Bài giảng An toàn về điện

CHƯƠNG 8

An toàn điện


8.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1. CÁC TAI NẠN ĐIỆN
a) Điện giật :
Do tiếp xúc với điện áp, con người có thể chịu một dòng điện nào
đó qua người Ing. Nếu Ing đủ lớn và thời gian tồn tại đủ lâu
người có
thể tử vong.
b) Bỏng điện hoặc đốt cháy do điện
Khi người đóng mở điện hoặc khi đến gần vật mang điện có điện
áp cao thì sẽ phát sinh hồ quang đốt cháy da thịt, gây bỏng sâu, nếu
nặng có thể dẫn đến tử vong.
c) Hoả hoạn, cháy nổ do điện :
Khi dòng điện đi qua dây dẫn lớn hơn giá trị cho phép, cách điện bị
nóng chảy dẫn đến ngắn mạch, hồ quang điện phát sinh trong quá trình
ngắn mạch sẽ đốt cháy nhựa cách điện, các vật dễ cháy khác tiếp xúc
với nó gây nên hỏa hoạn.


8.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
2. NGUYÊN NHÂN DẪN ĐẾN TAI NẠN ĐIỆN
Ngun nhân dẫn đến tai nạn điện

Chạm điện trực tiếp

Chạm vào các phần tử
bình thường có điện áp

Khác
• HQ điện
• Xuất hiện trong khu
vực điện trường mạnh

Chạm điện gián tiếp

Chạm vào các phần tử
bình thường khơng có
điện áp, nhưng do hỏng
cách điện chạm vỏ


8.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

tiÕp xóc trùc tiÕp
Ph
N
. .

. .

Ing
Đất
Pha - Trung tính
04-Apr-12

Pha - đất
4

8.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Chạm vào thanh cái

04-Apr-12

5


8.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

TIẾP XÚC GIÁN TIẾP

Ph
N
. .

Ing
Đất


8.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
3. TÁC HẠI CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI NGƯỜI
Dòng điện qua người Ing sẽ gây nên các tác hại về mặt sinh học
đối với cơ thể người như : co giật, phỏng, rối loạn hệ thần kinh, ngừng
nhịp tim dẫn đến tử vong.
Các tác hại này phụ thuộc vào nhiều yếu tố :
- Biên độ dòng Ing.
- Thời gian tồn tại.

- Đường đi của dòng qua người
- Trạng thái sức khoẻ của người.
- Môi trường xung quanh.
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 c¬ thĨ (IEC 60479-1).


8.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Standard IEC 60479-1
Time/current zones defining the effects of AC current
(15 Hz to 100 Hz)
a

Vuøng 1 : Không cảm nhận được
Vùng 2 : Cảm thấy khó chịu
Vùng 3 : Co các cơ bắp
Vùng 4 : Rung cơ tim
- (b-c1) : xác suất rung tim 0%
- (c1-c2) : xác suất rung tim đến 5%
- (c2-c3) : xác suất rung tim đến 50%

Đường a - Ngưỡng cảm nhận có dịng điện
qua người
Đường b - Ngưỡng bng - nhả

- > c3 : xác suất rung tim > 50%


8.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

4. ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC
Là điện áp giữa 2 điểm trên đường đi của dòng điện qua cơ thể
người hay chính là điện áp đặt lên cơ thể người khi người tiếp xúc
điện.
U
Ta có :
I ng = tx

Z ng

Điện áp tiếp xúc cho phép : là giá trị điện
áp giới hạn mà người tiếp xúc sẽ không bị
nguy hiểm tới tính mạng
Qui định tuỳ
theo quốc gia
Ucho phép

Việt Nam

IEC

(V)

AC

DC

AC

DC

Nơi khô ráo

42

80

50

120

Nơi ẩm ướt

24

50

25

60

Nơi ngập nước

12

12


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
8.2.1. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐIỆN TRỰC TIẾP

