Kỹ thuật an toàn điện ppt

06/27/14 1
KỸ THUẬT AN TOÀN ĐIỆN

Haui.edu.vn
Electric power system
Nguyễn Quang Thuấn
06/27/14 2
Nội dung môn học
Phần 1. Khái niệm và phân tích an toàn trong các mạng điện
•
Chương 1. Những khái niệm cơ bản
•
Chương 2. Phân tích an toàn trong mạng điện đơn giản
•
Chương 3. Phân tích an toàn trong mạng điện 3 pha
Phần 2. Các biện pháp kỹ thuật an toàn
•
Chương 4. Bảo vệ nối đất
•
Chương 5. Bảo vệ nối dây trung tính
•
Chương 6. Bảo vệ an toàn bằng thiết bị chống dòng điện
rò Chương 7. Các biện pháp an toàn khác
•
Chương 8. Xử lý, cấp cứu người bị điện giật
•
Chương 9. Phòng chống điện từ trường
06/27/14 3
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
06/27/14 4
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
Các tai nạn điện
Điện giật
Đốt cháy do điện Hoả hoạn cháy nổ do điện
06/27/14 5
1.1.2. Nguyên nhân dẫn đến tai nạn điện
Chạm vào các phần tử
bình thường có điện áp
Chạm điện gián tiếpChạm điện trực tiếp
Nguyên nhân dẫn đến tai nạn điện
Chạm vào các phần tử bình
thường không có điện áp
Khác
•
HQ điện
•
Xuất hiện trong
KV điện trường mạnh
06/27/14 6
tiÕp xóc trùc tiÕp
Ph

N
§Êt
Pha - Trung tÝnh Pha - ®Êt
I
ng
. . . .
06/27/14 7
Chạm vào thanh cái
06/27/14 8
TIẾP XÚC GIÁN TIẾP
Ph
N
Đất
I
ng
. .
06/27/14 9
Ph
N
Đất
I
ng
. .
TIẾP XÚC GIÁN TIẾP
06/27/14 10
1.1.3. Số liệu thống kê tai nạn điện
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%
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%
d. Theo nguyên lứa tuổi:
•
Dưới 20: 14,5%
•
21-30: 51,7%
•
31-40: 21,3%
•
Trên 40: 12,5%
06/27/14 11
1.2. TC DNG CA DềNG IN
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).
06/27/14 12
Standard IEC 60479-1
Time/current zones defining the effects of AC current
(15 Hz to 100 Hz)
•
Vùng 1: Không cảm nhận được
•
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: probability 0 %
c1 -c2: probability ~ 5 %
c2 -c3: probability ~ 50 %
>c3: probability > 50 %

a
Đường a - Ngưỡng cảm nhận có dòng điện qua người
Đường b - Ngưỡng buông - nhả
06/27/14 13
Standard IEC 60479-1: Ngưỡng dòng điện tới hạn
(Critical current thresholds)
Tim ngừng đập
Tim đập mạnh - Ngưỡng RCT
Tê liệt cơ quan hô hấp-Nghẹt thở
Bắt đầu co cơ - Ngưỡng buông nhả
Có cảm giác nhói nhẹ - Ngưỡng cảm nhận
AC
06/27/14 14
Ngưỡng dòng điện tới hạn
5
?
100
130
Không xác định
Dßng ®iÖn xoay chiÒu: I
cp
= 10 mA
Dßng ®iÖn mét chiÒu: I
cp
= 50 mA
DC
06/27/14 15
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. Điện áp tiếp xúc U
tx
: Lµ
®iÖn ¸p gi÷a hai ®iÓm trªn ® êng
®i cña dßng ®iÖn qua c¬ thÓ ng êi
(hay chÝnh lµ ®iÖn ¸p ®Æt lªn c¬
thÓ ng êi khi ng êi tiÕp xóc ®iÖn) th
êng lµ gi÷a tay víi tay hoÆc gi÷a
tay vµ ch©n.
Z
T
= Z
ng
= Z
p
+ Z
i
1.3.2. Tổng trở cơ thể người:
06/27/14 16
Z
ng
Điện áp tx
Đường điện
Diện tích,
áp suất
Nhiệt độ
Tình trạng
da

