Bài giảng an toàn điện chương 1 ths nguyễn công tráng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Bài giảng môn học

AN TOÀN ĐIỆN
Giảng viên: ThS. Nguyễn Công Tráng
Email :

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2011

1


GV: Nguyễn Công Tráng

NỘI DUNG:
C1: Các khái niệm cơ bản về an toàn điện
C2: Tai nạn điện do tiếp xúc
C3: Các biện pháp an toàn cơ bản
C4: Nối đất
C5: Bảo vệ chống sét
C6: Sự nguy hiểm khi điện áp cao xâm nhập vào điện áp thấp
C7: Biện pháp kỹ thuật an toàn điện
C8: Tổ chức an toàn điện và sơ cứu người bị điện giật
GT:
1. Giáo trình An toàn điện, Phan Thị Thu Vân, ĐH Bách khoa Tp HCM
2
2. Giáo trình An toàn điện, Quyền Huy Ánh, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM

GV: Nguyn Cụng Trỏng

Chng 1
CAC KHAI NIEM Cễ BAN VE AN TOAỉN ẹIEN

3


I. KHÁI NIỆM CHUNG

GV: Nguyễn Cơng Tráng

1. Hiện tượng điện giật (electric shock):
- Xảy ra khi có dòng điện chạy qua cơ thể người, làm ảnh hưởng tới
các chức năng thần kinh, tuần hoàn, hô hấp hoặc gây phỏng hoặc
có thể bò nguy hiểm đến tính mạng .

- Điều kiện điện giật :

4


I. KHÁI NIỆM CHUNG

GV: Nguyễn Cơng Tráng

2. Vật dẫn điện : những vật liệu cho phép Electron dòch chuyển qua
khi chòu tác dụng của trường tónh điện .Ví dụ nước , đồng , sắt , nhôm
... Cơ thể người là vật dẫn điện .
3. Vật cách điện : những vật liệu không cho phép Electron dòch

chuyển qua . Ví dụ nhựa ,sứ , gỗ , không khí , chân không ....

5


I. KHÁI NIỆM CHUNG

GV: Nguyễn Cơng Tráng

4. Các dạng tiếp xúc
a. Tiếp xúc trực tiếp : Xảy ra khi người chạm
vào dây dẫn trần đang mang điện ở trạng
thái làm việc bình thường.
Nguyên nhân: Do bất cẩn, vô tình, lắp đặt sai
b. Tiếp xúc gián tiếp: Xảy ra khi người chạm
vào vật xuất hiện điện áp bất ngờ do hư hỏng
cách điện.
Nguyên nhân: Do rò điện ra vỏ kim loại thiết
bò, kết cấu công trình, do rò điện ra sàn nhà,
tường…

6


GV: Nguyễn Cơng Tráng

I. KHÁI NIỆM CHUNG
5. Các số liệu thống kê về 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 về điện:
Nạn nhân thuộc nghề điện:
42,2%
Nạn nhân không có chuyên môn về điện: 57,8%

7


I. KHÁI NIỆM CHUNG
5. Các số liệu thống kê về tai nạn điện
Theo các dạng bò điện giật:
- Chạm trực tiếp vào điện:
+ Do vô tình, không do công việc yêu cầu tiếp xúc
+ Do công việc yêu cầu tiếp xúc với dây dẫn
+ Đóng điện nhầm lúc đang tiến hành sửa chữa, kiểm tra.

GV: Nguyễn Cơng Tráng

55.9%
6,7%
25.6%
23.6%

- Chạm gián tiếp vào bộ phận kim loại của thiết bò bò chạm vỏ:
+ Lúc thiết bò không được nối đất
22,2%
+ Lúc thiết bò có nối đất
0.6%
- Chạm vào vật không phải bằng kim loại có mang điện áp
như tường, các vật cách điện, nền nhà...
20,1%
- Bò chấn thương do hồ quang sinh ra lúc thao tác các thiết
bò (đóng mở cầu dao, FCO...)
1.2% 8


I. KHÁI NIỆM CHUNG

GV: Nguyễn Cơng Tráng

6. Nguyên nhân xảy ra tai nạn về 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 đang sửa
chữa (quên đóng dao tiếp đất an toàn), thao tác vận hành thiết bò
điện không đúng qui trình.
- Tai nạn về điện thường xảy ra ở cấp U <= 1000V, cụ thể ở lưới
220/380V. Lý do:
+ Ở cấp điện áp này thường có nhiều thiết bò điện mà công nhân vận
hành thường xuyên tiếp xúc trực tiếp .
+ Các cán bộ kỹ thuật, quản đốc phân xưởõng thường không đánh giá
hết mức độ nguy hiểm của hiện tượng điện giật nên không có các
biện pháp tích cực để ngăn ngừa tai nạn .

