Bài giảng môn học An toàn điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ AN TOÀN ĐIỆN Giảng viên: ThS. Nguyễn Công Tráng Email : congtrang0810@gmail.com Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2011 Bài giảng môn học 1 NỘI DUNG: GT: 1. Giáo trình An toàn điện, Phan Thị Thu Vân, ĐH Bách khoa Tp HCM 2. Giáo trình An toàn điện, Quyền Huy Ánh, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM 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 2 GV: Nguyễn Công Tráng 3Chương 1 CAÙÙC KHAÙÙI NIEÄÄM CÔ BAÛÛN VEÀÀ AN TOAØØN ÑIEÄÄN GV: Nguyễn Công Tráng 4I. KHÁI NIỆM CHUNG GV: Nguyễn Công Tráng 1. Hieän töôïng ñieän giaät (electric shock): - Xảy ra khi coù doøng ñieän chaïy qua cô theå ngöôøi, laøm aûnh höôûng tôùi caùc chöùc naêng thaàn kinh, tuaàn hoaøn, hoâ haáp hoaëc gaây phoûng hoaëc coù theå bò nguy hieåm ñeán tính maïng . - Ñieàu kieän ñieän giaät : 5GV: Nguyễn Công Tráng 2. Vaät daãn ñieän : nhöõng vaät lieäu cho pheùp Electron dòch chuyeån qua khi chòu taùc duïng cuûa tröôøng tónh ñieän .Ví duï nöôùc , ñoàng , saét , nhoâm ... Cô theå ngöôøi laø vaät daãn ñieän . 3. Vaät caùch ñieän : nhöõng vaät lieäu khoâng cho pheùp Electron dòch chuyeån qua . Ví duï nhöïa ,söù , goã , khoâng khí , chaân khoâng .... I. KHÁI NIỆM CHUNG 6GV: Nguyễn Công Tráng 4. Caùc daïng tieáp xuùc a. Tieáp xuùc tröïc tieáp : Xaûy ra khi ngöôøi chaïm vaøo daây daãn traàn ñang mang ñieän ôû traïng thaùi laøm vieäc bình thöôøng. Nguyeân nhaân: Do baát caån, voâ tình, laép ñaët sai b. Tieáp xuùc giaùn tieáp: Xaûy ra khi ngöôøi chaïm vaøo vaät xuaát hieän ñieän aùp baát ngôø do hö hoûng caùch ñieän. Nguyeân nhaân: Do roø ñieän ra voû kim loaïi thieát bò, keát caáu coâng trình, do roø ñieän ra saøn nhaø, töôøng I. KHÁI NIỆM CHUNG 7GV: Nguyễn Công Tráng 5. Caùc soá lieäu thoáng keâ veà tai naïn ñieän Caùc yeáu toá lieân quan Tæ leä bò ñieän giaät Theo caáp ñieän aùp: U ≤ 1000 V 76,4% U > 1000 V 23,6% Theo trình ñoä veà ñieän: Naïn nhaân thuoäc ngheà ñieän: 42,2% Naïn nhaân khoâng coù chuyeân moân veà ñieän: 57,8% I. KHÁI NIỆM CHUNG 8GV: Nguyễn Công Tráng Theo caùc daïng bò ñieän giaät: - Chaïm tröïc tieáp vaøo ñieän: 55.9% + Do voâ tình, khoâng do coâng vieäc yeâu caàu tieáp xuùc 6,7% + Do coâng vieäc yeâu caàu tieáp xuùc vôùi