Giáo trình An toàn điện (Ngành: Điện dân dụng - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "An toàn điện (Ngành: Điện dân dụng - Trung cấp)" được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được các kiến thức về: Tổng quan về tai nạn điện; Các khái niệm cơ bản về an toàn điện; Biện pháp kỹ thuật an toàn điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình An toàn điện (Ngành: Điện dân dụng - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 1 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: AN TOÀN ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành theo Quyết định số: 368ĐT/QĐ-CĐXD1, ngày 10 tháng 8 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Xây dựng số 1 Hà nội, năm 2021
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình An toàn điện được biên soạn nhằm phục vụ cho giảng dạy và học tập cho trình độ Cao đẳng ngành Điện dân dụng ở trường Cao đẳng Xây dựng số 1. An toàn điện là môn học chuyên môn ngành nhằm cung cấp các kiến thức về an toàn điện cho ngành điện dân dụng. Giáo trình An toàn điện do bộ môn Điện nước xây dựng gồm: ThS.Nguyễn Trường Sinh làm chủ biên và các thầy cô đã và đang giảng dạy trực tiếp trong bộ môn cùng tham gia biên soạn. Giáo trình này được viết theo đề cương môn học An toàn điện đã được Trường CĐXD1 ban hành. Ngoài ra giáo trình còn bổ sung thêm một số kiến thức mà trong các giáo trình trước chưa đề cập tới. Nội dung gồm 03 chương sau: Chương 1. Tổng quan về tai nạn điện. Chương 2. Các khái niệm cơ bản về an toàn điện. Chương 3. Biện pháp kỹ thuật an toàn điện Trong quá trình biên soạn, nhóm giảng viên Bộ môn Điện nước của Trung tâm Thực hành công nghệ và đào tạo nghề, trường Cao đẳng Xây dựng Số 1 - Bộ Xây dựng, đã được sự động viên quan tâm và góp ý của các đồng chí lãnh đạo, các đồng nghiệp trong và ngoài trường. Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng trong quá trình biên soạn, biên tập và in ấn khó tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được các góp ý, ý kiến phê bình, nhận xét của người đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn. Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày……tháng……năm 2021 Tham gia biên soạn 1. ThS. Nguyễn Trường Sinh - Chủ biên 2. KS. Nguyễn Văn Tiến 5
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: AN TOÀN ĐIỆN Mã môn học: MH09 Thời gian thực hiện môn học: 30 giờ (Lý thuyết: 18 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bải tập: 10 giờ; Kiểm tra: 2 giờ) (Trong đó: Tổng số giờ giảng dạy và học tập trực tuyến: 0 giờ) I. Vị trí, tính chất của môn học - Vị trí: + Môn học được bố trí ở kỳ học thứ 2 + Môn học tiên quyết: Không - Tính chất: Là môn học cơ sở ngành. II.Mục tiêu môn học 1. Kiến thức: Trình bày được: - Những nguyên tắc và tiêu chuẩn cơ bản để đảm bảo an toàn về điện cho người và thiết bị; - Các quy tắc an toàn điện khi sử dụng và vận hành các thiết bị dùng điện; - Các quy tắc về mặt kỹ thuật cũng như về mặt tổ chức trong việc bảo vệ an toàn cho người và thiết bị khi sử dụng điện; - Các lưu ý khi tách nạn nhân khỏi nguồn điện; cách sơ cứu và hô hấp nhân tạo trong trường hợp nạn nhân bị điện giật bất tỉnh; - Các biện pháp nối đất, nối trung tính, chống rò để đảm bảo an toàn cho người khi làm việc với hệ thống điện; - Các dạng tai nạn điện, nguyên nhân và cách phòng tránh tai nạn điện; - Các tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người; - Chính xác các thông số an toàn điện theo tiêu chuẩn cho phép. 2. Kỹ năng: - Phân tích được các trường hợp gây nên tai nạn điện; - Ứng dụng được các biện pháp an toàn điện trong hoạt động nghề nghiệp; - Biết cách sơ cấp cứu được cho người bị điện giật. 3. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Học sinh có thái độ nghiêm túc, tuân thủ các quy định về an toàn lao động trong học tập và trong tác nghiệp nghề điện; - Rèn luyện tính nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc; - Rèn luyện khả năng làm việc độc lập và theo nhóm. III. Nội dung môn học: 1. Nội dung tổng quát và phân bố Thời gian: 6
