10/29/2014
Bài giảng An toàn điện 1
feee.hcmute.edu.vn
BÀBÀI I GIẢGIẢNG AN NG AN TOÀTOÀN ĐIN ĐIỆỆNN
UNIVERSITY OF TECHNICAL UNIVERSITY OF TECHNICAL
EDUCATION HOCHIMINH CITY (UTE)EDUCATION HOCHIMINH CITY (UTE)
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CHƯƠNG I
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
MỤC TIÊU
Sau khi học xong chương này, sinh viên có khả năng :
Cung cấp cho người học những thuật ngữ, những
khái niệm cơ bản trong môn học này.
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Truyền đạt những kiến thức cơ bản làm nền tảng để
bước tiếp vào những chương sau.
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
NỘI DUNG
Nội dung bài học trình bày các phần sau:
Đặt vấn đề.
Tai nạn điện.
Tác động của dòng điện đối với cơ thể người.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tai nạn điện.
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Dòng điện tản trong đất.
Điện áp bước
Điện áp tiếp xúc.
Phân loại công trình và trang thiết bị điện.
Nguyên nhân chính gây ra tai nạn điện.
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐẶT VẤN ĐỀ
Điện năng được sử dụng phổ biến ở nhiều nơi và trong
nhiều lĩnh vực:
Sản xuất, thương mại, dịch vụ.
Sinh hoạt công dân.
Công nghiệp.
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Thành thị.
Nông thôn.
Mối nguy hiểm điện chỉ biết khi ta tiếp xúc với các phần tử mang điện,
nhưng như vậy là có thể nguy hiểm đến tính mạng.
Số người làm việc liên quan đến điện ngày càng nhiều.
Cần quan tâm đến vấn đề an toàn điện
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TAI NẠN ĐIỆN
Điện giật
Các dạng tai nạn điện
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Đốt cháy do điện
Hoả hoạn cháy nổCác tai nạn điện
10/29/2014
Bài giảng An toàn điện 2
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TAI NẠN ĐIỆN
ĐIỆN GIẬT
Chạm trực tiếp
Chạm vào các phần tử bình
thường có điện áp
Chạm gián tiếp
Chạm vào các phần tử bình
thường không có điện áp
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Chạm điện gián tiếp
Chạm điện trực tiếp
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TAI NẠN ĐIỆN
ĐỐT CHÁY ĐIỆN
Ngắn mạch kéo theo phát sinh hồ quang
Phóng điện do điện áp cao
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TAI NẠN ĐIỆN
HỎA HOẠN, CHÁY NỔ
Dòng điện vượt quá giới hạn
làm dây phát nóng sinh hồ
quang gây cháy.
Hóa chất đặt gần thiết bị có
dò
ng
l
ớ
n
nhi
ệ
t
ộ
cao
gây
n
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
dò
ng
l
ớ
n
,
nhi
ệ
t
ộ
cao
gây
n
Hỏa hoạn, cháy nổ xảy ra ở
môi trường dễ cháy nổ : bụi
bặm, hóa chất,…
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ
THỂ CON NGƯỜI
TÁC DỤNG KÍCH THÍCH
Hệ hô hấp, hệ tuần hoàn.
Các cơ ngực bị co rút, các thớ cơ tim co bóp hỗn loạn.
Tim thiếu oxy ngừng đập
Hệ thần kinh.
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Sốc điệnphản ứng mạnh lúc đầu.
Dần dần tê liệt mê man tửvong
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ
THỂ CON NGƯỜI
TÁC DỤNG GÂY CHẤN THƯƠNG
Hồ quang điện gây ra sự hủy diệt lớp da bên ngoài.
Nặng hơn là hủy diệt cơ bắp,lớp mỡ, gân, xương.
