Phân tích an toàn trong mạng điện

Ch­¬ng­2:­Ph©n­tÝch­an­Toµn­trong­
m¹ng­®iÖn­®¬n­gi¶n­vµ­m¹ng­®iÖn­3­
pha

1


2.1­Kh¸i­niÖm­chung

C¸c thiÕt bÞ ®iªn chia ra
:
 ThiÕt bÞ cao ¸p
ThiÕt bÞ h¹ ¸p
Trong hÖ thèng CC§ chia thµnh 2
m¹ng ®iÖn:
 M¹ng cã trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt
M¹ng cã trung tÝnh c¸ch ®iÖn víi ®Êt

2


Một số trờng hợp bị tổn thơng do dòng
điện nh sau:

Chạm vào hai cực hay ba cực của vật
dẫn điện
Chạm vào một cực (pha-đất)
Chạm vào vật không dẫn điện nhng
có điện áp xuất hiện bất ngờ
Bị tác dụng của điện áp bớc

các dạng tai nạn điện


các dạng tai nạn điện


2.2 Mạng điện cách điện với đất
2.2.1. Mạng điện 1 pha
a. Người chạm vào 2 cực của mạng điện (hình 2-1)
2
U
1
Rng

Ing

Hình 2-1: Người tiếp xúc với hai cực của mạng điện


a. Người chạm vào 2 cực của mạng điện
*) Dòng điện qua người
Dòng điện qua người sẽ có trị số lớn
nhất và bằng:

I ng

2
U

U

R ng

1
Rng

Ing

Trong đó: Rng là điện trở của người.
Hình 2-1: Người tiếp xúc với
hai cực của mạng điện


a. Người chạm vào 2 cực của mạng điện
*) 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
2
lưới dưới điện áp. Một tay đang làm việc trên một
cực, tay kia (hoặc đầu, tai, vai...) chạm phải cực
U
khác. Khi đó, dù người có đứng trên ghế cách
điện, thảm cách điện, đi ủng cách điện,... cũng
1
ng
không có tác dụng giảm được dòng điện qua
người.
R
I

Vì vậy, để đảm bảo an toàn có thể sử dụng các
phương pháp sau:
- Trang bị cho công nhân đầy đủ kiến thức về
an toàn điện.
Hình 2-1: Người tiếp xúc với
- Tổ chức công việc và thực hiện từng bước
hai cực của mạng điện
công việc sao cho không xảy ra tai nạn.
- Dùng U cung cấp với giá trị thấp (<40V).

Từ biểu thức tính dòng I ,
nêu các biện pháp an toàn
ng

ng


b. Người chạm vào 1 cực của mạng điện
1

2

Ing

U

Rng

Ung

1

Rcd1

U
C

Rcđ
Ing

Rcđ

Rs

C

Xc2

Rcd2
0
a)

Xc1

b)

2

Hình 2-2: Người tiếp xúc với 1 cực của mạng điện
a. Sơ đồ lưới điện.

b. Sơ đồ thay thế của mạng khi người chạm phải dây dẫn 1.


b. Người chạm vào 1 cực của mạng điện
*) Dòng điện qua người
1
Các ký hiệu trên sơ đồ:
Ing
- U: điện áp giữa hai cực của mạng
Rng
điện.
Xc1
U
ng
- Rcd1, Rcd2: điện trở cách điện của
Rcd1
dây dẫn đối với đất.
U
Rs
- Xc1, Xc2: điện dung của dây dẫn
đối với đất.
- Ing: dòng điện đi qua cơ thể người.
Xc2
Rcd2
- Rng: điện trở của cơ thể người.
- Rs: điện trở phụ nối nối tiếp với điện
trở
Sơ đồ thay thế của mạng khi người
chạm phải dây dẫn 1.

I
Rcd1

U

Ing
Rcd2
Rng

11

H×nh 2.2a. S¬ ®å thay
thÕ


U .Rcd 1
I ng
Rng Rcd 1 Rcd 2 Rcd 1.Rcd 2

Nếu R1cđ = R2cđ = Rcđ, I
ng

U
2 Rng Rcd

Tính toán đợc điện trở cách điện với điều
kiện an toàn
U
I ng

I cp
2 Rng Rcd
Icp =10mA thì điện trở cách điện không đựơc
bé hơn trị số sau R 100 U cd

2Rng
12


R

2

I

Rng .Rcd1
Rng Rcd 1

dòng điện tổng trở
của mạch

Rcd2

I

U

U
R Rcd 2

điện áp đặt vào
ngời:
Ung = I.R

R

Dòng điện chạy qua ngờ
1
Hình 2.2b. Sơ đồ thay
thế
13

I ng

U ng
U .R
I ng

Rng Rng ( R Rcd 2)

U .Rcd 1

Rng Rcd 1 Rcd 2 Rcd 1.Rcd 2


b. Người chạm vào 1 cực của mạng điện
*) Các biện pháp an toàn
- Giảm điện áp vận hành của mạng.
- Từ các biểu thức trên ta thấy, tăng R cd đủ lớn có thể giảm được dòng
điện Ing đến mức an toàn.

