Kỹ thuật an toàn điện

KỸ THUẬT AN TOÀN ĐIỆN

03/17/22

1


Nội dung mơn học
Phần 1. Khái niệm và phân tích an tồn trong các mạng điện
• Chương 1. Những khái niệm cơ bản
• Chương 2. Phân tích an tồn trong mạng điện đơn giản
• Chương 3. Phân tích an tồn trong mạng điện 3 pha
Phần 2. Các biện pháp kỹ thuật an tồn
• Chương 4. Bảo vệ nối đất
• Chương 5. Bảo vệ nối dây trung tính
• Chương 6. Bảo vệ an tồn bằng thiết bị chống dịng điện
rị Chương 7. Các biện pháp an tồn khác
• Chương 8. Xử lý, cấp cứu người bị điện giật
• Chương 9. Phịng chống điện từ trường

03/17/22

2


Tài liệu tham khảo
1. TS Nguyễn Đình Thắng, TS Nguyễn Minh Chước
Kỹ thuật an toàn điện - NXB tại chức ĐHBKHN
2. Nguyễn Xuân Phú (Chủ biên)
Kỹ thuật an toàn trong sử dụng và cung cấp điện - NXB KHKT, 2003
3. Titres d'habilitation électrique

4. RCD protection

03/17/22

3


Phần 1. Khái niệm và PTAT trong các mạng điện
Chương 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1. CÁC TAI NẠN VỀ ĐIỆN
1.1.1. Phân loại tai nạn điện

Điện giật

Hoả hoạn cháy nổ do điện

03/17/22

Các tai nạn điện

Đốt cháy do điện

4


1.1.2. Nguyên nhân dẫn đến tai nạn điện
Nguyên nhân dẫn đến tai nạn điện

Chạm điện trực tiếp

Chạm vào các phần tử
bình thường có điện áp

03/17/22

Khác
• HQ điện
• Xuất hiện trong
KV điện trường mạnh

Chạm điện gián tiếp

Chạm vào các phần tử bình
thường khơng có điện áp

5


tiÕp xóc trùc tiÕp

Ph
N
. .

. .

Ing
§Êt
Pha - Trung tÝnh
03/17/22

Pha - ®Êt
6


Chạm vào thanh cái

03/17/22

7


TIẾP XÚC GIÁN TIẾP

Ph
N
. .

Ing
Đất

03/17/22

8


TIẾP XÚC GIÁN TIẾP

Ph
N

. .

Ing
Đất

03/17/22

9


1.1.3. Số liệu thống kê tai nạn điện
a. Theo cấp điện áp:
• U ≤ 1kV: 76,4%
• U > 1kV: 23,6%

b. Theo nghề nghiệp:
• Thuộc ngành điện: 42,2%
• Các ngành khác: 57,8%

Số liệu thống kê
tai nạn điện

d. Theo nguyên lứa tuổi:
• Dưới 20: 14,5%
• 21-30: 51,7%
• 31-40: 21,3%
• Trên 40: 12,5%

03/17/22

c. Theo nguyên nhân tiếp xúc điện:
• Trực tiếp: 55,9%
• Gián tiếp: 42,8%
• HQ điện: 1,12%
• Xuất hiện trong KV điện trường mạnh:0.08%

10


1.2. TÁC DỤNG CỦA DỊNG ĐIỆN
Khi ngêi tiÕp xóc víi 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 ngời thể hiện qua
hiện tợng 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 ngời 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).

03/17/22

11


Standard IEC 60479-1
Time/current zones defining the effects of AC current
(15 Hz to 100 Hz)
• Vùng 1: Khơng cảm nhận được
• Vùng 2: Cảm thấy khó chịu

a

• Vùng 3: Co các cơ, b (10 mA) let-go
threshold
• Vùng 4: Rung cơ tim, c1(30 mA)
b -c1: probability 0 %
c1 -c2: probability ~ 5 %
c2 -c3: probability ~ 50 %
>c3: probability > 50 %
Đường a - Ngưỡng cảm nhận có dịng điện qua người
Đường b - Ngưỡng buông - nhả

03/17/22

12


Standard IEC 60479-1: Ngưỡng dòng điện tới hạn
(Critical current thresholds)
AC

Tim ngừng đập
Tim đập mạnh - Ngưỡng RCT
Tê liệt cơ quan hơ hấp-Nghẹt thở
Bắt đầu co cơ - Ngưỡng bng nhả
Có cảm giác nhói nhẹ - Ngưỡng cảm nhận

03/17/22

13


Ngng dũng in ti hn
DC

130
100
Khụng xỏc nh

?
5

Dòng điện xoay chiều: Icp= 10 mA
Dòng điện một chiều: Icp = 50 mA

03/17/22

14

1.3. ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC & TỔNG TRỞ CƠ THỂ NGƯỜI
Điện áp tiếp xúc và tổng trở
cơ thể là hai đại lượng dùng để
xác định trị số dòng điện qua
người.
1.3.1. in ỏp tip xỳc Utx: Là
điện áp giữa hai điểm trên
đờng đi của dòng điện
qua cơ thể ngời (hay chính
là điện áp đặt lên cơ thể
ngời khi ngời tiếp xúc
điện) thờng là giữa tay với
tay hoặc giữa tay và chân.