- Sử dụng các phần tử dẫn điện có điện trở cách điện đúng theo
cấp điện áp yêu cầu.
- Lắp đặt các phần mang điện trên cao, ngoài tầm với hoặc che
chắn người sử dụng có thể sờ tới.
- Lắp đặt các phần mang điện không được bọc cách điện trong tủ
kín và chìa khoá được giữ bởi người có chức năng.
- Thiết kế mạng điện có U≤ Ucho phép (40, 24, 12, 6 V) lấy nguồn
qua mạng cách ly.
- Thiết kế và lắp đặt mạng lấy nguồn sau biến áp cách ly đặc biệt
và đảm bảo mức cách điện của mạng theo đúng yêu cầu an toàn, thực
hiện nối đẳng thế vỏ các thiết bị.
- Đối với những nơi có nguy cơ chạm điện cao, VD: ổ cắm hoặc
những nơi ẩm ướt như phòng tắm hoặc đối với thiết bị di động ⇒ tăng
cường biện pháp bảo vệ phụ bằng RCD.


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
8.2.2. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐIỆN GIÁN TIẾP
1. Khái niệm về các hệ thống nối đất :
- Nối đất làm việc R0: Thực hiện nối các điểm của mạng điện
(thường là trung tính của mạng điện) với hệ thống nối đất nhằm đảm
bảo các chế độ làm việc của mạng điện
- Nối đất an toàn (bảo vệ) Rđ: Thực hiện nối các phần tử bình
thường không mang điện
vỏ kim loại (vỏ máy, khung máy, chân,
sàn kim loại v.v...) với hệ thống nối đất nhằm đảm bảo an toàn cho
người tiếp xúc với các phần tử này khi có sự cố chạm vỏ do cách điện
bị hỏng ⇒ Bảo vệ chống chạm điện gián tiếp
- Nối đất chống sét Rxk : Thực hiện nối các thiết bị chống sét (kim
thu sét, dây thu sét...) với hệt thống nối đất nhằm đảm bảo an toàn cho

người và các thiết bị, công trình khi có sét đánh.


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
8.2.2. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐIỆN GIÁN TIẾP
2. Các loại sơ đồ nối đất:
Sơ đồ nối đất là sự liên hệ với đất của 2 phần tử :
- Điểm trung tính của nguồn cung cấp.
- Các vỏ kim loại của thiết bị tại nơi sử dụng điện.
Ký hiệu :
- Chữ thứ nhất : thể hiện sự liên hệ với đất của trung tính nguồn.
Gồm 1 trong 2 chữ : T và I.
- Chữ thứ hai : thể hiện sự liên hệ với đất của vỏ thiết bị. Gồm 1
trong 2 chữ : T và N.
I : Isolated cách điện.
T : Terrestial nối đất
N : Neutral nối trung tính


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
2. Các loại sơ đồ nối đất:
Có các loại sơ đồ nối đất sau : TT, TN, IT. Trong đó sơ đồ TN lại
chia làm 3 dạng : TN-C, TN-S, TN-C-S.
a) Sơ đồ IT : trung tính cách điện với đất, vỏ thiết bị nối đất qua dây
bảo vệ PE.
- Khi có chạm vỏ một điểm :
Người tiếp xúc không nguy hiểm
Dòng chạm đất nhỏ, không có
khả năng gây hoả hoạn.
Chỉ cần lắp bộ phận cảnh báo có

chạm đất
- Khi có chạm vỏ hai điểm :
Trở thành ngắn mạch 2 pha
các
khí cụ quá dòng (cầu chì, CB) sẽ
Sơ đồ IT không có dây trung tính
tác động ngắt mạch.


