TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Bài giảng môn học
AN TOÀN ĐIỆN
Giảng viên: ThS. Nguyễn Công Tráng Email : congtrang0810@gmail.com
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
2
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. Giáo trình An toàn điện, Quyền Huy Ánh, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM
GV: Nguyễn Công Tráng
Chương 1
CACAÙÙC KHA
C KHAÙÙI NIE
I NIEÄÄM CÔ BA
M CÔ BAÛÛN VEN VEÀÀ AN TOA
AN TOAØØN N ÑÑIEIEÄÄNN
3
GV: Nguyễn Công Tráng
I. KHÁI NIỆM CHUNG
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 .
4
- Ñieàu kieän ñieän giaät :
GV: Nguyễn Công Tráng
I. KHÁI NIỆM CHUNG
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 .
5
3. Vaät caùch ñieän : nhöõng vaät lieäu khoâng cho pheùp Electron dòch chuyeån qua . Ví duï nhöïa ,söù , goã , khoâng khí , chaân khoâng ....
GV: Nguyễn Công Tráng
I. KHÁI NIỆM CHUNG
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
6
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…
GV: Nguyễn Công Tráng
I. KHÁI NIỆM CHUNG
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% 23,6% U > 1000 V
Theo trình ñoä veà ñieän:
7
Naïn nhaân thuoäc ngheà ñieän: 42,2% Naïn nhaân khoâng coù chuyeân moân veà ñieän: 57,8%
GV: Nguyễn Công Tráng
I. KHÁI NIỆM CHUNG
5. Caùc soá lieäu thoáng keâ veà tai naïn ñieän 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
8
bò (ñoùng môû caàu dao, FCO...) 1.2%
GV: Nguyễn Công Tráng
I. KHÁI NIỆM CHUNG
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
9
heát möùc ñoä nguy hieåm cuûa hieän töôïng ñieän giaät neân khoâng coù caùc bieän phaùp tích cöïc ñeå ngaên ngöøa tai naïn .
GV: Nguyễn Công Tráng
II. CAÙÙC BC BÖÖÔÔÙÙC CAC CAÀÀN TIEN TIEÁÁN HAN HAØØNH KHI XA II. CA NH KHI XAÛÛY RA TAI NA Y RA TAI NAÏÏN N ÑÑIEIEÄÄNN
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.
10
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.
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)
Thôøi gian doøng qua ngöôøi
Vuøng 1: Ngöôøi chöa coù caûm giaùc bò ñieän giaät.
a
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
Doøng ñieän qua ngöôøi
aûnh höôûng tôùi nhòp tim.
Đường a - Ngưỡng cảm nhận có dòng điện qua người
Đường b - Ngưỡng buông - nhả
11
GV: Nguyễn Công Tráng
III. CAÙC TAÙC HAÏI KHI COÙ DOØNG ÑIEÄN ÑI QUA NGÖÔØI
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.
12
GV: Nguyễn Công Tráng
III. CAÙC TAÙC HAÏI KHI COÙ DOØNG ÑIEÄN ÑI QUA NGÖÔØI
Ñaùnh giaù taùc duïng cuûa doøng ñieän ñoái vôùi cô theå ngöôøi
Taùc haïi ñoái vôùi ngöôøi
Ñieän AC(50-60 Hz)
Ñieän DC
Ingöôøi (mA)
0,6 - 1,5 2 - 3 5 - 7 8 - 10 20 - 25
Chöa coù caûm giaùc Chöa coù caûm giaùc Ñau nhö bò kim chaâm Noùng taêng daàn Baép thòt co vaø rung
50 – 80
90 – 100
Tay khoù rôøi vaät coù ñieän & khoù thôû Hoâ haáp teâ lieät
Baét ñaàu thaáy teâ Teâ taêng maïnh Baép thòt baét ñaàu co Tay khoù rôøi vaät coù ñieän Tay khoâng rôøi vaät coù ñieän, baét ñaàu khoù thôû Teâ lieät hoâ haáp, tim baét ñaàu ñaäp maïnh Neáu keùo daøi vôùi t ≥ 3 s tim ngöøng ñaäp
13
GV: Nguyễn Công Tráng
IV. CAÙÙC THOÂNG SO IV. CA C THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN LIEÂN QUAN ÑÑEEÁÁN TAN TAÙÙC HAC HAÏÏI II INGNGÖÖÔÔØØII
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 trô 2. To ng trôûû ngngööôôøøi (Zi (Zngng ):):
Zng ñöôïc taïo thaønh töø cô theå ngöôøi goàm lôùp da tieáp xuùc beân ngoaøi
14
vaø caùc thaønh phaàn trong cô theå nhö thòt, maùu, môõ, xöông, dòch v..v... Sô ñoà thay theá cuûa Zng nhö sau:
GV: Nguyễn Công Tráng
IV. CAÙÙC THOÂNG SO IV. CA C THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN LIEÂN QUAN ÑÑEEÁÁN TAN TAÙÙC HAC HAÏÏI II INGNGÖÖÔÔØØII
2. Toåång trô 2. To ng trôûû ngngööôôøøi (Zi (Zngng ):):
/ R 2
R 1
R 3
X C2
X C1
X C3
R 2
Z da
Z phaân trong cô theå
Z da
Zda >>> Z phaàn trong cô theå : da coù lôùp söøng f = 50 – 60HZ : XC → ∞ => Zng ≈ Rng
15
Thoâng thöôøng:
GV: Nguyễn Công Tráng
IV. CAÙÙC THOÂNG SO IV. CA C THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN LIEÂN QUAN ÑÑEEÁÁN TAN TAÙÙC HAC HAÏÏI II INGNGÖÖÔÔØØII
ng trôûû ngngööôôøøi (Zi (Zngng ):):
2. Toåång trô 2. To 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
16
-…..