daây daãn 25.6% + Ñoùng ñieän nhaàm luùc ñang tieán haønh söûa chöõa, kieåm tra. 23.6% - Chaïm giaùn tieáp vaøo boä phaän kim loaïi cuûa thieát bò bò chaïm voû: + Luùc thieát bò khoâng ñöôïc noái ñaát 22,2% + Luùc thieát bò coù noái ñaát 0.6% - Chaïm vaøo vaät khoâng phaûi baèng kim loaïi coù mang ñieän aùp nhö töôøng, caùc vaät caùch ñieän, neàn nhaø... 20,1% - Bò chaán thöông do hoà quang sinh ra luùc thao taùc caùc thieát bò (ñoùng môû caàu dao, FCO...) 1.2% 5. Caùc soá lieäu thoáng keâ veà tai naïn ñieän I. KHÁI NIỆM CHUNG 9GV: Nguyễn Công Tráng 6. Nguyeân nhaân xaûy ra tai naïn veà ñieän: - Do trình ñoä toå chöùc, quaûn lyù coâng taùc laép ñaët, xaây döïng, söûa chöõa coâng trình ñieän chöa toát. - Do vi phaïm qui trình kyõ thuaät an toaøn, ñoùng ñieän coù ngöôøi ñang söûa chöõa (queân ñoùng dao tieáp ñaát an toaøn), thao taùc vaän haønh thieát bò ñieän khoâng ñuùng qui trình. - Tai naïn veà ñieän thöôøng xaûy ra ôû caáp U <= 1000V, cuï theå ôû löôùi 220/380V. Lyù do: + ÔÛ caáp ñieän aùp naøy thöôøng coù nhieàu thieát bò ñieän maø coâng nhaân vaän haønh thöôøng xuyeân tieáp xuùc tröïc tieáp . + Caùc caùn boä kyõ thuaät, quaûn ñoác phaân xöôûõng thöôøng khoâng ñaùnh giaù heát möùc ñoä nguy hieåm cuûa hieän töôïng ñieän giaät neân khoâng coù caùc bieän phaùp tích cöïc ñeå ngaên ngöøa tai naïn . I. KHÁI NIỆM CHUNG 10 GV: Nguyễn Công Tráng II. CAÙÙC BÖÔÙÙC CAÀÀN TIEÁÁN HAØØNH KHI XAÛÛY RA TAI NAÏÏN ÑIEÄÄN 1. U < 1000V: - Caùch ly naïn nhaân khoûi nguoàn ñieän: caét nguoàn baèng môû caàu dao, CB hoaëc duøng vaät caùch ñieän laáy daây ñieän ra khoûi ngöôøi naïn nhaân. - Neáu naïn nhaân bò ngaát, caàn caáp cöùu taïi choã ngöôøi bò naïn sau 1-2 phuùt ( cho tôùi khi bieát naïn nhaân khoâng coøn khaû naêng soáng ) baèng caùc bieän phaùp hoâ haáp nhaân taïo. - Quan saùt hieän tröôøng ñeå xaùc ñònh nguyeân nhaân. - Tìm bieän phaùp ñeå khaéc phuïc nguyeân nhaân gaây tai naïn, traùnh phaùt sinh laïi, laäp hoà sô baùo caùo thaät trung thöïc. 