Thời gian (giờ) Thực hành, thí nghiệm, TT Tên chương, mục Lý thuyết Tổng thảo luận, Kiểm số bài tập tra Trực Trực Trực Trực tiếp tuyến tiếp tuyến Chương 1: Tổng quan về tai nạn 1 điện 4 3 1 1.1 Các dạng tai nạn điện 0,5 0,5 Tác dụng của dòng điện đối với 1.2 cơ thể con người 0,5 0,5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tai nạn 1.3 điện giật 1,5 1 0,5 Nguyên nhân chính gây ra tai nạn 1.4 điện 1,5 1 0,5 Chương 2: Các khái niệm cơ 2 bản về an toàn điện 13 9 3 1 2.1 Dòng điện tản trong đất 2 2 2.2 Điện áp bước 1,5 1,5 2.3 Điện áp tiếp xúc 1,5 1,5 2.4 Các hệ thống nối đất chuẩn 4 3 1 2.5 Các tiêu chuẩn về an toàn 3 1 2 điện Kiểm tra bài 1 1 Chương 3: Biện pháp kỹ thuật 3 an toàn điện 13 6 6 1 3.1 Các công cụ bảo vệ 1 1 An toàn điện khi sử dụng và vận 3.2 3 1 2 hành các thiết bị dùng điện 3.3 Bảo vệ nối đất 1 1 3.4 Bảo vệ nối dây trung tính 1 1 3.5 Bảo vệ chống dòng điện rò 1 1 Chấp hành các quy định về an 3.6 1,5 0,5 1 toàn điện 3.7 Sơ cứu người bị điện 3,5 0,5 3 giật Kiểm tra bài số 2 1 Cộng 2. Nội dung chi 30 18 10 2 tiết: 7
Bài 1. TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ NGƯỜI Mục tiêu - Phát biểu được mức độ tác hại của dòng điện lên cơ thể người bị điện giật; - Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ tác hại của dòng điện lên cơ thể người; - Có thái độ nghiêm túc, tuân thủ các bước an toàn. 1.1. Khái niệm - Khoa học hiện nay đã biết rõ về tác dụng sinh lí của dòng điện lên cơ thể người và những tác hại của nó. - Căn cứ vào số liệu các trường hợp tai nạn đối với con người, cũng như các thí nghiệm trên động vật cho thấy rằng trong tổng số các trường hợp tai nạn điện giật có 76,4% trường hợp tử vong hoặc thương tật nặng ở các mạng điện U < 1000V và 23,6% ở các mạng điện U > 1000V. - Khi phân loại nạn nhân do điện giật thấy rằng nạn nhân làm việc trong ngành điện chiếm 42,2%, nạn nhân không có chuyên môn về điện chiếm 57,8%. - Các sự cố dẫn đến bị điện giật: + Chạm trực tiếp vào dây dẫn điện. + Chạm gián tiếp vào phần kim loại của thiết bị điện bị chạm vỏ. + Chạm vào vật không phải bằng kim loại có mang điện áp như tường, nền nhà. + Bị chấn thương do hồ quang điện phát ra khi vận hành thiết bị. - Các nguyên nhân xảy ra tai nạn điện: + Trình độ tổ chức, quản lí công tác lắp đặt, xây dựng, sửa chữa công trình điện chưa tốt. + Vi phạm qui trình kĩ thuật an toàn như đóng điện khi có người đang sửa chữa mà chưa đóng dao tiếp đất an toàn, thao tác vận hành thiết bị điện không đúng qui trình. 1.2. Các yếu tố liên quan mức độ tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người 1.2.1. Điện trở của người Bao gồm lớp da tiếp xúc bên ngoài, các thành phần bên trong cơ thể như thịt, mỡ, máu, xương, dịch thể... cấu tạo nên điện trở của người (Rng). Điện trở suất của các thành phần khác nhau của cơ thể người được trình bày trong bảng 1.1. Để đơn giản, điện trở của người có thể chia thành hai phần: điện trở của da và điện trở của các bộ phận bên trong. Theo bảng 1.1, da hay nói một cách chính xác lớp sừng của da là bộ phận đóng góp rất đáng kể vào trị số điện trở của người. Khi ở trạng thái khô ráo, lớp sừng của da có điện trở khá lớn có tác dụng như một lớp cách điện. Điện trở của các bộ phận bên trong đóng góp không đáng kể vào trị số điện trở của người. 8