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:
ng
U
R cd.at 
 2R ng
Trong đó: Rcd.at là điện trở cách
điện
an
toàn.
I ngcp
Khi tính toán thường lấy:
Rng = (8001000)
Ingcp= (810)mA (khi tần số f = 50Hz).
Vậy điều kiện để đảm bảo an toàn là:
Rcd  Rcd.at

Từ biểu thức tính dòng I ,
nêu các biện pháp an toàn


Các biện pháp an toàn


Ví dụ: Tính điện trở cách điện an toàn khi người

tiếp xúc với một cực của mạng một pha trung tính
cách điện với đất
Nếu lấy: Rng = 1000; Ingcp = 10mA.

Ta tính được điện trở cách điện Rcd để đảm bảo an
toàn đối với:
U
R cd.at 
 2R ng
I
ngcp
Theo công thức
+ Mạng điện áp U = 127V thì Rcd  10.700
+ Mạng điện áp U = 220V thì Rcd  20.000


I ng

U .r1
( Rng rn ) r1 r0 r1r0

Nếu ta xem điện trở ro có trị số gần bằng 0
I ng

U
( Rng rn )

Nếu ngời đứng trên đất ớt hay trên đờng
sắt sẽ chịu một điện áp bằng điện áp toàn
bộ của mạng điện.
Vận hành mạng nói trên rất nguy hiểm và
thế phải mắc dây dẫn trên cao cách mắt
đất một khoảng cách an toàn hay có biện

17


2.2.2­ M¹ng­ ®iÖn­ cã­ mét­ cùc­ (mét­
d©y)­nèi­®Êt
2.2.2.1
M¹ng
®iÖn
mét d©y
1

r1

Rng
rn

1

Rng

r1

rn

r0

r0

ro - ®iÖn trë cña nèi ®Êt lµm viÖc

Sơ đồ thay thê

r1 - ®iÖn trë c¸ch ®iÖn cña d©y
®iÖn
18

rn - ®iÖn trë cña nÒn


2.2.2.2 . M¹ng ®iÖn
hai d©y
Ilv

b
a

c
(0,010,015)U

Hinh 2-4a. Ch¹m vµo mét cùc cña hai d©y cã nèi
®Êt
19


Lúc bình thờng nếu chạm vào dây dẫn có nối đất thì không
nguy hiểm gì vì điện áp đặt vào ngời không lớn
điện áp này tính
bằng:

Trong đó:

I

1v

- dòng điện làm việc của mạng điện

rab - điện trở của đoạn dây ab
Dù chạm vào điểm b ở cách xa điểm nối đất bao
nhiêu, điện áp không bao giờ lớn hơn 5% điện áp an
toàn mạng điện
20


Lóc x¶y ra ng¾n m¹ch

b
a

Ih

c

U
2

H×nh 4b. Ch¹m vµo mét cùc cña m¹ng ®iÖn
hai d©y cã nèi ®Êt
21

 Khi ngắn mạch tại điểm C :

UCN = IN . Rab ͌ U/2

 Dòng điện qua người được xác định :

U
 Nếu người cách điện bởi điện trở R s thì dòng qua người :2 Rng
I ng 

U
I ng 
Như vậy so với khi làm
việc2bình
( Rngthường
 RS điện
) áp đặt lên người khi ngắn

mạch khá lớn rất nguy hiểm. Vì thế trong mạng phải đặt cầu chì, áptômát để
nhanh chóng cắt mạch điện khi ngắn mạch.

22


* Các biện pháp an toàn
- Để giảm dòng điện qua người:
Giảm điện áp của mạng
Tăng điện trở sàn

2.2.3.­ M¹ng­ ®iÖn­ c¸ch­ ®iÖn­ ®èi­ víi­ ®Êt­
cã­®iÖn­dung­lín
2.2.3.1. Ngêi ch¹m vµo ®êng d©y
®· c¾t ®iÖn
Ch¹m vµo hai cùc cña ®êng d©y ®·
c¾t ®iÖn

1

ing

C12

2

Rng

Hình 2-5. Ngêi ch¹m vµo hai cùc cña ®êng d©y ®·
c¾t ®iÖn
24


2

C12

ing

Rng

U

1

Nếu đường dây không được tiếp địa thì điện tích tàn dư của đường dây
vẫn có thể gây nguy hiểm cho người
Khi đó người sẽ phải chịu dòng điện phóng qua người theo hàm số mũ  

I ng
25

U

.e
Rng

t

Rng C12

U:điện áp giữa dây 1 và dây 2 tại thời
điểm người chạm điện, V
C12 :điện dung giưa dây 1 và dây 2, F