2. U > 1000V (Ví duï naïn nhaân naèm gaàn daây ñieän trung cao theá cuûa löôùi ñieän) Caàn khaån caáp baùo ngay cho ngaønh ñieän ñeå hoï caét nguoàn lieân quan. 11 GV: Nguyễn Công Tráng III. CAÙC TAÙC HAÏI KHI COÙ DOØNG ÑIEÄN ÑI QUA NGÖÔØI Standard IEC 60479-1 Time/current zones defining the effects of AC current (15 Hz to 100 Hz) a Đường a - Ngưỡng cảm nhận có dòng điện qua người Đường b - Ngưỡng buông - nhả Thôøi gian doøng qua ngöôøi Doøng ñieän qua ngöôøi Vuøng 1: Ngöôøi chöa coù caûm giaùc bò ñieän giaät. Vuøng 2: Baét ñaàu thaáy teâ. Vuøng 3: Baép thòt bò co ruùt. Vuøng 4: Maát yù thöùc – Choaùng hoaëc ngaát. Ñöôøng cong C1: Giôùi haïn tröôøng hôïp chöa aûnh höôûng tôùi nhòp tim. Ñöôøng cong C2: Giôùi haïn tröôøng hôïp 5% bò aûnh höôûng tôùi nhòp tim (ngheït taâm thaát). Ñöôøng cong C3: Giôùi haïn tröôøng hôïp 50% bò aûnh höôûng tôùi nhòp tim. 12 GV: Nguyễn Công Tráng Hieän töôïng ngheït taâm thaát laøm tim khoâng hoaït ñoäng bình thöôøng ñöôïc vaø do ñoù laøm ngöøng quaù trình tuaàn hoaøn maùu khieán ngöôøi ta coù theå cheát sau thôøi gian ngaén. III. CAÙC TAÙC HAÏI KHI COÙ DOØNG ÑIEÄN ÑI QUA NGÖÔØI 13 GV: Nguyễn Công Tráng Ñaùnh giaù taùc duïng cuûa doøng ñieän ñoái vôùi cô theå ngöôøi Ñieän DCÑieän AC(50-60 Hz) Hoâ haáp teâ lieätNeáu keùo daøi vôùi t ≥ 3 s tim ngöøng ñaäp 90 – 100 Tay khoù rôøi vaät coù ñieän & khoù thôû Teâ lieät hoâ haáp, tim baét ñaàu ñaäp maïnh 50 – 80 Baép thòt co vaø rungTay khoâng rôøi vaät coù ñieän, baét ñaàu khoù thôû 20 - 25 Noùng taêng daànTay khoù rôøi vaät coù ñieän8 - 10 Ñau nhö bò kim chaâmBaép thòt baét ñaàu co5 - 7 Chöa coù caûm giaùcTeâ taêng maïnh2 - 3 Chöa coù caûm giaùcBaét ñaàu thaáy teâ0,6 - 1,5 Taùc haïi ñoái vôùi ngöôøiIngöôøi (mA) III. CAÙC TAÙC HAÏI KHI COÙ DOØNG ÑIEÄN ÑI QUA NGÖÔØI 14 GV: Nguyễn Công Tráng 1. Bieân ñoä doøng ñieän ñi qua ngöôøi (Ing): Ingöôøi caøng lôùn, naïn nhaân caøng bò nguy hieåm, khaû naêng bò toån thöông naëng hoaëc töû vong caøng cao.Coù theå vieát bieåu thöùc tính I ngöôøi nhö sau: I ng Z ng 2. Toåång trôûû ngöôøøi (Zng ): Zng ñöôïc taïo thaønh töø cô theå ngöôøi goàm lôùp da tieáp xuùc beân ngoaøi vaø caùc thaønh phaàn trong cô theå nhö thòt, maùu, môõ, xöông, dòch v..v... Sô ñoà thay theá cuûa Zng nhö sau: IV. CAÙÙC THOÂNG SO ÁÁ LIEÂN QUAN  ÑEÁÁN TAÙÙC HAÏÏI INGÖÔØØI 15 GV: Nguyễn Công Tráng R 1 X C1 R 2 X C2 R 2 / R 3 X C3 Z da Z da Z phaân trong cô theå Zda >>> Z phaàn trong cô theå : da coù lôùp söøng f = 50 – 60HZ : XC→∞ => Zng ≈ Rng Thoâng thöôøng: 2. Toåång trôûû ngöôøøi (Zng ): IV. CAÙÙC THOÂNG SO ÁÁ LIEÂN QUAN  ÑEÁÁN TAÙÙC HAÏÏI INGÖÔØØI 16 GV: Nguyễn Công Tráng Rng phuï thuoäc vaøo: - Tình traïng söùc khoûe - Moâi tröôøng xung quanh - Ñoä aåm cuûa lôùp da taïi choã tieáp xuùc vôùi ñieän - Thôøi gian toàn taïi - Ñieän aùp tieáp xuùc - AÙp suaát tieáp xuùc -.. 