Bài giảng an toàn điện chương 5 ts võ viết cường

NỘI DUNG5.1 Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp 5.2 Bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp 5.3 Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp và gián tiếp Chương 5: BẢO VỆ AN TOÀN CHO NGƯỜI 5.3 Bảo vệ chống tiếp

Chương 5

BẢO VỆ AN TOÀN BẢO VỆ AN TOÀN

CHO NGƯỜI

Chương 5: BẢO VỆ AN TOÀN

CHO NGƯỜI

MỤC TIÊU

thể gây nguy hiểm cho người

Sau khi học xong chương 5 sinh viên có khả năng:

vệ an toàn cho người:

NỘI DUNG

5.1 Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp

5.2 Bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp

5.3 Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp và gián tiếp

Chương 5: BẢO VỆ AN TOÀN

CHO NGƯỜI

5.3 Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp và gián tiếp5.4 Bảo vệ chống giật do tiếp cận vật mang điện5.5 Bảo vệ chống đốt cháy hồ quang

5.6 Bảo vệ chống tác hại của trường điện từ

5.7 Bảo vệ chống tác hại của tĩnh điện

5.1 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

TRỰC TIẾP

bảo vệ khỏi nguy hiểm khi

1 Ngăn ngừa dòng điện chạy qua cơ thể người

a Cách điện các bộ phận mang điện

lắp đặt sẵn

năng chịu đựng lâu dài

các ứng suất cơ, hoá,

nhiệt và điện khi vận

hành bình thường

5.1 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

TRỰC TIẾP

đặt trong tủ điện hay che chắn

tránh người chạm ngẫu nhiên

1 Ngăn ngừa dòng điện chạy qua cơ thể người

b Che chắn hay bao bọc

tránh người chạm ngẫu nhiên

 Tấm chắn hay vỏ bọc chỉ có

thể mở khi sử dụng chìa khoá

hay dụng cụ

thực hiện khi đậy nắp chắn

hay vỏ bọc

5.1 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

TRỰC TIẾP

 Ngăn ngừa tiếp xúc

không chủ ý

1 Ngăn ngừa dòng điện chạy qua cơ thể người

chiếm chỗ

R=1,25m

5.2 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

GIÁN TIẾP

Bài tập ví dụ : Xác định Rđ để đảm bảo an toàn

cho người khi chạm vào vỏ thiết bị có cách điện bị

hỏng Biết U=380V, UT=25V, RC =5kΩ ?

Giải

1 Sử dụng biện pháp nối đất vỏ thiết bị (Mạng IT)

 Rđ thoả điều kiện:

UT thấp

U=380V, điện áp tiếp xúc cho phép U = 25V, điện

U=380V, điện áp tiếp xúc cho phép UT = 25V, điện

trở nối đất yêu cầu:

 Rđ có giá trị thấp và khó đạt được trong thực tế

→ Khuynh hướng bảo vệ bằng biện pháp nối vỏ

thiết bị với dây trung tính (nối không)

5.2 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

GIÁN TIẾP

1 Sử dụng biện pháp nối đất vỏ thiết bị

Giá trị điện trở nối đất yêu cầu

R=125/I (Ω) ≤ 10(Ω)

I:dòng NM chạm đất (A)

Vỏ thiết bị điện

Trung tính nguồn và

vỏ biến áp 2(Ω) cho cấp 380/660(V)

4(Ω) cho cấp 220/380(V) 8(Ω) cho cấp 110/220(V)

Nối đất lặp lại

5.2 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

GIÁN TIẾP

 Thiết bị bảo vệ tự động cắt nguồn khi có sự cố

chạm chập giữa phần mang điện và vỏ

 Kết hợp đặc tính dây dẫn, thiết bị bảo vệ và các

hình thức nối đất

2 Sử dụng biện pháp cắt nhanh bằng máy cắt

hình thức nối đất

 Các thiết bị bảo vệ chạm đất:

 CB kiểu từ nhiệt và CB kiểu điện tử

 CB kiểu điện tử kết hợp bảo vệ chạm đất

 CB kiểu điện tử kết hợp bảo vệ dòng rò

trị điện áp nguy hiểm cho người Bỏ qua R dây bảo

vệ, dòng tác động cắt của RCD phải thỏa điều kiện:

R∆n ≤ 50/Ia = 3,3(A) Chọn RCD có I∆n = 30(mA)

 Để bảo vệ tất cả các tải trong mạng TT nên dùng RCD để đạt một lúc 2 mục đích:

 Cắt mạch nhanh khi sự cố

 Yêu cầu điện trở nối đất không quá thấp

 Thời gian tác động ≤ 5s khi sử dụng CB.