Điện trở của người có giá trị nằm trong khoảng 40-400 kΩ, thậm chí lên đến 500 kΩ. Bảng 1.1. Điện trở suất của một số thành phần cấu tạo cơ thể người. Thành phần cấu tạo cơ thể người Điện trở suất, Ωcm Tuỷ sống 56 Huyết thanh 71 Cơ bắp 150 – 300 Máu 120 – 180 Da khô 1,6.106 – 2.106 Nói chung, điện trở của người có giá trị không ổn định phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như diện tích tiếp xúc, áp lực tiếp xúc, vị trí cơ thể tiếp xúc, độ ẩm môi trường, nhiệt độ môi trường, thời gian dòng điện tác dụng. Sơ đồ thay thế của Rng như trong hình 1.1. Hình 1 - 1. Sơ đồ thay thế điện trở của người. 1.2.2. Trị số dòng điện Dòng điện chạy qua cơ thể người (Ing), tuỳ thuộc vào trị số của nó, cũng như loại dòng điện một chiều hoặc xoay chiều mà có thể gây nên mức độ nguy hiểm khác nhau. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng trị số dòng điện lớn nhất không gây nguy hiểm đối với người là 10 mA (dòng điện xoay chiều) và 50 mA (dòng điện một chiều). Trị số dòng điện xoay chiều từ 10-50 mA thì khả năng tự mình rời khỏi vật mang điện rất khó vì có sự co giật của cơ bắp. Khi lớn hơn 50 mA thì có thể dẫn đến nguy hiểm chết người vì có sự mất ổn định của hệ thần kinh và sự rung tương ứng với sự dừng làm việc của tim. Bảng 1.2 trình bày trị số dòng điện lớn nhất cho phép để không dẫn đến tình trạng tim ngừng đập. Bảng 1.2. Các giới hạn an toàn của trị số dòng điện xoay chiều qua người và thời gian tiếp xúc. Ing(mA) 10 60 90 110 160 250 350 500 Thời gian tiếp 30 10-30 3 2 1 0,4 0,2 0,1 xúc (s) 9
1.2.3. Tần số dòng điện Khi tần số dòng điện (f) qua người tăng, Rng giảm do thành phần dung kháng giảm, Ing tăng. Tuy nhiên khi f tăng cao mức độ tai nạn sẽ giảm thấp hơn so với tần số công nghiệp (50-60 Hz). Thực vậy, khi tần số dòng điện tăng, quãng chạy của các ion rút ngắn, mức độ phá huỷ tế bào giảm đi. Ở tần số rất cao, các ion gần như đứng yên, tế bào hầu như không bị phá huỷ; nếu dòng điện đủ lớn thì sự đốt cháy trở nên nghiêm trọng. Các thí nghiệm sinh học trên động vật đã chứng tỏ rằng ở tần số điện công nghiệp mức độ phá huỷ các tế bào rất lớn và trị số của dòng điện nguy hiểm bé nhất là 10 mA. Dòng điện một chiều tương ứng với tần số dòng điện bằng không, ít nguy hiểm hơn so với dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp. Tuy nhiên khi điện áp càng lớn thì mức độ nguy hiểm điện giật của dòng điện một chiều càng tăng. Cụ thể là ở điện áp lớn hơn 450V thì mức độ nguy hiểm của nó có cùng mức độ nguy hiểm như dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp. Sự tương đương giữa mức độ nguy hiểm của điện áp một chiều và điện áp xoay chiều tần số công nghiệp được trình bày trong bảng 1.3. Bảng 1.3. Sự tương đương giữa mức độ nguy hiểm của điện áp một chiều và điện áp xoay chiều tần số công nghiệp. UAC(V) 120 108 42 UDC(V) 42 36 12 1.2.4. Thời gian dòng điện đi qua cơ thể người Thời gian dòng điện đi qua cơ thể người càng lâu, điện trở của người Rng càng giảm vì lớp da bị nóng dần lên và lớp sừng trên da có khả năng bị chọc thủng tăng dần. Do đó tác hại của dòng điện với cơ thể người càng tăng. Khi dòng điện tác động trong thời gian ngắn, tính chất nguy hiểm phụ thuộc vào nhịp tim. Mỗi chu kỳ co giãn của tim kéo dài độ 1s, giữa trạng thái co và giãn có khoảng 0,1s tim ngưng hoạt động và ở trong khoảng thời gian này tim rất nhạy cảm với dòng điện đi qua nó. Nếu thời gian dòng điện qua người lớn hơn 1s thì có khả năng dòng điện qua tim trùng với khoảng thời gian nói trên. Thí nghiệm cho thấy rằng mặc dù dòng điện lớn, cỡ 10 mA, đi qua người mà không trùng với khoảng thời gian nghỉ của tim thì cũng không gây nguy hiểm gì. Ở các mạng cao áp 110 kV, 35 kV, 10 kV và 6 kV... tai nạn do điện gây ra ít dẫn đến trường hợp tim ngừng đập hay ngừng hô hấp. Với điện áp cao dòng điện xuất 10