2. Toåång trôûû ngöôøøi (Zng ): IV. CAÙÙC THOÂNG SO ÁÁ LIEÂN QUAN  ÑEÁÁN TAÙÙC HAÏÏI INGÖÔØØI 17 GV: Nguyễn Công Tráng Söï phuï thuoäc cuûa Rng vaøo U tieáp xuùc theo baùo caùo trong IEC 479 Utx (V) R ngöôøi(Ω) da moûng & raát aåm da aåm bình thöôøng da khoâ 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 Caùc giaù trò khaùc 650 750 850 5% daân soá 50% daân soá 45% daân soá 2. Toåång trôûû ngöôøøi (Zng ): IV. CAÙÙC THOÂNG SO ÁÁ LIEÂN QUAN  ÑEÁÁN TAÙÙC HAÏÏI INGÖÔØØI 18 GV: Nguyễn Công Tráng 3. AÛÛnh höôûûng cuûûa ñöôøøng ñi doøøng ñieään qua ngöôøøi: - Ñaây laø yeáu toá coù möùc ñoä aûnh höôûng ñeán söï nguy hieåm cuûa naïn nhaân nhieàu nhaát vì noù quyeát ñònh löôïïng doøng ñieän ñi qua tim hay cô quan tuaàn hoaøn cuûa naïn nhaân. - Ñöôøng ñi cuûa Ingöôøi % Ingöôøi ñi qua tim Tay – thaân – tay 3,3% Tay phaûi – thaân – chaân 3,7% Tay traùi – thaân – chaân 6,7% Chaân – thaân – chaân 0,4% IV. CAÙÙC THOÂNG SO ÁÁ LIEÂN QUAN  ÑEÁÁN TAÙÙC HAÏÏI INGÖÔØØI 19 GV: Nguyễn Công Tráng 4. AÛÛnh höôûûng cuûûa taààn soáá DO THI Igioihannguyhiem = f(F) 50 20 10 12 20 50 80 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 10 50 60 100 500 1000 Tan so F (Hz) I g i o h a n n g u y h i e m ( m A ) ÔÛ taàn soá ñieän coâng nghieäp (50-60 (Hz)) möùc ñoä phaù huûy caùc teá baøo, ñaëc bieät laø caùc teá baøo coù lieân quan ñeán tim vaø hoâ haáp raát lôùn, do ñoù trò soá doøng nguy hieåm giôùi haïn beù nhaát. Vaäy: Igiôùi haïn ≤ 10 mA. Ñoàà thò I giôùùi haïïn nguy hieååm theo f IV. CAÙÙC THOÂNG SO ÁÁ LIEÂN QUAN  ÑEÁÁN TAÙÙC HAÏÏI INGÖÔØØI 20 GV: Nguyễn Công Tráng V. HIEÄN TÖÔÏNG DOØNG ÑI VAØO ÑAÁT Hieän töôïng doøng ñieän ñi trong ñaát (Iñaát) vaø söï taêng ñieän theá ñaát (GPR _ Ground Potential Rise) xaûy ra khi: ƒ Khi daây pha bò ñöùt rôi xuoáng ñaát . ƒ Khi thieát bò ñieän bò chaïm voû do hö hoûng caùch ñieän, voû thieát bò ñöôïc noái ñaát qua ñieän trôû tieáp ñaát Rñ. => Trong 2 tröôøng hôïp naøy, doøng ñieän söï coá seõ chaïy giöõa vò trí chaïm ñaát hoaëc ñieän cöïc noái ñaát, toûa