 I∆n thay cho Ia khi sử dụng RCD

U (0,4s)

I kLG

S O

a   

Z Z

Z

DE BC

dõi cách điện so với đấtbằng thiết bị báo dòngchạm đất thứ nhất.

 Cho phép liên tụccung cấp điện

 Id2 qua đện trở RđN là tổng vectơ của dòng trên

 Id2 qua đện trở RđN là tổng vectơ của dòng trêncác pha không bị sự cố: Id2= 3.66mA= 198(mA)

 Điện áp tiếp xúc: UT = Id2.RđN = 198.5.10 -3 = 0,99(V)→ giá trị thấp không gây nguy hiểm cho người

 Dòng đi qua tổng trở nối đất trung tính:

Id1= 230/1500= 153(mA)

5.2 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

GIÁN TIẾP

2 Sử dụng biện pháp cắt nhanh bằng máy cắt

c Mạng điện IT

được cắt theo thể thức sau:

 Tương tự như hệ thống TT khi vỏ thiết bị được:

 Tương tự như hệ thống TT khi vỏ thiết bị được:

Nối đất theo nhóm Nối đất riêng biệt

Nối đất của nhóm

Nối đất nhóm 1

Nối đất nhóm 2

 Không có  Uo ,Ur (V): giá trị điện áp pha, dây.

Vỏ thiết bị nối chung dây PE trong mạng IT

 ZS’ (Ω): tổng trở mạch vòng sự cố gồm dây trung tính và dây bảo vệ.

 Ia (A): dòng tác động cắt của thiết bị bảo vệ tương ứng với t quy định.

Thời gian tác động cực

đại (s) Trung tính Trung tính

Thời gian cắt cực đại trong mạng IT

Trung tính được phân

Xuất hiện NM tại 2 điểm trong mạng IT

VD1 mạng TN),

trình bày ở hìnhbên khi xuất hiện

điểm

5.2 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

GIÁN TIẾP

3 Xác định chiều dài cực đại của dây dẫn

giữa dòng NM cực tiểu với dòng tác động

điểm xa nhất trên dây bảo vệ và được xác định theo

điểm xa nhất trên dây bảo vệ và được xác định theophương pháp gần đúng với giả thiết:

 Điện trở dây tăng 50% (ở 20oC) do quá nhiệt

dây dẫn có tiết diện > 95mm2

5.2 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

GIÁN TIẾP

3 Xác định chiều dài cực đại của dây dẫn

 Một số hằng số sẽ được sử dụng trong công thức:

 0,8 : hệ số tính đến sụt giảm điện thế

 1,5 : hệ số tính đến độ gia tăng điện trở

 1,2 : sai số ngưỡng tác động từ cho phép

 1,2 : sai số ngưỡng tác động từ cho phép

 k1 : hệ số hiệu chỉnh tính đến điện cảm dây dẫn

 k2 : hệ số hiệu chỉnh cho dây dẫn đi song song

k2 = 4(n-1)/n

 S : tiết diện dây pha

 ρ : điện trở suất dây

Dòng NM trong mạng TN

2 1 min k

O

k

k I

).

m 1

.(

2 , 1 5 , 1

S U 8 ,

0 L

 SPE: tiết diện dây PE

song song

 Ikmin: dòng NM cực tiểu

94 500

).

2 1 ( 10 36 2 , 1 5 , 1

50 230

8 ,

k

k I

).

m 1

.(

2 , 1 5 , 1

.

2

S U 8 ,

0 L

N O

k

k I

) m 1

.(

2 , 1 5 , 1

.