GV: Nguyễn Công Tráng
IV. CAÙÙC THOÂNG SO IV. CA C THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN LIEÂN QUAN ÑÑEEÁÁN TAN TAÙÙC HAC HAÏÏI II INGNGÖÖÔÔØØII
2. Toåång trô 2. To ng trôûû ngngööôôøøi (Zi (Zngng ):):
Söï phuï thuoäc cuûa Rng vaøo U tieáp xuùc theo baùo caùo trong IEC 479
Utx (V)
da moûng & raát aåm
R ngöôøi(Ω) 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
17
GV: Nguyễn Công Tráng
IV. CAÙÙC THOÂNG SO IV. CA C THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN LIEÂN QUAN ÑÑEEÁÁN TAN TAÙÙC HAC HAÏÏI II INGNGÖÖÔÔØØII
ng cuûûa a ñöñöôôøøng ng ññi doi doøøng ng ññieieään qua ng n qua ngööôôøøi:i:
3. A3. AÛÛnh hnh hööôôûûng cu - 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.
18
- 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%
GV: Nguyễn Công Tráng
IV. CAÙÙC THOÂNG SO IV. CA C THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN LIEÂN QUAN ÑÑEEÁÁN TAN TAÙÙC HAC HAÏÏI II INGNGÖÖÔÔØØII
4. A4. AÛÛnh hnh hööôôûûng cu ng cuûûa taa taààn son soáá DO THI Igioihannguyhiem = f(F) ÑÑooàà thò I giô thò I giôùùi hai haïïn nguy hie m theo f n nguy hieååm theo f
)
80
A m
(
m e i
50
50
20
20
h y u g n n a h o
i
12
10
g I
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1
10
50
60
100
500
1000
Tan so F (Hz)
19
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.
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: (cid:131) Khi daây pha bò ñöùt rôi xuoáng ñaát . (cid:131) 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.
Iñ
20
Rnñ
GV: Nguyễn Công Tráng
V. HIEÄN TÖÔÏNG DOØNG ÑI VAØO ÑAÁT
Ñoä taêng ñieän aùp (GPR) taïi ñieåm coù toïa ñoä x ≠∞so vôùi choã coù doøng Iñ ñi vaøo ñaát :
Uñaátmax
Uñaátx
x
Iñaát
x
x
Ñöôøng ñaúng theá
Söï phaân boá ñoä taêng ñieän theá ñaát chung quanh choã coù Iñ ñi vaøo coù daïng nhö hình veõ
21
Vx4 < Vx3 < Vx2 < Vx1 x4 > x3 > x2 > x1
GV: Nguyễn Công Tráng
VI. ÑIEÄN AÙP TIEÁP XUÙC (Utx = Utouch)
- 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.
-- VaVaääy:y:
UUtxtx = V= Vtaytay –– VVchaân chaân UUtxtx = V= Vtaytay –– VVtaytay UUtxtx = V= Vchaân
chaân –– VVchaân chaân
22
GV: Nguyễn Công Tráng
VII. ÑIEÄN AÙP BÖÔÙC (Ub = Ustep)
- Ñieän aùp böôùc (Ub) laø ñieän aùp giaùng giöõa 2 chaân ngöôøi khi ngöôøi ñi vaøo vuøng ñaát coù ñieän
I ñ
AA BB
R ñ
x a
Trong ñoù: x : khoaûng caùch töø choã doøng ñi vaøo ñaát ñeán chaân ngöôøi
a : khoaûng caùch böôùc chaân - Löu yù: Ñieän aùp Ub = 0 trong caùc tröôøng hôïp sau: + Khi x → 20m
+ Khi ngöôøi ñöùng hai chaân taïi hai ñieåm cuûa cuøng moät ñöôøng ñaúng theá
23
+ Khi ngöôøi ñöùng chuïm hai chaân laïi (a → 0)
GV: Nguyễn Công Tráng
VIII. ÑIEÄN AÙP CHO PHEÙP (Ucp= ULimit)
- 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
24
moâi tröôøng vaø taàn soá nguoàn ñieän.
GV: Nguyễn Công Tráng
VIII. ÑIEÄN AÙP CHO PHEÙP (Ucp= ULimit)
Baûng soá lieäu Ucp
Theo tieâu chuaån Theo taàn soá Nôi khoâ raùo Nôi aåm öôùt
lan, Thuïy
Ba Lan, Thuïy Só, Tieäp, Ñöùc, IEC Hoøa Ñieån Lieân Xoâ
AC DC AC DC AC DC 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
Vieät Nam
25
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
GV: Nguyễn Công Tráng
BT: Sinh vieân xem GT BT: Sinh vieân xem GT
26