hiện trước khi người chạm vào vật mang điện, dòng điện này tác động rất mạnh vào người và gây cho cơ thể người một phản xạ tức thời. Kết quả là hồ quang điện bị dập tắt ngay hoặc chuyển qua bộ phận bên cạnh, dòng điện chỉ tồn tại trong khoảng 0,1-0,2s. Trong khoảng thời gian ngắn đó rất ít khi làm tim ngừng đập hay hô hấp bị tê liệt. Tuy nhiên, không nên kết luận điện áp cao không nguy hiểm vì dòng điện chạy qua cơ thể trong thời gian ngắn nhưng cường độ lớn, đốt cháy cơ thể nghiêm trọng và gây nguy hiểm chết người. Hơn nữa khi làm việc trên cao do phản xạ của cơ thể khi bị điện giật, buông tay, rơi xuống đất, cũng rất dễ gây nguy hiểm chết người. 1.2.5. Đường đi của dòng điện qua người Người ta đo tỉ lệ phần trăm dòng điện qua tim so với dòng điện tổng đi qua cơ thể người để đánh giá mức độ nguy hiểm của các đường đi của dòng điện qua người. Kết quả thực nghiệm về ảnh hưởng của đường đi của dòng điện qua người được cho trong bảng 1.4. Theo bảng 1.4 đường đi của dòng điện từ tay phải sang chân có tỉ lệ phần trăm dòng điện qua tim lớn nhất vì phần lớn các động mạch và tĩnh mạch qua tim theo trục dọc của cơ thể người. Bảng 1.4. Sự phụ thuộc của dòng điện qua tim vào đường đi của dòng điện. Đường đi của dòng điện Tỉ lệ phần trăm dòng điện qua tim tay → tay 3,3% chân → chân 0,4% tay phải → chân 6,7% tay trái → chân 3,7% AC Tim ngừng đập Tim đập mạnh - Ngưỡng RCT Tê liệt cơ quan hô hấp-Nghẹt thở Bắt đầu co cơ - Ngưỡng buông nhả Có cảm giác nhói nhẹ - Ngưỡng cảm nhận Hình 1 - 2. Ngưỡng dòng điện tới hạn đối với dòng điện xoay chiều tiêu chuẩn IEC 60479-1) 11
Không xác định Tim đập mạnh - Ngưỡng RCT DC 130mA Tim ngừng đập 100mA Tê liệt cơ quan hô hấp-Nghẹt thở 50mA Bắt đầu co cơ - Ngưỡng buông nhả 5mA Có cảm giác nhói nhẹ - Ngưỡng cảm nhận Hình 1 - 3. Ngưỡng dòng điện tới hạn đối với dòng điện một chiều (tiêu chuẩn IEC 60479-1) - Ảnh hưởng của tần số dòng điện. Tần số điện lực (50 - 60)[Hz] là nguy hiểm. Khi trị số của tần số bé hoặc lớn hơn trị số nói trên mức độ nguy hiểm sẽ giảm xuống. - Điện áp cho phép. Bảng 1 - 5. Tiêu chuẩn điện áp cho phép ở các quốc gia tham khảo. Quốc gia Điện áp cho phép Ba lan, Thụy sỹ 50[V] Hà lan, Thụy điển 24[V] Pháp 24[V] xoay chiều Nga 65, 36 , 12 [V] tuỳ môi trường làm việc. Việt nam 42[V] xoay chiều; 110 [V] một chiều. Câu hỏi ôn tập 1. Điện trở người phụ thuộc vào những yếu tố nào? 2. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng liên quan đến tác dụng của dòng điện chạy qua người? 3. Biết rằng dòng điện xoay chiều tần số 50Hz có xác suất gây nguy hiểm cao nhất khi bị tai nạn điện giật, nhưng tại sao dòng điện này vẫn phổ biến trong sản xuất và tiêu thụ điện năng? 12
Bài 2. Biện pháp kĩ thuật an toàn điện Mục tiêu: - Phát biểu đúng các nguyên nhân bị điện giật. - Mô tả đầy đủ các biện pháp kỹ thuật an toàn điện và liên hệ thực tế nghề nghiệp - Có thái độ nghiêm túc, tuân thủ các bước an toàn. 2.1. Nguyên nhân bị điện giật Trong đời sống sinh hoạt và làm việc hằng ngày, chúng ta có thể chạm trực tiếp hoặc gián tiếp vào vật mang điện áp. Tuỳ thuộc vào cấu trúc mạng điện, độ lớn điện áp và dòng điện, thời gian tiếp xúc, đường đi của dòng điện qua cơ thể người mà có thể gây nguy hiểm ở những mức độ khác nhau. Hình 2.1 trình bày một số nguyên nhân dẫn đến tai nạn bị điện giật. Hình 2.1. Một số nguyên nhân dẫn đến tai nạn bị điện giật. Dòng điện chạy qua cơ thể người sẽ làm huỷ hoại bản năng làm việc của các cơ quan trong cơ thể người đó là làm ngưng thở, ngưng tim, hay do sự thay đổi các hiện tượng 13
sinh hoá tự nhiên trong cơ thể người, thậm chí gây bỏng trầm trọng, làm tê liệt hoạt động của hệ thần kinh do tác dụng phân cực của dòng điện. 2.1.1. Dòng điện tản trong đất Nguyên nhân: - Dây pha bị đứt rơi xuống đất. - Thiết bị điện bị chạm vỏ khi vỏ thiết bị điện có nối đất. Khi đó dòng điện sự cố sẽ chạy từ vị trí chạm đất hoặc điện cực nối đất toả ra môi trường xung quanh để trở về nguồn và sẽ có phân bố điện thế trong và trên mặt đất. Vùng gần vị trí chạm đất hoặc vùng gần điện cực nối đất gradient điện thế trong và trên bề mặt đất lớn và do đó làm xuất hiện điện áp nguy hiểm trong vùng này. Phân bố điện áp tại vị trí chạm đất và điện cực nối đất được trình bày trong hình 2.2 và 2.3. Hình 2.2. Đường cong phân bố điện áp của các điểm trên mặt đất lúc có chạm đất. Hình 2.3. Phân bố điện áp tản trong đất và trên mặt đất. 2.1.2. Điện áp tiếp xúc Trong quá trình tiếp xúc với các thiết bị điện nếu có mạch điện khép kín qua người thì điện áp giáng lên người lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào các điện trở khác nhau mắc nối tiếp với thân người như điện trở của găng, ủng, thảm cách điện, nền nhà... Phần điện áp đặt lên cơ thể người khi tiếp xúc với thiết bị mang điện áp được gọi là điện áp tiếp 14