2

S U 8 ,

0 L

Ia UO/ZS I

t

0,4s

 Thay vì xác định ZS, ta tra

bảng tìm chiều dài dây max

cầu chì có thể bảo vệ với

các điều kiện sau:

 Umạng=230/400V; UT=50V

Chiều dài cực đại (m) của dây dẫn

được bảo vệ bằng cầu kiểu gG

Chiều dài cực đại (m) của dây dẫn

được bảo vệ bằng cầu kiểu gM

 Các biện pháp bảo vệ mà không cần cắt điện khi

xảy ra tiếp xúc gián tiếp

 Ưu điểm: đảm bảo liên tục cung cấp điện

 Thiết bị cấp II hay cách điện tương đương

 Vị trí không dẫn điện

 Liên kết đẳng thế cục bộ không nối đất

 Cách ly về điện

5.3 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

TRỰC TIẾP VÀ GIÁN TIẾP

Extra Low Voltage)

MBA cách

ly cần nối đất

năng điện áp cực

(Functinonal ExtraLow Voltage)

5.3 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

TRỰC TIẾP VÀ GIÁN TIẾP

 Hệ thống SELV:

suất thấp hoặc trường hợp

đặc biệt: bể bơi, công viên…

phát diesel), nguồn an toàn

5.3 BẢO VỆ CHỐNG TIẾP XÚC

TRỰC TIẾP VÀ GIÁN TIẾP

 Hệ thống FELV:

tắc tơ, rơle…) có cách điện không đảm bảo

 Bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp:

Nối bộ phận dẫn để trần mạch PELV với dây PEcủa mạch sơ cấp (bảo vệ tự động cắt nguồn) hayvới dây liên kết đẳng thế (bảo vệ cách ly)

 Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp: tấm chắn, vỏbọc hay cách điện đạt tiêu chuẩn điện áp thử

 Phích cắm và ổ cắm chuyên biệt

5.4 BẢO VỆ CHỐNG GIẬT DO TIẾP

CẬN VỚI VẬT MANG ĐIỆN

Khoảng cách tối thiểu cho phép giữa người và vật mang điện

Không quy định

Khoảng cách tiếp cận cấm

Khoảng cách tiếp cận ngăn chận

Không quy định

(5) (4)

(3) (2)

(1)

0÷50V

5.4 BẢO VỆ CHỐNG GIẬT DO TIẾP

CẬN VỚI VẬT MANG ĐIỆN

Cột (2) & (3) dành cho công nhân chưa qua đào tạo an toàn điện;

Cột (4) & (5) dành cho công nhân lành nghề, có quần áo bảo hộ.

Không quy định Không quy định

3ft 6in 10ft

10ft 13ft

10ft

3,05m 3,05m 3,05m 3,96m 5,8m 19ft

3ft 6in 8ft 13ft

1,07m 1,07m 2,44m 3,96m

Cho phép tiếp xúc 1ft

2ft 9in 5ft 3in 11ft 3in

0,31m 0,84m 1,60m 3,43m

0ft 1in 1ft 5in 4ft 9in 10ft 9in

0,025m 0,432m 1,372m 3,277m 500÷550kV

5.4 BẢO VỆ CHỐNG GIẬT DO TIẾP

CẬN VỚI VẬT MANG ĐIỆN

 Vượt qua biên cấm khi:

 Thiết bị bảo vệ tương

ứng với nguy hiểm

5.4 BẢO VỆ CHỐNG GIẬT DO TIẾP

CẬN VỚI VẬT MANG ĐIỆN

Khoảng cách an toàn

Dây bọc cách

Dây trần (trung

Dây trần (pha)

Dây bọc cách

Dây trần

Cáp cách điện

Dây trần

33kV

33kV

<U< 132kV

U>1000V

KHOẢNG CÁCH

AN TOÀN

A

C

B

C D

D

cách điện

(trung hoà)

(pha) cách

điện

điện

TOÀN (m)

A B C D

2,7 2,7 3,7 2,7 3,7 4,5 5,0

1,25 1,25 1,5 1,25 1,5 2,1 3,01,25 2,7 2,7 1,25 2,7 3,7 4,5

0,1 0,3 0,6 0,1 0,6 1,5 2,5

C C

D

C A

Vùng giới hạn

an toàn

5.4 BẢO VỆ CHỐNG GIẬT DO TIẾP

CẬN VỚI VẬT MANG ĐIỆNMái nhà khó tiếp cận

>33kV≤ 132kV – 3,0 m

Đường dây trên không

Khoảng cách an toàn đối với các loại

công trình ở các cấp điện áp

>33kV≤ 132kV– 5,0 m

5.5 BẢO VỆ CHỐNG ĐỐT CHÁY

HỒ QUANG

1 Isc t < 5000As DC = 1,22m (DC:khoảng cách biên tối thiểu(m))

2 Isc t > 5000As

Phương pháp xác định khoảng cách biên tối thiểu

trong mạng hạ áp U<600V

.t 0,246.MVA

DC  bf (MVAbf :công suất sự

2 , 1

) 8938 0 sc I 0076 , 0

2 sc I 0016 , 0 ( 5271 3048

, 0 C D

(MVA:công suất MBA)