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
a) Sơ đồ IT :
*Đặc điểm của sơ đồ IT :
- Độ tin cậy cấp điện
tốt : khi có chạm vỏ lần thứ nhất, hệ thống không
bị cắt; khi chạm vỏ lần thứ hai thì hệ thống mới bị cắt.
- Bảo vệ con người Tốt
- Độ kháng nhiễu Trung bình
* Lưu ý :
- Vì mạng hạ thế của điện lực Việt Nam luôn có trung tính nối đất nên
phải dùng biến áp cách ly để có mạng IT cục bộ ⇒ Chỉ dùng cho công trình
có yêu cầu cao về liên tục cấp điện như phòng mổ, trung tâm cấp khẩn cấp
- Độ dài đường dây bị hạn chế.
- Phải thường xuyên có đội ngũ bảo dưỡng để phát hiện và giải quyết sự cố
chạm vỏ lần thứ nhất không để xảy ra chạm vỏ lần 2.
- Thời gian cắt điện của khí cụ bảo vệ khi có chạm vỏ lần 2 phải nhỏ hơn
0,4s cho mạch cuối và nhỏ hơn 5 s cho mạch phân phối


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
b) Sơ đồ TN-C :

- Trung tính nguồn được nối đất trực tiếp
- Dây trung tính và dây bảo vệ dùng chung (C: combined)
gọi là
dây PEN = PE + N
- Sự cố chạm vỏ cũng là sự cố ngắn mạch
bị cắt nhanh bằng các
khí cụ bảo vệ (cầu chì, CB).


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
b) Sơ đồ TN-C :
Chú ý quan trọng:
- Phải nối dây PEN đến vỏ của thiết bị trước rồi mới vòng về điểm
trung tính của TBị.
- Dây PEN cũng là dây bảo vệ
không được ngắt dây PEN trong
bất kỳ trường hợp nào.
- Không được mắc khí cụ dòng dư cho RCD cho mạch TN-C
- Không dùng mạch TN-C cho những nơi có nguy cơ cháy nổ cao.
- Cấm dùng mạch TN-C cho các thiết bị cầm tay và thiết bị di động.
- Dây PEN phải được bọc cách điện bên ngoài thiết bị.
- Phải lặp lại nối đất cho các thiết bị xa nguồn.
⇒ Mạng TN-C hiện nay chỉ được dùng cho mạch từ ngõ ra của máy
biến áp đến tủ CB tổng.


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
c) Sơ đồ TN-S :
Trong sơ đồ TN-S, dây bảo vệ và dây trung tính là 2 dây riêng biệt

(S : separated). Dây N chỉ được nối đất tại nguồn, dây PE nối đất lặp
lại càng nhiều càng tốt.


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
c) Sơ đồ TN-S :
Nếu đường dây quá dài, dòng chạm vỏ nhỏ không đủ tác động khí
cụ bảo vệ
ta có thể dùng RCD. RCD còn có tác dụng ngắt mạch khi
có chạm đất dây trung tính.
Sơ đồ TN-S giải quyết được một số nhược điểm của sơ đồ TN-C như
sau :
- Bảo vệ chống cháy nổ tốt hơn,
- Ít nguy hiểm hơn khi đứt dây trung tính.
- Nhiễu điện từ ít hơn
- Đồng thời vẫn giữ ưu điểm của TN là cắt nhanh sự cố chạm điện.


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
d) Sơ đồ TN-C-S:
Trong sơ đồ TN-C-S, dây trung tính và dây bảo vệ là dây chung PEN
ở đầu nguồn, sau đó tách ra làm 2 dây riêng biệt (N và PE). Tại chỗ rẽ,
cần có các thanh đấu riêng cho trung tính và bảo vệ
Hệ thống này
thường dùng để mở rộng hệ TN-C có sẵn.