9


GV: Nguyễn Cơng Tráng

II. CÁC BƯỚC CẦN TIẾN HÀNH
NH KHI XẢY RA TAI NẠN ĐIỆN

1. U < 1000V:
- Cách ly nạn nhân khỏi nguồn điện: cắt nguồn bằng mở cầu dao, CB
hoặc dùng vật cách điện lấy dây điện ra khỏi người nạn nhân.
- Nếu nạn nhân bò ngất, cần cấp cứu tại chỗ người bò nạn sau 1-2
phút ( cho tới khi biết nạn nhân không còn khả năng sống ) bằng
các biện pháp hô hấp nhân tạo.
- Quan sát hiện trường để xác đònh nguyên nhân.
- Tìm biện pháp để khắc phục nguyên nhân gây tai nạn, tránh phát
sinh lại, lập hồ sơ báo cáo thật trung thực.
2. U > 1000V (Ví dụ nạn nhân nằm gần dây điện trung cao thế của
lưới điện) Cần khẩn cấp báo ngay 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

Standard IEC 60479-1
Time/current zones defining the effects of AC current
(15 Hz to 100 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.
Đường cong C2: Giới hạn trường hợp 5% bò
ảnh hưởng tới nhòp tim (nghẹt
tâm thất).

Dòng điện qua người Đường cong C3: Giới hạn trường hợp 50% bò
ảnh hưởng tới nhòp tim.
Đường a - Ngưỡng cảm nhận có dòng điện qua người
Đường b - Ngưỡng bng - nhả

11


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 được và
do đó làm ngừng quá trình tuần hoàn
máu khiến người ta có thể 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 – 100

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
mạnh

Nếu kéo dài với t ≥ 3 s tim
ngừng đập

Chưa có cảm giác
Chưa có cảm giác
Đau như bò kim châm
Nóng tăng dần
Bắp thòt co và 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

1. Biên độ dòng điện đi qua người (Ing):
Ingười càng lớn, nạn nhân càng bò nguy hiểm, khả năng bò tổn
thương nặng hoặc tử vong càng cao.Có thể viết biểu thức tính I người
như sau:

Ing
Zng

2. Tổng
ng trở người (Zng ):
Zng được tạo thành từ cơ thể người gồm lớp da tiếp xúc bên ngoài

và các thành phần trong cơ thể như thòt, máu, mỡ, xương, 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 vào:
- Tình trạng sức khỏe
- Môi trường 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

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

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
tuần hoàn của nạn nhân.
- Đường đi của Ingười
Tay – thân – tay
Tay phải – thân – chân
Tay trái – thân – chân
Chân – thân – chân

% Ingười đi qua tim
3,3%
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

100

500

1000

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 hô hấp rất lớn, do đó
trò số dòng nguy hiểm giới hạn bé nhất.
Vậy: 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 đất, tỏa ra môi trường đất 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 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 2 chân người khi người đi
vào vùng đất có điện

Iđ
Rđ

A

x

B

a

Trong đó: x : khoảng cách từ chỗ dòng đi vào đất đến chân người
a : khoảng cách bước chân
- Lưu ý: Điện áp Ub = 0 trong các trường hợp sau:
+ Khi x → 20m
+ Khi người đứng hai chân tại hai điểm của cùng một đường đẳng thế
+ Khi người đứng chụm hai chân lại (a → 0)

23

VIII. ĐIỆN ÁP CHO PHÉP (Ucp= ULimit)

GV: Nguyễn Cơng Tráng

- Ucp là mức điện áp giới hạn mà khi tiếp xúc, con người không bò
nguy hiểm đến tính mạng.
- Ucp được sử dụng trong tính toán thiết 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 = 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 những nơi đặc biệt nguy hiểm như hầm mỏ, phòng đông lạnh, bể

bơi, nhà tắm, phòng nha só, phòng mổ v..v... Ucp = 6 V hoặc 12 V 25