1.3.2. Tổng trở cơ thể người:
03/17/22

ZT = Zng = Zp + Zi
15


Đường điện

Điện áp tx

Zng

Diện tích,
áp suất

Tình trạng
da

Nhiệt độ

Thời gian đi qua
03/17/22

16


1.3.3. Điện áp tiếp xúc cho phép Utxcp
• Tiêu chuẩn Pháp:
Nhà xưởng

Utx = Ung = Rng.Ing

Utxcp

Ngập nước

1200 * 10 mA = 12 V
2500 * 10 mA = 25 V

12 V
24 V

5000 * 10 mA = 50 V

48 V

Ngập nước

1200 * 10 mA = 12 V

12 V

Ẩm ướt

2500 * 10 mA = 25 V

25 V

Khô ráo

5000 * 10 mA = 50 V

50 V

Ẩm ướt
Khơ ráo

• Tiêu chuẩn IEC:

03/17/22

17


1.4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TÁC ATĐ

Chức vụ có tư cách

Luật lao động

Dụng cụ
Những phương pháp

Cơng tác
An tồn

Năng lực

Những quy phạm

Điện áp
Mơi trường

03/17/22

18


1.5. HIỆN TƯỢNG DÒNG ĐIỆN TẢN VÀO TRONG ĐẤT
Khi TBĐ có dịng chạm vỏ, đường dây điện đứt rơi xuống đất,…
tại chỗ chạm đất sẽ có dịng 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 dịng điện này
tản vào trong đất thơng qua một bán cầu kim loại có bán kính r 0 chơn
sát mặt đất. Với giả thiết:

• Mơi trường chơn 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.
• Trường của dịng điện Iđ là dạng trường tĩnh (tức là tập hợp các
đường sức và đường đẳng thế của chúng giống nhau).

03/17/22

19


1.5. HIỆN TƯỢNG DÒNG ĐIỆN TẢN VÀO TRONG ĐẤT
1.5.1. Sự phân bố thế tại chỗ dịng điện chạm đất
ĐL Ơm dưới dạng vi phân: J = γ E hay E = ρJ

ρ.I d
du = Edx = ρJdx =
dx
2
2πx

03/17/22

∞

U x = U x − U ∞ = ∫ du =
x

ρ.I d
2π

Id
j=
2
2
π
x
∞

ρ.I d
1
dx
=
∫x x 2
2πx

20


1.5. HIỆN TƯỢNG DÒNG ĐIỆN TẢN VÀO TRONG ĐẤT
1.5.2. Điện trở tản
Khi dòng điện đi vào trong đất, bị điện trở của điện cực và đất cản trở. Điện
trở này gọi là điện trở tản Rđ:

Ud
ρ
Rd =
=
, Ω
Id

2πr0

U tx = U tay - U chan = U d - U x =

1.5.3. Điện áp tiếp xúc Utx
Ud

u (V)

u (V)

ρ.I d ρ.I d
−
2πr0 2πx

Ud
Utx
U’tx

TBĐ
Id

l (m)

ρ
a)

03/17/22

l (m)

x,

J

Utx = Ud

l (m)
0

20
b)

21


1.5. HIỆN TƯỢNG DÒNG ĐIỆN TẢN VÀO TRONG ĐẤT
1.5.4. Điện áp tiếp xúc Ub

U b = U x - U x +a =

Từ CT ta thấy rằng càng
đứng xa chỗ dòng điện
chạm đất (điện cực nối
đất) điện áp bớc càng có
trị số nhỏ. Khi ngời đứng
cách chỗ chạm đất trên 20
m có thể coi điện áp bớc
Vớ
d: 0.
I = 1000A; ρ = 102 Ωm

b»ng
và a = 0,8m

ρ.I d
ρ.I d
ρ.I d .a
−
=
2πx 2π ( x + a) 2πx(x + a)
u (V)
Ud

Ub
TB§
Id

l (m)

thỡ Ub = 30,6 V



l (m)

x
a

J

Nh vậy điện áp bớc và điện áp tiếp xúc thay đổi hoàn

toàn trái ngợc nhau khi khoảng cách đến chỗ chạm đất
thay đổi.
03/17/22
22


Chương 2. PHÂN TÍCH AN TỒN TRONG MẠNG ĐIỆN ĐƠN
Chương 2. PTAT TRONG
MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN
GIẢN
2.1. 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.
+ Chạm vào hai dây: Rất nguy hiểm
+ Chạm vào 1 dây: Nguy hiểm tuỳ thuộc vào
từng loại mạng điện và chạm vào dây nào.

03/17/22

23


2.2. PHÂN TÍCH AN TỒN TRONG MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN

CĨ ĐIỆN DUNG NHỎ
2.2.1. Mạng 2 dây cách điện với đất

I ng =

U
2R ng + R cd

* 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
* Chú ý: Khi 1 dây chạm đất mà người chạm vào dây còn lại sẽ rất nguy hiểm.
2.2.2. Mạng Mạng chỉ có 1 dây:

* Khi R0 = 0 thì:

03/17/22

I ng =

U.R cd2
R ng ( R 0 + R cd2 ) + R o .R cd2

I ng =

U
R ng

24

2.2.3. Mạng 2 dây có 1 dây nối đất
• TH chạm vào dây khơng nối đất: Ung ≈ U
Ilv

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

2

U

B

A

Zt

Ilv

C
1

Rng

R0

* 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 Ung ≈ U.

03/17/22

25