Bài giảng Môn An toàn điện - Chương 1: Các khái niệm cơ bản về an toàn điện - Nguyễn Công Tráng

Nội dung text: Bài giảng Môn An toàn điện - Chương 1: Các khái niệm cơ bản về an toàn điện - Nguyễn Công Tráng

1. 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
2. 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 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 TpHCM2
3. GV: Nguyễn Công Tráng Chương 1 CACAÙÙCC KHAKHAÙIÙI NIENIEÄMÄM CÔCÔ BABAÛÛNN VEVEÀÀ ANAN TOATOAØNØN ÑÑIEIEÄNÄN 3
4. 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 . - Ñieàu kieän ñieän giaät : 4
5. 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 . 3. Vaät caùch ñieän : nhöõng vaät lieäu khoâng cho pheùp Electron dòch chuyeån qua . Ví duï nhöïa ,söù , goã , khoâng khí , chaân khoâng 5
6. 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 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 6
7. 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% 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% 7
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 bò (ñoùng môû caàu dao, FCO ) 1.2% 8
9. 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 heát möùc ñoä nguy hieåm cuûa hieän töôïng ñieän giaät neân khoâng coù caùc bieän phaùp tích cöïc ñeå ngaên ngöøa tai naïn . 9
10. GV: Nguyễn Công Tráng II. CAÙÙC BÖÔÙCÙ CAÀNÀ TIEÁÁN HAØØNH KHI XAÛÛY RA TAI NAÏNÏ ÑIEÄNÄ 1. 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. 10
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) 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). Doøng ñieän qua ngöôøi Ñöôøng cong C3: Giôùi haïn tröôøng hôïp 50% bò aûnh höôûng tôùi nhòp tim. Đường a - Ngưỡng cảm nhận có dòng điện qua người Đường b - Ngưỡng buông - nhả 11
12. 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
13. 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 Ingöôøi Taùc haïi ñoái vôùi ngöôøi (mA) Ñieän AC(50-60 Hz) Ñieän DC 0,6 - 1,5 Baét ñaàu thaáy teâ Chöa coù caûm giaùc 2 - 3 Teâ taêng maïnh Chöa coù caûm giaùc 5 - 7 Baép thòt baét ñaàu co Ñau nhö bò kim chaâm 8 - 10 Tay khoù rôøi vaät coù ñieän Noùng taêng daàn 20 - 25 Tay khoâng rôøi vaät coù ñieän, baét Baép thòt co vaø rung ñaàu khoù thôû 50 – 80 Teâ lieät hoâ haáp, tim baét ñaàu ñaäp Tay khoù rôøi vaät coù ñieän & maïnh khoù thôû 90 – 100 Neáu keùo daøi vôùi t ≥ 3 s tim Hoâ haáp teâ lieät ngöøng ñaäp 13
14. GV: Nguyễn Công Tráng IV. CAÙÙC THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN ÑEÁÁN TAÙCÙ HAÏIÏ INGÖÔØIØ 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 ngöôøiø (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: 14
15. GV: Nguyễn Công Tráng IV. CAÙÙC THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN ÑEÁÁN TAÙCÙ HAÏIÏ INGÖÔØIØ 2. Toåång trôûû ngöôøiø (Z ): ng / 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 Thoâng thöôøng: 15
16. GV: Nguyễn Công Tráng IV. CAÙÙC THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN ÑEÁÁN TAÙCÙ HAÏIÏ INGÖÔØIØ 2. Toåång trôûû ngöôøiø (Zng ): 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
17. GV: Nguyễn Công Tráng IV. CAÙÙC THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN ÑEÁÁN TAÙCÙ HAÏIÏ INGÖÔØIØ 2. Toåång trôûû ngöôøiø (Zng ): 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 17
18. GV: Nguyễn Công Tráng IV. CAÙÙC THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN ÑEÁÁN TAÙCÙ HAÏIÏ INGÖÔØIØ 3. AÛÛnh höôûngû cuûûa ñöôøøng ñi doøøng ñieään qua ngöôøi:ø - 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% 18
19. GV: Nguyễn Công Tráng IV. CAÙÙC THOÂNG SOÁÁ LIEÂN QUAN ÑEÁÁN TAÙCÙ HAÏIÏ INGÖÔØIØ 4. AÛÛnh höôûngû cuûûa taààn soáá DOÑo ààTHIthò IIgioihannguyhiem giôùùi haïïn nguy = f(F) hie ååm theo f 90 80 80 70 (mA) 60 50 50 50 40 30 20 20 20 10 10 12 giohannguyhiem I 0 1 10 50 60 100 500 1000 Tan so F (Hz) 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. 19
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. Iñ Rnñ 20
21. 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 Söï phaân boá ñoä taêng ñieän theá Ñöôøng x ñaát chung quanh choã coù Iñ ñi ñaúng theá vaøo coù daïng nhö hình veõ Vx4 x3 > x2 > x1 21
22. 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. - Vaäy: - Vaäy: Utx = Vtay – Vchaân Utx = Vtay – Vtay Utx = Vchaân – Vchaân 22
23. 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 A B 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 + Khi ngöôøi ñöùng chuïm hai chaân laïi (a → 0) 23
24. 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 moâi tröôøng vaø taàn soá nguoàn ñieän. 24
25. 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 Ba Lan, Thuïy Só, AC Ucp = 50 V Ucp = 25 V Tieäp, Ñöùc, IEC DC Ucp = 120 V Ucp = 60 V Hoøa lan, Thuïy AC Ucp= 24 V Ucp =12 V Ñieån DC Ucp =50 V Ucp = 25V Lieân Xoâ AC Ucp =50 V Ucp =25 V DC Ucp = 80 V Ucp = 50 V AC Vieät Nam 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 25
26. GV: Nguyễn Công Tráng BT:BT: SinhSinh vieânvieân xemxem GTGT 26