xúc (Utx) và được minh hoạ trong hình 2.4. Đối với thiết bị điện có vỏ được nối đất thì điện áp tiếp xúc được tính theo công thức: Utx = Uđ − Uch (2.1) Trong đó: Uđ - điện áp giáng trên vật nối đất Uch - điện áp giáng trên dây nối đất từ vị trí người tiếp xúc thiết bị điện đến vật nối đất. Như vậy, điện áp tiếp xúc phụ thuộc vào khoảng cách giữa vị trí người tiếp xúc thiết bị điện và vật nối đất. Một cách tổng quát điện áp tiếp xúc được viết lại như sau: Utx = αUđ (2.2) α ≤ 1 – hệ số tiếp xúc Trong thực tế điện áp tiếp xúc thường nhỏ hơn điện áp giáng trên vật nối đất. Để đảm bảo an toàn khi có người tiếp xúc, các máy biến áp có hệ thống nối đất an toàn (nối đất với phần vỏ kim loại của máy biến áp) và hệ thống nối đất làm việc (nối đất với điểm trung tính của máy biến áp) phải đặt cách xa nhau từ 25-50m tuỳ thuộc vào bản chất của đất. Hình 2.4. Sơ đồ minh hoạ sự xuất hiện điện áp tiếp xúc (Utx). Giới hạn của Utx mà người có thể chịu đựng được phụ thuộc vào tình trạng tiếp xúc, thời gian tiếp xúc, điện áp và cấu trúc của mạng điện. Điện áp và thời gian tiếp xúc cho phép được trình bày trong bảng 2.1. Bảng 2.1. Các giới hạn an toàn của điện áp tiếp xúc và thời gian tiếp xúc. 15
2.1.3. Điện áp bước Điện áp bước xuất hiện khi người đi vào vùng có dòng điện tản trong đất làm cho thế của đất tăng lên và có trị số khác nhau tại các điểm không cùng nằm trên đường đẳng thế. Hình 2.5 minh hoạ sự hình thành điện áp bước. Điện áp đối với đất nơi trực tiếp bị chạm đất: Uđ = Iđ rđ (2.3) rđ - điện trở tản nơi chạm đất Điện áp của các điểm trên mặt đất đối với đất ở cách xa vị trí chạm đất hơn 20m có thể xem bằng 0. Điện áp bước được tính theo công thức: Trong đó: a - độ dài bước chân (0,4-0,8 m) x - khoảng cách từ nơi đứng đến nơi chạm đất Hình 2 - 5. Phân bố điện áp bước khi dòng điện sự cố chạy vào trong đất. 2.1.4. Các trường hợp tiếp xúc lưới điện ba pha hạ áp Điện hạ áp qui ước là U < 1000V. Trong điều kiện bình thường nếu con người tiếp xúc trực tiếp với thiết bị có điện áp xoay chiều từ 50V trở lên là có thể nguy hiểm đến tính mạng. Do đó khi tiếp xúc với lưới điện ba pha hạ áp, cần phải tuân thủ các biện pháp an toàn sau đây. 2.1.4.1. Biện pháp an toàn khi làm việc trên đường dây hạ áp có điện 16
1. Phải có Phiếu công tác hoặc Lệnh công tác. 2. Nếu trên cột có nhiều đường dây điện áp khác nhau thì phải có biển báo chỉ rõ điện áp từng đường dây. Khi tiến hành công việc, người cho phép và người chỉ huy trực tiếp phải xác định rõ đường dây sẽ tiến hành công việc thuộc trạm biến áp nào để làm đầy đủ các biện pháp an toàn trước khi thực hiện thủ tục cho phép làm việc (nếu làm việc theo phiếu công tác). 3. Làm việc trên đường dây hạ áp đi chung cột với đường dây cao áp đến 35kV được thực hiện theo các điều kiện như sau: a) Nếu thay ty sứ, căng lại dây, hạ dây, nâng dây trên những nhánh dây hạ áp đi vào các hộ phụ tải thì không phải cắt điện cả đường dây hạ áp đó mà chỉ phải tháo đầu dây đấu vào đường dây chính và cắt cầu dao ở cuối nhánh rẽ đi vào các hộ. Công việc này phải có phiếu công tác và thực hiện đủ, đúng quy định an toàn khi làm việc trên cao; b) Nếu căng lại dây, thay dây trên đường dây chính dọc theo tuyến không đạt yêu cầu quy định thì phải cắt điện cả 2 đường dây và phải có Phiếu công tác; c) Đường dây cao áp đi ở trên đã được cắt điện nhưng phải đặt dây tiếp đất để đảm bảo an toàn; d) Nếu trên cột có đường dây thông tin đi chung thì khi trèo phải dùng bút