Đốt cháy do điện gây nóng toàn thân nếu giá trị dòng
lớn và thời gian tồn tại dài sẽ gây tửvong
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ
THỂ CON NGƯỜI
TÁC DỤNG TÂM LÝ
Gây choáng váng, hoảng loạn
Sợ sệt
Cảnh giác hơn khi tiếp xúc với thiết bị điện
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
10/29/2014
Bài giảng An toàn điện 3
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN
ĐIỆN GIẬT
ĐẶC TUYẾN DÒNG ĐIỆN – THỜI GIAN
Giá trị dòng điện qua người an toàn :
Đối với dòng điện xoay chiều (50-60 Hz) phải nhỏhơn 10mA
Đối với dòng một chiều phải nhỏhơn50mA
Thời gian điện giật càng lớn thì nguy hiểm càng cao
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Giá trịImax và thời gian tồn tại để tim không ngừng đập
Dòng điện Imax (mA) 10 60 90 110 160 250
Thời gian tồn tại (s) 30 10 3 2 1 0.4
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN
ĐIỆN GIẬT
ĐẶC TUYẾN DÒNG ĐIỆN – THỜI GIAN
Đặc tuyến dòng điện thời gian đối với dòng điện xoay
chiều tần số(15÷ 100 Hz) :
Không
phản
Xác xuất nghẹt
tâm thất 5% Xác xuất nghẹt
tâm thất 50%
Xác xuất nghẹt
tâm thất >50%
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
ứng
Không gây
tác hại về
sinh lí
Bắp thịt co lại, có thể
gây rối loạn nhịp tim
nếu I tăng và t kéo
dài
Tim ngừng
đập, ngừng
hô hấp …
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN
ĐIỆN GIẬT
ĐẶC TUYẾN ĐIỆN ÁP – THỜI GIAN
Là quan hệ giữa điện áp tiếp xúc UT(V) và thời gian
dòng điện qua người.
UT < 50V thời gian dòng
qua người là vô hạn
U
T
=
50
V
th
ờ
i
gian
cho
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
U
T
50
V
th
ờ
i
gian
cho
phép qua người là 5s
Đường cong an toàn
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN
ĐIỆN GIẬT
ĐIỆN TRỞ CỦA NGƯỜI
Là trị số điện trở đo được giữa hai điện cực đặt trên cơ
thể người.
Điện trở người luôn
thay đổi phụ thuộc vào:
Lớp sừng trên da
Di
ệ
tí
h
ti
ế
ú
R1,C
1: Ñieän trôû vaø ñieän
dung lôùp da ôû vò trí Ing ñi
vaøo ngöôøi
Rng: Ñieän trôû noäi taïng cô
the
å
ngöô
ø
i
R1
C1
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Di
ệ
n
tí
c
h
ti
ế
px
ú
c
Áp suất tiếp xúc
Thời gian tiếp xúc
Môi trường tiếp xúc
Để đảm bảo an toàn
thường lấyR
ng = 1000ΩSơ đồ tương đương điện trở người
the
ngöôi
R2,C
2: Ñieän trôû vaø ñieän
dung lôùp da ôû vò trí Ing ñi
ra khoûi ngöôøi
Rng
Ung
Ing
R2
C2
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN
ĐIỆN GIẬT
ĐƯỜNG ĐI DÒNG ĐIỆN QUA NGƯỜI
Là trị số điện trở đo được giữa hai điện cực đặt trên cơ
thể người.
1,5
1
,
3
Đường đi của
dòng điện
Thừa
số
Mức độ nguy hiểm
Tay trái đến chân 1 Nguy hiểm, ít xảy ra
ả
ế
â
08
ể
ờ
ả
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
1
0,8
0,7
0,3
1
,
3
0.7
Phân lượng dòng điện qua tim
Tay ph
ả
i đ
ế
n ch
â
n
0
,
8
Nguy hi
ể
m, thư
ờ
ng x
ả
y ra
Lưng đến tay trái 0,7 Khá nguy hiểm
Lưng đến tay phải 0,3 Ít nguy hiểm
Ngực đến tay trái 1,5 Nguy hiểm nhất, ít xảy ra
Ngực đến tay phải1,3Rất nguy hiểm
Mông đến tay 0,7 Khá nguy hiểm
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN
ĐIỆN GIẬT
TẦN SỐ DÒNG ĐIỆN
Dòng điện DC ít nguy hiểm hơn dòng điệnAC.