V MVAbf  LL sc : điện áp dây mạng điện (kV)

Ví dụ 1: Xác định khoảng cách biên tối thiểu về

phương diện bảo vệ chống đốt cháy hồ quang trong

mạng có U=480V với dòng ngắn mạch cực đại

ISC=20kA, thời gian cắt dòng ngắn mạch t =0,1s?

.MVA

246,

0

) m ( 67 , 0

9593 ,

1 / 1

2 , 1

) 8938 ,

0 sc I 0076 ,

0

2 sc I 0016 ,

0 ( t 5271

3048 ,

0 C

Ví dụ 2: Xác định DC trong mạng có U=480V với

dòng ngắn mạch cực đại ISC=40896A, trong 2 TH:

1 Sử dụng thiết bị bảo vệ thời gian cắt t =0,1s?

01

,0.732,

1.896,

40.48,0.246,

,0.732,

1.6.48,0.246,

0

5.6 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

1 Sóng điện từ

(≤100kHz): đặc trưng là mật

độ từ thông(T); nguồn: MBA

điện lực, đường dây truyền

(Microwave): (100kHz÷3GHz) đặc trưng là từtrường (A/m); nguồn: hệ thống truyền thanh, truyềnhình, điện thoại di động, rada, sản xuất vi mạch bándẫn…

điện lực, đường dây truyền

tải, gia nhiệt, hàn CN…

5.6 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

1 Sóng điện từ 1/r3 : cuộn dây máy phát điện,

MBA, động cơ …

1/r 2 : dây điện trong các toà

nhà, dây truyền tải…

5.6 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

2 Tác hại của trường điện từ tần số cao và cực cao

Tác hại Tần số

≤ 30MHz

Xâm nhập sâu vào cơ thể, năng lượng hấp thu phân bố không đều

300MHz

÷10GHz 30÷300MHz

≤10GHz

không đều Năng lượng hấp thu mức độ lớn

Mức độ xâm nhập sâu vào cơ thể bị suy giảm

Tăng nhiệt độ bề mặt da (da cháy hay bỏng)

5.6 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI

CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

2 Tác hại của trường điện từ tần số cao và cực cao

SAR=1÷4W/kg,

Năng lượng hấp thu cơ thể người

theo trọng lượng (SAR)

người tăng 1oCtrong 30 phút

là 0,8 W/kg

5.6 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

3 Tác hại của trường điện từ tần số thấp

Tác hại

Mật độ dòng điện (mA/m 2 )

<1 Không hậu quả rõ ràng

Ảnh hưởng nhỏ sinh lý, dòng điện 1÷10 Ảnh hưởng nhỏ sinh lý, dòng điện

tập trung trong tim và não Ảnh hưởng tổng hợp protein, AND, não, vết thương lâu lành

Tác động trực tiếp đến hệ thần kinh

Gây chết người

10÷100 100÷1000

>1000

5.6 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

4 Các giới hạn và tiêu chuẩn:

Chuẩn mực và khuyến cáo

Trường điện - tần số thấp ICNIRP/ACGIH: ≤ 5kV/m ICNIRP/ACGIH: ≤ 1kV/m (liên quan tim mạch)

5.6 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

5.6 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

5.6 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

5 Các giải pháp bảo vệ:

a Bảo vệ chống tác hại của trường điện từ tần

số cao và rất cao:

tần số cao và rất cao bằng bao có nối đất Khoảngcách giữa chúng với các máy khác ≥ 2m

 MF 30kW- Sphòng ≥ 25m2; >30kW- Sphòng ≥ 40m2.Không đặt các vật kim loại không cần thiết

Công nhân đúc, nhiệt luyện không thấp hơn bậc 2

5.6 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

5 Các giải pháp bảo vệ:

a Bảo vệ chống tác hại của trường điện từ tần

số cao và rất cao:

 Trang bị quần áo bảo vệ cho công nhân

b Bảo vệ chống tác hại của trường điện từ tần

b Bảo vệ chống tác hại của trường điện từ tần

số thấp:

 Cách xa nguồn bức xạ điện từ

bằng lồng kim loại có nối đất

truyền tải cao áp

5.7 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TĨNH ĐIỆN

nguyên Các yếu tố ảnh hưởng đến rủi ro do tĩnh điện:

Các điều kiện

Thích hợp cho sự tích điện

NỔ HAY CHÁY

Môi trường làm việc

Nhạy cảm với tác động tĩnh điện

Mức tĩnh điện

Vượt ngưỡng nguy hiểm

Thời gian cần thiết

Để đk phóng điện được hình thành

ĐIỀU KIỆN NGUY HIỂM

TAI NẠN

Nguy hiểm cho người

XÁO TRỘN

Trong quá trình sản xuất

5.7 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TĨNH ĐIỆN

điện “nguy hiểm” trong thời gian đủ dài → phóng tialửa điện với năng lượng tương ứng

 Tiêu chí đánh giá rủi ro nguy hiểm do phóng điện:

 Đặc tính của vật liệu

 Đặc tính của vật liệu

 Môi trường xung quanh (to, độ ẩm, hơi, bụi…)

 Phương pháp thực hiện quy trình công nghệ

 Mức tích điện lớn nhất của vật liệu, sản phẩm

 Thời gian lớn nhất cần thiết để tích điện

5.7 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TĨNH ĐIỆN

Các yêu cầu bảo vệ chống tĩnh điện

để trần gây rủi

ro nổ

Các đối tượng không để trần gây rủi ro nổ 1.Điện trở rò (đối với đất)

của vật liệu, sản phẩm

RU ≤ 10 6 Ω RU ≤ 10 9 Ω của vật liệu, sản phẩm

2.Hằng số t tích tĩnh điện t ≤ 10 -3 s t ≤ 10 -1 s

3.Thế tĩnh điện trên bề mặt

vật liệu điện môi:

 Năng lượng đánh lửa mồi

tối thiểu: WZmin ≤ 0,1mJ

 0,1mJ ≤ WZmin ≤ 0,5J

Vp ≤ 10 3 V

Vp ≤ 3.10 3 V

Vp ≤ Vmaxall

5.7 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TĨNH ĐIỆN

Các yêu cầu bảo vệ chống tĩnh điện

để trần gây rủi

ro nổ

Các đối tượng không để trần gây rủi ro nổ 4.Điện thế tĩnh giữa vật dẫn

5.7 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TĨNH ĐIỆN

 Vượt qua giá trị lớn nhất cho phép (Nper) → điềukiện nguy hiểm hình thành

gây nên mức tích điện nguy hiểm cho vật liệu

 Mục 1 & 2 đặc trưng cho t duy trì điều kiện tích

 Mục 1 & 2 đặc trưng cho t duy trì điều kiện tíchđiện

Mức độ rủi ro đạc trưng bởi hệ số α = Nmax/Nper

 Nmax: giá trị lớn nhất đo được trong điều kiệnnhất định tương ứng giá trị tới hạn

 α >1 nguy hiểm xuất hiện, α >10 rủi ro xảy ra

5.7 BẢO VỆ CHỐNG TÁC HẠI CỦA

TĨNH ĐIỆN

 Biện pháp giảm rủi ro:

 Truyền điện tích tĩnh điện

xuống đất bằng cách tiếp đất,

điện trở tiếp đất ≤ 10Ω

Tránh nguy hiểm cho người:

- Làm sàn dẫn điện, tiếp đất tay mở, tay vịn cầuthang, tay quay thiết bị…Đi giầy đế cao su

- Không mặc quần áo có khả năng nhiễm điện(len, tơ), không đeo trang sức

- Thiết bị cảm biến và báo nguy cơ tĩnh điện

Vị trí không dẫn điện

thống lắp đặt phải bền và chịu được U thử là2000V với dòng rò ≤ 1mA

Bảo vệ bằng cách đặt thiết bị ngoài tầm với hoặc ngăn cách các thiết bị bằng vật chắn cách điện

Thiết bị cấp II hay cách điện

tương đương

 Thiết bị có cách điện kép hay tăng cường

không được cách điện hay thiết bị chỉ có cách

Liên kết đẳng thế cục bộ không nối đất

Cách ly về điện

 Biến áp cách ly đảm bảo yêu cầu về cách điện

thấp do hệ thống được cách ly hoàn toàn

MBA cách ly

Cách ly

về điện