thử điện kiểm tra đường dây thông tin có bị chạm cáp lực hay không và kiểm tra đường dây thông tin có bị hở, tróc vỏ không. Khi làm việc phải chú ý quan sát, tránh va chạm vào phần bị hở, tróc vỏ hoặc đứng cao hơn đường dây thông tin, nếu chạm người vào cột thì không được chạm vào dây thông tin. 4. Khi làm việc trên đường dây hạ áp có điện hoặc tiếp xúc trực tiếp với phần có điện hạ áp trong trạm điện phải thực hiện những quy định sau đây: a) Dùng dụng cụ cách điện có tay cầm chắc chắn và đảm bảo an toàn; b) Đi giày (ủng) cách điện hoặc đứng trên thảm cách điện; c) Nếu người làm việc cách phần có điện dưới 30cm thì phải dùng các tấm cách điện bằng bìa cách điện mi ca, nylon hoặc bakelit để che, chắn. 5. Việc thay chì trên cột được tiến hành lúc trời khô ráo, không có giông, sấm sét và do hai người thực hiện. Nếu mưa nhỏ hạt, cho phép thay chì ở trên cột nhưng khi làm việc phải có găng tay cách điện và tấm nylon để che phần thiết bị mang điện, vị trí làm việc có chỗ đứng chắc chắn. Quần, áo người làm việc phải khô. 2.1.4.2. Biện pháp an toàn khi làm công việc mắc dây, lắp đặt điện hạ áp 1. Dây dẫn lắp đặt ở trong nhà phải dùng những loại dây có bọc cách điện, không dùng dây trần để mắc ở trong nhà. 2. Được dùng dây trần để kéo dây trục chính ở trong những phân xưởng, nhà máy có khung nhà bằng sắt cao từ 5,0m trở lên, nhưng phải đi trên sứ hoặc puly cỡ (70x70mm) trở lên và buộc chắc chắn, có biển báo “Dừng lại! Nguy hiểm chết người!” treo ở gần đường dây đó. 17
3. Dây xuyên qua mái nhà bằng ngói, lá, nứa, tranh phải dùng dây cáp bọc vỏ chì, nhựa PVC. Dây đi xuyên qua tường hoặc đi ngầm trong tường phải đi trong ống cách điện (hoặc ống có cách điện), không nối dây trong lòng ống. 4. Không đặt chung trong một ống cả dây dẫn cấp điện cho hệ thống chiếu sáng và dây dẫn cấp điện cho máy động lực. 5. Đường dây có điểm trung tính nối đất điện áp 380V, 380/220V thì giữa những vỏ chì của cáp, những hộp đấu dây, vỏ ngoài của thiết bị ngắt điện đều phải nối với nhau và nối đất bằng dây đồng có tiết diện bằng hoặc lớn hơn 2,50mm2. Dây nối đất của vỏ cáp phải quấn nhiều vòng rồi hàn lại. 6. Khi nối dây phải nối so le và có băng cách điện cuốn ở ngoài mối nối. Tuỳ theo công suất tiêu thụ của từng loại dụng cụ dùng điện (như quạt, bàn là, bếp điện, lò sưởi, đèn...) mà phải dùng cỡ dây đúng tiêu chuẩn. Cấm dùng dây có tiết diện nhỏ nối vào dụng cụ có công suất lớn, để gây ra sự cố, cháy dây, hoả hoạn. 7. Dao cách ly đóng, cắt điện phải đặt ở chỗ dễ thao tác, thuận tiện không đặt ở những nơi ẩm ướt... 8. Cầu chì hộp phải có nắp, dây chì phải lắp đúng tiêu chuẩn. Cấm dùng dây đồng hoặc bất cứ loại dây khác (dây nhôm, lá nhôm...) để thay cho dây chì. 9. Công suất tiêu thụ trong một căn nhà ở hoặc trong một cơ quan, tổ chức, đơn vị phải phù hợp với tiết diện đường dây cung cấp điện của nơi đó. Dây chì bảo vệ phải đặt theo cấp chọn lọc, nghĩa là nếu có chạm chập thì dây chì nơi tiêu thụ phải đứt trước để đảm bảo an toàn cho đường dây. 10. Cấm dùng ngón tay để thử xem có điện hay không mà phải dùng bút thử điện hạ áp hoặc bóng đèn để xác định không còn điện. 11. Nếu trong khu vực có nhiều cấp điện hạ áp thì phải làm biển đề rõ đường dây cấp điện áp bao nhiêu tại các vị trí đóng, cắt và sử dụng. 12. Khi mắc đèn trang trí trong ngày lễ, hội... phải thực hiện những quy định sau: a) Những chỗ dây gọt cách điện để đấu đui đèn phải gọt ở vị trí so le, sau khi đấu phải bọc lại bằng băng cách điện; b) Dao cách ly tạm thời phải buộc cố định vào cột điện, thân cây v.v đặt cách mặt đất ít nhất 3,0m, có nắp đậy đề phòng trời mưa và treo biển báo an toàn; c) Trang trí trên những cây cao, cành phía trên mặt nước hoặc những nơi nguy hiểm phải dùng sào, gậy để đưa dây ra vị trí theo yêu cầu; d) Phải có người trực ở chỗ đặt dao cách ly. Dây chì ở dao cách ly phải tính toán phù hợp với công suất sử dụng; e) Công suất các bóng đèn phải phù hợp với tiết diện của dây dẫn để phòng, tránh cháy dây gây sự cố, hoả hoạn; f) Khi đấu vào đường dây chính phải chia đều công suất ra các pha, đồng thời liên hệ với đơn vị quản lý vận hành để biết khả năng cung cấp của máy biến áp và phải được đơn vị quản lý vận hành thoả thuận cho đấu vào lộ nào mới được tiến hành. 18