ra moâi tröôøng ñaát chung quanh ñeå trôû veà nguoàn hoaëc ñi qua ñieän cöïc noái ñaát khaùc. Rnñ Iñ 21 GV: Nguyễn Công Tráng Ñoä taêng ñieän aùp (GPR) taïi ñieåm coù toïa ñoä x ≠ ∞ so vôùi choã coù doøng Iñ ñi vaøo ñaát : Söï phaân boá ñoä taêng ñieän theá ñaát chung quanh choã coù Iñ ñi vaøo coù daïng nhö hình veõ Uñaátmax Vx4 < Vx3 < Vx2 < Vx1 x4 > x3 > x2 > x1 xx Iñaát Uñaátx xÑöôøng ñaúng theá V. HIEÄN TÖÔÏNG DOØNG ÑI VAØO ÑAÁT 22 GV: Nguyễn Công Tráng - Utx laø ñieän aùp giaùng leân cô theå ngöôøi ôû hai ñieåm khaùc nhau (tay- chaân, tay-tay, v.v) khi ngöôøi tieáp xuùc vaøo vaät xuaát hieän ñieän aùp baát ngôø do hieän töôïng hö hoûng caùch ñieän cuûa caùc phaàn töû coù lieân quan trong maïch ñieän. VI. ÑIEÄN AÙP TIEÁP XUÙC (Utx = Utouch) Utx = Vtay – Vchaânâ Utx = Vtay – Vtay Utx = Vchaânâ – Vchaânâ - Vaääy: 23 GV: Nguyễn Công Tráng - Ñieän aùp böôùc (Ub) laø ñieän aùp giaùng giöõa 2 chaân ngöôøi khi ngöôøi ñi vaøo vuøng ñaát coù ñieän x : khoaûng caùch töø choã doøng ñi vaøo ñaát ñeán chaân ngöôøi a : khoaûng caùch böôùc chaân I ñ R ñ x a VII. ÑIEÄN AÙP BÖÔÙC (Ub = Ustep) Trong ñoù: + Khi x → 20m + Khi ngöôøi ñöùng hai chaân taïi hai ñieåm cuûa cuøng moät ñöôøng ñaúng theá + Khi ngöôøi ñöùng chuïm hai chaân laïi (a → 0) - Löu yù: Ñieän aùp Ub = 0 trong caùc tröôøng hôïp sau: BA 24 GV: Nguyễn Công Tráng - Ucp laø möùc ñieän aùp giôùi haïn maø khi tieáp xuùc, con ngöôøi khoâng bò nguy hieåm ñeán tính maïng. - Ucp ñöôïc söû duïng trong tính toaùn thieát keá nhaèm ñaûm baûo giôùi haïn möùc ñoä an toaøn. - Ucp phuï thuoäc tieâu chuaån töøng quoác gia, ñieàu kieän khaùch quan cuûa moâi tröôøng vaø taàn soá nguoàn ñieän. VIII. ÑIEÄN AÙP CHO PHEÙP (Ucp= ULimit) 25 GV: Nguyễn Công Tráng Baûng soá lieäu Ucp Theo tieâu chuaån Theo taàn soá Nôi khoâ raùo Nôi aåm öôùt Ba Lan, Thuïy Só, Tieäp, Ñöùc, IEC AC DC Ucp = 50 V Ucp = 120 V Ucp = 25 V Ucp = 60 V Hoøa lan, Thuïy Ñieån AC DC Ucp= 24 V Ucp =50 V Ucp =12 V Ucp = 25V Lieân Xoâ AC DC Ucp =50 V Ucp = 80 V Ucp =25 V Ucp = 50 V Vieät Nam AC DC ÔÛ nhöõng nôi ñaëc bieät nguy hieåm nhö haàm moû, phoøng ñoâng laïnh, beå bôi, nhaø taém, phoøng nha só, phoøng moå v..v... Ucp = 6 V hoaëc 12 V VIII. ÑIEÄN AÙP CHO PHEÙP (Ucp= ULimit) 26 GV: Nguyễn Công Tráng BT: Sinh vieân xem GTâ