Thời gian đi qua
06/27/14 17
1.3.3. Điện áp tiếp xúc cho phép U
txcp
Nhà xưởng
Ngập nước
U
tx
= U
ng
= R
ng
.I
ng
1200 * 10 mA = 12 V
Ẩm ướt
2500 * 10 mA = 25 V
Khô ráo
5000 * 10 mA = 50 V
U
txcp
12 V
24 V
48 V
Ngập nước 1200 * 10 mA = 12 V
Ẩm ướt 2500 * 10 mA = 25 V
Khô ráo
5000 * 10 mA = 50 V
12 V
25 V

50 V
•
Tiêu chuẩn Pháp:
•
Tiêu chuẩn IEC:
06/27/14 18
Chức vụ có tư cách
Dụng cụ
Những phương pháp
Năng lực
Môi trường
Luật lao động Những quy phạm
Điện áp
Công tác
An toàn
1.4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TÁC ATĐ
06/27/14 19
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 r
0
chôn
sát mặt đất. Với giả thiết:
•
Môi trường chôn điện cực có điện trở suất ρ là thuần nhất.
•
Dòng điện chạm đất I
đ

đi từ tâm bán cầu toả vào trong đất theo
đường bán kính.
•
Trường của dòng điện I
đ
là dạng trường tĩnh (tức là tập hợp các
đường sức và đường đẳng thế của chúng giống nhau).
1.5. HIỆN TƯỢNG DÒNG ĐIỆN TẢN VÀO TRONG ĐẤT
06/27/14 20
1.5. HIỆN TƯỢNG DÒNG ĐIỆN TẢN VÀO TRONG ĐẤT
1.5.1. Sự phân bố thế tại chỗ dòng điện chạm đất
2
d
x2
I
π
=j
dx
x2
ρ.I
Jdx Edx du
2
d
π
ρ
===
ĐL Ôm dưới dạng vi phân: J = γE hay E = ρJ
x2
ρ.I
dx

x
1
2π
ρ.I
duUUU
d
x
2
d
x
xx
π
∫∫
∞∞
∞
===−=
06/27/14 21
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 R
đ
:
1.5.3. Điện áp tiếp xúc U
tx
Ω== ,
r2
ρ
R
0

d
π
d
d
I
U
J
ρ
U
d
U
tx
u (V)
l (m)
l (m)
U’
tx
TBĐ
I
d
a)
0
l (m)
u (V)
U
d
20
b)
U
tx

= U
d
x
,
x2
ρ.I
r2
ρ.I
U- U U- U U
d
0
d
xdchantaytx
ππ
−===
06/27/14 22
1.5. HIN TNG DềNG IN TN VO TRONG T
1.5.4. in ỏp tip 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
trị số nhỏ. Khi ng ời đứng cách
chỗ chạm đất trên 20 m có thể coi
điện áp b ớc bằng 0.
J

U
d
U

b
u (V)
l (m)l (m)
TBĐ
I
d
a
x
a)(x2
.a.I
a)x(2
.I
x2
.I
U- UU
ddd
axx b
+
=
+
==
+
x

Vớ d: I

= 1000A; = 10
2
m
v a = 0,8m thỡ U

b
= 30,6 V
Nh vậy điện áp b ớc và điện áp tiếp xúc thay đổi hoàn toàn trái ng ợc nhau
khi khoảng cách đến chỗ chạm đất thay đổi.
06/27/14 23
Chương 2. PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG MẠNG ĐIỆN ĐƠN
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.
Chương 2. PTAT TRONG MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN
06/27/14 24
2.2. PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN
CÓ ĐIỆN DUNG NHỎ
cdng
R2R
U

+
=
ng
I
2.2.1. 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 R
ng
-
Điện trở cách điện của mạng R
cđ
2.2.2. Mạng Mạng chỉ có 1 dây:
* Chú ý: Khi 1 dây chạm đất mà người chạm vào dây còn lại sẽ rất nguy hiểm.
( )
cd2ocd20ng
cd2
R.RRRR
U.R
I
++
=
ng
* Khi R
0
= 0 thì:
ng
ng
R

U
I =
06/27/14 25
2.2.3. Mạng 2 dây có 1 dây nối đất
•
TH chạm vào dây không nối đất: U
ng
≈ U
•
TH chạm vào dây nối đất: U
ngmax
= 5%U
* Chú ý:
-
Khi dây 1 chạm vào dây 2 và tiết diện 2 dây như
nhau thì U
ngmax
= 0,5U
-
Khi dây nối đất đứt ở phía đầu nguồn thì U
ng
≈ U.
U
R
ng
1
2
B
R
0

Z
t
C
A
I
lv
I
lv