*Chú ý : không được
phép đặt TN-C phía
sau TN-S

8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
*Đặc điểm chung của hệ TN
- Độ tin cậy cấp điện trung bình
- Bảo vệ con người tốt
- Bảo vệ tài sản
Kém, do phòng cháy kém. Trong hệ TN-C dòng
không cân bằng trong dây PEN đồng thời đi ra cả vỏ kim loại làm cho
bộ phận này nóng lên ở những chỗ mối nối lỏng lẻo, dễ phát sinh tia
lửa điện. Cấm dùng hệ thống TN-C cho những nơi có nguy cơ cháy nổ
cao.
- Độ kháng nhiễu điện từ Kém.
- Chi phí : rẻ nhất.
- Phải nối đất lặp lại cho thiết bị ở xa nguồn.
- Phải thường xuyên kiểm tra điện trở nối đất Rb ≤ 4 Ω
- Thời gian cắt điện tự động của khí cụ bảo vệ phải nhỏ hơn 0,4s cho
mạch cuối và nhỏ hơn 5 s cho mạch phân phối


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
e) Sơ đồ TT:
- Trung tính nguồn điện nối đất trực tiếp có chức năng nối đất công
tác (nối đất làm việc)
- Vỏ kim loại của thiết bị được nối đất trực tiếp qua hệ thống nối đất
riêng.
- Dây trung tính không được nối đất lặp lại sau RCD
Sơ đồ TT bắt buộc phải sử
dụng thêm khí cụ dòng dư
RCD ⇒ trở nên có ưu
điểm nhiều nhất và được

sử dụng nhiều trong các
hệ thống dân dụng vì an
toàn cho người không
chuyên và an toàn cháy
nổ.


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
e) Sơ đồ TT:
*Đặc điểm của hệ thống TT :
- Độ tin cậy cấp điện
trung bình : hệ thống TT hay mất điện đột
xuất nếu RCD bị tác động do nhiễu ⇒ phải chọn dòng rò định mức của
RCD căn cứ vào các dòng rò nội tại của các Tbị trong mạng điện.
- Bảo vệ tài sản và phòng cháy
Tốt nhất : do không có dòng rò
qua vỏ kim loại và nếu dòng rò hình thành trên bề mặt cách điện thì
RCD sẽ nhảy ngay.
- Độ kháng nhiễu điện từ Trung bình
- Chi phí
mắc nhất : vì phải dùng 2 hệ thống nối đất riêng biệt,
ngoài ra phải dùng phối hợp thêm khí cụ dòng dư RCD
- Không cần đội ngũ bảo dưỡng chuyên nghiệp làm việc thường
xuyên
- Thời gian cắt điện tự động của khí cụ bảo vệ khi sự cố xảy ra là
0,2s.


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
3/ Khuyến nghị về việc chọn sơ đồ nối đất.

Hộ tiêu thụ lấy điện trực tiếp từ lưới công cộng hạ áp
sơ đồ thích
hợp nhất là sơ đồ TT
- Phải lập thêm một tổ nối đất riêng.
- Dây nối đất bảo vệ PE phải phân biệt, không có bất kỳ điểm
chung nào với dây trung tính N.
- Phải sử dụng RCD ghép sau CB
Nhà chung cư cao tầng được cung cấp từ một trạm biến áp
sơ đồ
thích hợp nhất là sơ đồ TN-S
- Các căn hộ (hệ thống con) khi dùng với RCD
có tác dụng như
sơ đồ TT.
- Tủ điện đầu vào (ngay sau MBA) được phép dùng sơ đồ TN-C
nhưng ngay sau đó phải tách ra thành TN-S trong toàn hệ thống.


8.2. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ
3/ Khuyến nghị về việc chọn sơ đồ nối đất.
Hộ tiêu thụ đặc biệt cần ưu tiên liên tục cấp điện : như phòng mổ,
phòng cấp cứu, hầm mỏ, trung tâm cứu nạn, báo cháy v.v..
sơ đồ
thích hợp nhất là sơ đồ IT
- Phải dùng MBA cách ly để có trung tính cách điện với đất.
- Đòi hỏi khắc khe về trình độ bảo dưỡng, phương thức phát hiện
và phục hồi nhanh một sự cố chạm đất lần thứ nhất.
- Chỉ dùng cho những hệ thống chuyên nghiệp và phạm vi nhỏ.