Dòng điện AC tần số công nghiệp (50÷60Hz) đặc biệt nguy
hiểm
Tần số càng cao càng ít nguy hiểm
Tác hại đối với người ở nhũng dải tần khác nhau
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Dải tần sốTên gọiỨng dụng Tác hại
DC- 10kHz Tần số thấpMạch dân dụng và
công nghiệp
Phát nhiệt, phá
hủy tế bào
100kHz ÷ 100MHz Tần số Radio Đốt điện, nhiệt
điện
Gia nhiệt điện
môi tế bào
100MHz ÷ 100GHz Sóng
Microware
Lò Viba Gia nhiệt nước
10/29/2014
Bài giảng An toàn điện 4
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN
ĐIỆN GIẬT
MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH
Độ ẩm càng lớn điện trở người giảm xuống.
Mồ hôi, các chất hóa học làm tăng độ dẫn điện củada
Nhiệt độ môi trường tăng, điện trở người giảm xuống
Mức độ bẩn của cơ thể cũng làm giảm điện trở củada
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN
ĐIỆN GIẬT
ĐIỆN ÁP CHO PHÉP
Là giá trị điện áp qui định mà con người có thể chịu đựng
lâu dài.
Giá trị điện áp cho phép phụ thuộc:
Hệ thống phân phối điện
Thời gian cắt sự cố của thiết bị bảo vệ
T
đi
ề
ki
ệ
bì
h
th
ờ
(U
50
V
)
tiê
h
ẩ
IEC
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
T
rong
đi
ề
u
ki
ệ
n
bì
n
h
th
ư
ờ
ng
(U
T=
50
V
)
tiê
u c
h
u
ẩ
n
IEC
60038 qui định :
Đối với hệ thống TT, điện áp tiếp xúc cho phép lớn nhất là 50V
Hệ thống TN
Hệ thống IT
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN
ĐIỆN GIẬT
ĐIỆN ÁP CHO PHÉP
Trong điều kiện ẩm ướt(U
T= 25V) tiêu chuẩn IEC 60364
qui định :
Hệ thống TN Hệ thống IT
Điện áp danh định
U0(V)
tmax (s) Điện áp danh
định U0/U(V)
tmax (s)
Không có dây
t
tí
h
Có dây
t
tí
h
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Thời gian cắt lớn nhất với hệ thống IT
t
rung
tí
n
h
t
rung
tí
n
h
120 0,35 120/240 0,4 1
230 0,20 230/400 0,2 0,5
277 0,20 277/480 0,2 0,5
400,480 0,05 400/690 0,06 0,2
580 0,20 580/1000 0,02 0,08
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
DÒNG ĐIỆN TẢN TRONG ĐẤT
Do hư hỏng cách điện,
mạch điện chạm đất,
dòng điện sự cố tản ra
trong đất
Cá
c
đi
ể
m
khá
c
nhau
max
I.ρ
U =
2x
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Cá
c
đi
ể
m
khá
c
nhau
trong đất có sự chênh
lệch điện áp.
Vùng quanh cực nối đất
mà dòng điện đi qua gọi
là “trường tản dòng điện”
Dòng điện tản trong đất
A
I.ρ
U =
2Π.x
1
2
.