2.2. Các biện pháp kĩ thuật an toàn điện 2.2.1. Nối đất an toàn Mục đích của việc nối đất là nhằm đảm bảo an toàn cho người khi tiếp xúc vào các bộ phận kim loại thiết bị máy móc có mang điện áp. Thực vậy khi cách điện bị hư hỏng các bộ phận làm bằng kim loại của thiết bị điện, hoặc các máy công tác khác trước kia không có điện, bây giờ có thể mang điện áp của mạng điện cung cấp. Khi tiếp xúc với chúng, con người có thể bị tổn thương do dòng điện chạy qua gây nên. Nối đất nhằm giảm điện áp đối với đất của các bộ phận kim loại thiết bị máy móc đến một giá trị an toàn đối với con người, gọi là nối đất an toàn hay nối đất bảo vệ. Như vậy nối đất là sự chủ động nối điện các bộ phận kim loại thiết bị máy móc với hệ thống nối đất. Ngoài chức năng bảo vệ an toàn, nối đất còn có chức năng xác định chế độ làm việc của thiết bị điện, gọi là nối đất làm việc, chẳng hạn như nối đất trung tính máy biến áp, máy phát điện, nối đất chống sét để chống quá điện áp, nối đất cột thu sét để chống sét đánh trực tiếp. Nối đất có nhiều chức năng như đã nói ở trên và người ta thường nối chúng lại thành một hệ thống nối đất. Hình 2.6. Sơ đồ minh hoạ sự xuất hiện điện áp tiếp xúc nguy hiểm khi bị chạm đất giữa hai điểm. Nối đất riêng cho từng thiết bị máy móc là không hợp lí và rất nguy hiểm vì khi chạm đất xảy ra trên hai pha khác nhau sẽ tạo nên điện áp nguy hiểm giữa hai điểm chạm đất và được minh hoạ trong hình 2.6. Trong trường hợp này chỉ xuất hiện dòng điện bé không đủ tác động đến rơ le bảo vệ chạm đất làm việc. 2.2.2. Nối trung tính bảo vệ Nối trung tính bảo vệ là biện pháp nối các bộ phận không mang điện áp của thiết bị điện với dây trung tính, dây trung tính này phải được nối đất tại nhiều vị trí. Nối trung tính bảo vệ có thể được sử dụng thay cho biện pháp nối đất an toàn trong các mạng 19
điện ba pha 4 dây điện áp thấp 380/220V và 220/110V nếu trung tính của các mạng điện này trực tiếp nối đất. Hình 2.7. Mạng điện ba pha có trung tính nối đất. Mục đích của biện pháp nối trung tính bảo vệ là do biện pháp nối đất an toàn nói trên không đảm bảo điều kiện an toàn đối với mạng điện U < 1000V có trung tính nối đất. Thực vậy, xét sơ đồ mạng điện U < 1000V có trung tính nối đất như minh hoạ trong hình 2.7. Khi thiết bị điện bị chạm vỏ, sẽ có dòng điện đi vào trong đất được xác định bởi công thức: (2.5) Trong đó: U - điện áp pha của mạng điện rđ - điện trở nối đất an toàn r0 - điện trở nối đất làm việc Đối với mạng điện U < 1000V, độ lớn dòng điện Iđ trong nhiều trường hợp có thể không đủ lớn để tác động thiết bị bảo vệ làm việc hoặc làm đứt cầu chì nhằm cắt điện nhanh tại vị trí bị chạm vỏ. Vì vậy cần phải tăng độ lớn dòng điện Iđ đến một trị số thích hợp để thiết bị bảo vệ có thể cắt điện nhanh vị trí bị sự cố thì mới đảm bảo an toàn. Biện pháp đơn giản nhất là dùng dây dẫn nối vỏ thiết bị với dây trung tính, biến sự chạm vỏ của thiết bị điện thành ngắn mạch một pha để thiết bị bảo vệ cắt điện nhanh vị trí bị hư hỏng như được minh hoạ trong hình 2.8. Hình 2.8. Nối trung tính bảo vệ trong mạng điện ba pha có trung tính nối đất. 20
