥ U I ngcp − 2R ng (2-7) Trong đó: Rcd.at là điện trở cách điện an toàn Khi tính toán thường lấy: Rng = (800÷1000)Ω Ingcp=... vật liệu cách điện Ví dụ: Nếu lấy: Rng = 1000Ω; Ingcp = 10mA Ta tính được điện trở cách điện Rcd để đảm bảo an toàn đối với: + Mạng điện áp U = 127V thì Rcd ≥ 10.700Ω + Mạng điện áp U = 220V thì Rcd ≥ 20.000Ω 3 Khi người tiếp xúc với một cực của mạng điện, điện dung đối với đất lớn (hình 2-3) Bộ môn: Điện – Điện lạnh 20 Tài liệu môn học An Toàn Điện Khi điện áp của mạng cao, bỏ qua điện trở cách điện. .. biện pháp an toàn Từ các biểu thức (2-18), (2-19), (2-20), (2-21) và (2-22) ta thấy, để giảm dòng điện qua người có thể dùng các biện pháp sau: - Giảm điện áp của mạng cung cấp - Tăng cường cách điện của mạng điện (cách điện càng lớn dòng qua người càng nhỏ) Bộ môn: Điện – Điện lạnh 32 Tài liệu môn học An Toàn Điện - Giảm điện dung của lưới với đất (điện dung của lưới điện càng lớn thì dòng điện qua... môn: Điện – Điện lạnh 15 Tài liệu môn học An Toàn Điện 2.1.1 Mạng điện 1 pha có trung tính cách điện đối với đất 1 Khi người tiếp xúc với hai cực của mạng điện (hình 2-1) a) Dòng điện qua người 2 U 1 Rng Ing Hình 2-1: Người tiếp xúc với hai cực của mạng điện Trong mạng điện này, không kể là có nối đất hay không, trường hợp nguy hiểm nhất là khi tiếp xúc phải cả hai cực của mạng điện có điện áp U Dòng điện. .. điện qua người Các ký hiệu trên sơ đồ: - U: điện áp giữa hai cực của mạng điện - Rcd1, Rcd2: điện trở cách điện của dây dẫn đối với đất - Xc1, Xc2: điện dung của dây dẫn đối với đất - Ing: dòng điện đi qua cơ thể người - Rng: điện trở của cơ thể người - Rs: điện trở phụ nối nối tiếp với điện trở người (điện trở của thảm, nền cách điện mà người đứng trên đó, hay của giày cách điện ) Bộ môn: Điện – Điện. .. Rd 1.3.2 Điện áp tiếp xúc Khi thiết bị có nối đất bị hư hỏng cách điện, khi đó vỏ thiết bị mang điện áp là: Ud = Id Rd Nếu người tiếp xúc với một thiết bị được nối đến điện cực và đứng hai chân chụm nhau trên đất, thì dòng điện chạy qua cực tiếp đất này sẽ tạo nên điện áp tiếp xúc (hình 1-2) là: Bộ môn: Điện – Điện lạnh 14 Tài liệu môn học An Toàn Điện U tx = U d − U x Trong đó: - Id là dòng điện đi... bước khi dòng điện sự cố chạy vào trong đất Bộ môn: Điện – Điện lạnh 13 Tài liệu môn học An Toàn Điện Bằng thực nghiệm, ta có: - 68% điện áp rơi trong phạm vi 1 m - 24% điện áp rơi trong khoảng (1-10)m - Cách xa hơn 20m, điện áp coi như bằng 0 Do đó ta có, điện trở nối đất chính là điện trở của khối đất nửa bán cầu có bán kính là 20m Nếu có điện áp đặt lên thiết bị nối đất R d là Ud thì dòng điện đi vào... Điện – Điện lạnh 28 Tài liệu môn học An Toàn Điện I ng max = U R ng b) Các biện pháp an toàn Từ biểu thức (2-16) ta thấy dòng điện qua người không phụ thuộc điện trở cách điện của mạng mà chỉ phụ thuộc điện áp của nguồn cung cấp và điện trở sàn Do đó để giảm dòng qua người dùng các phương pháp sau: - Giảm điện áp của mạng - Tăng điện trở sàn 2.2 mạng điện ba pha Trong mạng điện 3 pha, sự nguy hiểm... Trong đó: Rng là điện trở của người b) Các biện pháp an toàn Trong thực tế, tiếp xúc phải cả hai cực như vậy là rất ít chỉ xảy ra với công nhân làm việc trên lưới dưới điện áp Một tay đang làm việc trên một cực, tay kia (hoặc đầu, Bộ môn: Điện – Điện lạnh 16 Tài liệu môn học An Toàn Điện tai, vai ) chạm phải cực khác Khi đó, dù người có đứng trên ghế cách điện, thảm cách điện, đi ủng cách điện, cũng không... Bộ môn: Điện – Điện lạnh 33 Tài liệu môn học An Toàn Điện - Trang bị cho công nhân đầy đủ kiến thức về an toàn điện - Tổ chức công việc và thực hiện từng bước công việc sao cho không xảy ra tai nạn - Dùng điện áp cung cấp với giá trị thấp ( ... giảm dòng điện Ing đến mức an toàn Bộ môn: Điện – Điện lạnh 19 Tài liệu môn học An Toàn Điện Khi biết dòng điện an toàn qua người cho phép I ngcp, ta xác định trị số an toàn điện trở cách điện để... nên điện áp đặt lên cách điện thiết bị điện áp pha, cách điện lưới cần chế tạo với Bộ môn: Điện – Điện lạnh 37 Tài liệu môn học An Toàn Điện điện áp pha Còn lưới có trung tính cách điện điện... người nhỏ) Bộ môn: Điện – Điện lạnh 32 Tài liệu môn học An Toàn Điện - Giảm điện dung lưới với đất (điện dung lưới điện lớn dòng điện qua người lớn) - Tăng điện trở sàn Rs Dòng điện qua người tiếp