x
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
DÒNG ĐIỆN TẢN TRONG ĐẤT
Dòng điện tản từ cực nối
đất có thể xem là chạy
trong một dây dẫn mà tiết
diện tăng theo bậc 2 của
bán kính
q
uả c
ầ
u
q
=2π
x
2
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
q
q
Điện trở tản dòng điện lớn
nhất ở lớp đất phần cực
nối đấtU
rơilớn nhất
Càng xa cực nối đất điện
trở giảmU
rơi giảm. Mô hình đơn giản dây dẫn đất
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
DÒNG ĐIỆN TẢN TRONG ĐẤT
Quan hệ giữaU
d và khoảng cách x từ cực nối đất
Điện áp Ud
giả
m
68
%
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Điện áp Ud
giảm 24%
Điện áp Ud
giảm 8%
giả
m
68
%
Ngoài 20m
xem như
Ud = 0
10
10/29/2014
Bài giảng An toàn điện 5
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐIỆN ÁP BƯỚC
Là điện áp mà con người phải chịu khi chân tiếp xúc hai
điểm trên mặt đất (sàn), có sự chênh lệch điện thế do
dòng tản trong đất tạo nên.
Các điểm cách đều điểm
chạm đất tạo nên các
vò
ng
trò
n
đ
ẳ
ng
th
ế
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
vò
ng
trò
n
đ
ẳ
ng
th
ế
.
Trị số điện áp bước phụ
thuộc vào dòng điện
ngắn mạch, điện trở
mạng nối đất và sự bố trí
của hệ thống nối đất
Phân bố điện thế các điểm trên mặt đất
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐIỆN ÁP BƯỚC
Càng xa điểm NM chạm đấtU
b càng giảm
Ub = 0 nếu hai chân người
đứng trên một vòng đẳng thế
Ub= Ux–U
x+a
U
=Iρa/
2
πx(x+a)
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Điện áp bước
U
b
=
Iρa/
2
πx(x+a)
Ngoài 20m có thểxem như
Ub=0
Giới hạn cho phép củaU
b
thì không qui định
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐIỆN ÁP BƯỚC
Ub nhỏ không gây nguy hiểm do đặc tính sinh lý dòng từ
chân qua chân
VớiU
b= 100÷ 250V, chân có thể bị co rút và sẽ nguy
hiểm nêu ngã vì lúc này dòng đi từtay qua chân
Để hạn chếĐAB, ngườitaquyđịnh trịsốđiệntrởnối
đất
cực
đại
cho
phép
đối
với
từng
trường
hợp
cụ
thể
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
đất
cực
đại
cho
phép
đối
với
từng
trường
hợp
cụ
thể
.
Khi xảy ra chạm đất phải cấm người đến gần với khoảng
cách :
4÷ 5m đối với thiết bị trong nhà
8 ÷ 10m đối với thiết bị ngoài trời
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐIỆN ÁP BƯỚC
Bài tập ví dụ
Tính điện áp bướcU
b lúc người đứng cách chỗ chạm đất
x = 15m dòng điện chạm đấtI
đ = 5kA điện, điện trở xuất
ρ= 150Ωm khoảng cách giữa hai bước chân ngườia=0,8m.
Giải
Điện áp Ub được tính như sau :
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
d
max
I.ρ.a 5000.150.0,8
U = = =402,9V
2Π.x.(x+a) 2Π.15.(15+0,8)
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC
Là điệnápđặtvàongười (tay-chân) khi ngườichạmphải
vật có mang điệnáp
Điện áp của
thiết bị chạm vỏ
so với đất
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Hệ thống nối
đất
Điện áp tiếp xúc
feee.hcmute.edu.vn
FEEE
Ensuring Enhanced Education
ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC
Điện áp tiếp xúc tăng khi càng xa cực nối đất
Trị số điện áp tiếp xúc
đặt lên người:
UT= α.Uđ
α : h
ệ
s
ố
ti
ế
p
xúc
PGS.TS.QuyềnHuy ÁnhPGS.TS.QuyềnHuy Ánh
Điện áp tiếp xúc trong vùng dòng điện
ngắn mạch
ệ
p
Giới hạn cho phép của
UT thì không qui định.
Tuy nhiên:
UT< 50V (không có
thiết bị bảo vệ)
UT< 250V (có thiết bị
bảo vệ)