Phạm vi ứng dụng: Nối trung tính bảo vệ được sử dụng cho mạng điện ba pha 4 dây có trung tính nối đất, U < 1000V; áp dụng cho mọi cơ sở sản xuất, không phụ thuộc vào môi trường xung quanh. Với mạng điện ba pha 4 dây, U = 220/127V nối trung tính bảo vệ chỉ cần thiết cho các trường hợp sau đây: - Xưởng đặc biệt nguy hiểm về mặt an toàn. - Thiết bị điện đặt ngoài trời. - Các chi tiết kim loại mà người hay chạm đến như tay cầm, tay quay, vỏ động cơ điện có nối trực tiếp với máy phay, máy bào, máy tiện. Đối với các phòng làm việc, nhà ở có nền cao ráo thì ngay cả U = 380/220V cũng không cần cần thiết phải nối trung tính bảo vệ. 2.2.3. Điện áp an toàn Việc căn cứ vào trị số dòng điện gây nguy hiểm cho người làm giới hạn an toàn trong nhiều trường hợp không xác định được vì điện trở của người Rng phụ thuộc rất nhiều yếu tố như độ ẩm của da khi tiếp xúc, áp lực tiếp xúc, vị trí tiếp xúc, diện tích tiếp xúc. Do đó để giới hạn mức độ an toàn, trong tính toán thiết kế người ta thường sử dụng đại lượng điện áp cho phép Ucp theo tiêu chuẩn của từng quốc gia. Nhự vậy, điện áp cho phép Ucp là mức điện áp mà con người khi tiếp xúc sẽ không bị nguy hiểm đến tính mạng. Tiêu chuẩn Ucp của một số quốc gia được trình bày trong bảng 2.2. Ở những nơi đặc biệt nguy hiểm như hầm mỏ, phòng đông lạnh, bể bơi, nhà tắm, phòng nha, phòng mổ... điện áp cho phép Ucp = 6V hoặc 12V. Bảng 2.2. Tiêu chuẩn về điện áp cho phép Ucp của một số quốc gia 2.2.4. Độ cách điện an toàn Quá trình làm việc an toàn liên tục và đảm bảo của thiết bị điện, máy điện, khí cụ điện... trước tiên phụ thuộc vào trạng thái tốt xấu của điện trở cách điện. Người ta qui định tiêu chuẩn về giới hạn cho phép của điện trở cách điện; dưới giới hạn đó không được dùng và phải có biện pháp xử lí. Tiêu chuẩn cách điện đối với điện áp dưới 1000V phải thoả mãn yêu cầu: Rcđ ≥ 0,5 MΩ (2.6) 21
Đối với các khí cụ điện dùng trong sinh hoạt, yêu cầu điện trở cách điện của phần mang điện với vỏ kim loại không được bé hơn 1 MΩ. Điện trở cách điện của cuộn dây trong các thiết bị đóng cắt điện áp thấp U < 1000V như công tắc tơ, khởi động từ... cần phải có giá trị lớn hơn 2 MΩ. Trong thực tế điện trở cách điện của các thiết bị điện đặt trong nhà có giá trị lên đến 5 MΩ. Điện trở cách điện của thanh dẫn, mạng điện một pha cần phải có giá trị lớn hơn 2 MΩ. 2.3. Kiểm tra tình trạng nối đất an toàn các thiết bị tại phân xưởng Điện trở nối đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố và thường tăng dần theo thời gian. Các mối nối, cách điện trong hệ thống điện cũng có thể bị hư hỏng sau thời gian sử dụng. Do vậy việc kiểm tra độ an toàn của các thiết bị sử dụng điện và hệ thống nối đất là cần thiết. a) Kiểm tra khi nghiệm thu được thực hiện theo 2 bước: + Kiểm tra trước khi lấp đất hay lấp kín các phần ngầm chôn trong đất hay trong kết cấu. + Kiểm tra lại toàn bộ hệ thống sau khi hoàn thiện để đưa vào sử dụng. b) Kiểm tra định kỳ được thực hiện theo thời gian quy định như sau: + Thiết bị điện bố trí ở những nơi nguy hiểm: 1năm/1lần. + Thiết bị điện bố trí ở những nơi đặc biệt nguy hiểm: 6 tháng/1lần. + Thiết bị điện bố trí ở những nơi ít nguy hiểm: 2 năm/1lần. c) Kiểm tra bất thường được thực hiện theo thời gian quy định như sau: + Khi có xảy ra tai nạn, sự cố có nguy cơ xảy ra tai nạn. + Sau khi sửa chữa trang bị nối đất, nối trung tính bảo vệ hoặc lắp đặt lại thiết bị. + Sau khi có lụt, bão, mưa lớn gây ảnh hưởng đến chất lượng của trang bị nối đất, nối trung tính bảo vệ. Nội dung kiểm tra: a) Khi nghiệm thu: + Kiểm tra việc lắp đặt thực tế so với thiết kế. + Kiểm tra việc sử dụng vật liệu theo yêu cầu thiết kế. + Kiểm tra toàn bộ các mối hàn, mối nối, xem xét về độ bền cơ học, điện trở tiếp xúc. + Kiểm tra biện pháp chống ăn mòn và rỉ. + Kiểm tra việc bảo vệ mạch dẫn đi qua các khe lún, khe co giãn và chướng ngại khác. + Kiểm tra các biện pháp chống điện áp chạm và điện áp bước những nơi cần thiết. + Kiểm tra việc lấp đất, đo điện trở mạch pha - dây trung tính và đo điện trở nối đất. b) Định kỳ và bất thường: + Đo điện trở mạch pha - dây trung tính và đo điện trở nối đất. + Kiểm tra toàn bộ các trang bị nối đất và nối trung tính bảo vệ. + Kiểm tra các mối hàn, mối nối, các mặt tiếp xúc điện. + Kiểm tra tình trạng lớp mạ, mặt sơn chống ăn mòn, rỉ. 22