Phân tích an toàn trong mạng điện đơn giản và mạng điện 3 pha

Khi người tiếp xúc với các phần tử có điện áp (chạm điện) sẽ có dòng điện chạy qua cơ thể. Nếu dòng điện đủ lớn gây tác dụng sinh lý đối với cơ thể như gây bỏng, làm tê liệt hệ thần kinh, phá vỡ các mô, gây tổn thương mắt, sưng màng phổi, hủy hoại cơ quan hô hấp và tuần hoàn não thì gọi là điện giật.

mạngưđiệnưđơnưgiảnưvàưmạngưđiệnư3ưpha

Trong hệ thống CCĐ chia thành 2 mạng điện:

 Mạng có trung tính trực tiếp nối đất

Mạng có trung tính cách điện với đất

Chạm vào hai cực hay ba cực của vật dẫn điện

Chạm vào một cực (pha-đất)

Chạm vào vật không dẫn điện nh ng có điện áp xuất hiện bất ngờ

Bị tác dụng của điện áp b ớc

Một số tr ờng hợp bị tổn th ơng do dòng điện nh sau:

các dạng tai nạn điện

2.2.1 Mạng điện 1 pha

a Người chạm vào 2 cực của mạng điện (hình 2-1)

1

2 U

Hình 2-1: Người tiếp xúc với hai cực của mạng điện

2.2 Mạng điện cách điện với đất

*) Dòng điện qua người

Dòng điện qua người sẽ có trị số lớn

Rng Ing

Hình 2-1: Người tiếp xúc với

hai cực của mạng điện

a Người chạm vào 2 cực của mạng điện

*) Các biện pháp an toàn

Trong thực tế, tiếp xúc phải cả hai cực như

vậy là rất ít chỉ xảy ra với công nhân làm việc

trên lưới dưới điện áp Một tay đang làm việc

trên một cực, tay kia (hoặc đầu, tai, vai ) chạm

phải cực khác Khi đó, dù người có đứng trên ghế

cách điện, thảm cách điện, đi ủng cách điện,

cũng không có tác dụng giảm được dòng điện

- Tổ chức công việc và thực hiện từng bước

công việc sao cho không xảy ra tai nạn

- Dùng U cung cấp với giá trị thấp (<40V)

1

2 U

Rng Ing

Hình 2-1: Người tiếp xúc với

hai cực của mạng điện

a Người chạm vào 2 cực của mạng điện

Từ biểu thức tính dòng I ng , nêu các biện pháp an toàn

b Người chạm vào 1 cực của mạng điện

Hình 2-2: Người tiếp xúc với 1 cực của mạng điện

a Sơ đồ lưới điện.

b Sơ đồ thay thế của mạng khi người chạm phải dây dẫn 1.

1

2 U

Rng

*) Dòng điện qua người

Các ký hiệu trên sơ đồ:

- U: điện áp giữa hai cực của mạng

điện.

- Rcd1, Rcd2: điện trở cách điện của

dây dẫn đối với đất.

- Xc1, Xc2: điện dung của dây dẫn

đối với đất.

- Ing: dòng điện đi qua cơ thể người.

- Rng: điện trở của cơ thể người.

- Rs: điện trở phụ nối nối tiếp với điện

cd cd

ng

cd ng

R R

R R

R

R

U I

ng

R R

U I



 2

Tính toán đ ợc điện trở cách điện với điều kiện an toàn

cp cd

ng

R R

U



 2

Icp =10mA thì điện trở cách điện không đựơc bé hơn trị số sau

 Rcd  100 U - 2Rng

 Rcd  100 U - 2Rng

Rcd2

R

ng

R R

R

R R

U I





đ iện áp đặt vào ng ời:

Dòng điện chạy qua ng ời

) 2

(

.

cd ng

ng

ng ng

R R R

R

U R

U I

cd cd

ng

cd ng

R R

R R

R

R

U I







b Người chạm vào 1 cực của mạng điện

*) Các biện pháp an toàn

- Giảm điện áp vận hành của mạng

- Từ các biểu thức trên ta thấy, tăng Rcd đủ lớn có thể giảm được dòng điện Ing đến mức an toàn

Khi biết dòng điện an toàn qua người cho phép Ingcp, ta có thể xác định được trị số an toàn của điện trở cách điện để đảm bảo an toàn như sau:

Trong đó: Rcd.at là điện trở cách điện an toàn

Khi tính toán thường lấy:

at

Các biện pháp an toàn

Ví dụ: Tính điện trở cách điện an toàn khi người tiếp xúc với một cực của mạng một pha trung tính cách điện với đất

ng ngcp

at

I

U

Nếu lấy: Rng = 1000; Ingcp = 10mA.

Ta tính được điện trở cách điện Rcd để đảm bảo an

toàn đối với:

Theo công thức

+ Mạng điện áp U = 127V thì Rcd  10.700

+ Mạng điện áp U = 220V thì Rcd  20.000

 1 0 1 0

1

)(

r r r

r r R

r

U I

n ng

U I

ro - điện trở của nối đất làm việc

r1 - điện trở cách điện của dây điện

rn - điện trở của nền

Sơ đụ̀ thay thờ́

2.2.2.2 Mạng điện hai dây

Ilv

a

(0,010,015)UU

Hinh 2-4a Chạm vào một cực của hai dây có nối đất

Lúc bình th ờng nếu chạm vào dây dẫn có nối đất thì không nguy hiểm gì vì

điện áp đặt vào ng ời không lớn

điện áp này tính bằng :

Trong đó:

I 1v - dòng điện làm việc của mạng điện

rab - điện trở của đoạn dây ab

Dù chạm vào điểm b ở cách xa điểm nối đất bao nhiêu, điện áp không bao giờ lớn hơn 5% điện áp an toàn mạng điện

Lóc x¶y ra ng¾n m¹ch

Ih

c

b

 Khi ngắn mạch tại điểm C :

 Dòng điện qua người được xác định :

 Nếu người cách điện bởi điện trở Rs thì dòng qua người :

Như vậy so với khi làm việc bình thường điện áp đặt lên người khi ngắn mạch khá lớn rất nguy hiểm Vì thế trong mạng phải đặt cầu chì, áptômát để nhanh chóng cắt mạch điện khi ngắn mạch.

2



UCN = IN Rab ͌ U/2

) (

ng

R R

U I





* Các biện pháp an toàn

- Để giảm dòng điện qua người:

 Giảm điện áp của mạng

 Tăng điện trở sàn

2.2.3 Mạng điện cách điện đối với đất có điện dung lớn

2.2.3.1 Ng ời chạm vào đ ờng dây đã cắt điện

Chạm vào hai cực của đ ờng dây đã cắt điện

Hình 2-5 Ng ời chạm vào hai cực của đ ờng dây đã cắt điện

1Nếu đường dây không được tiếp địa thì điện tích tàn dư của đường dây vẫn có thể gây nguy hiểm cho người

Khi đó người sẽ phải chịu dòng điện phóng qua người theo hàm số mũ

12

t

ng ng

ng

e R

U

U:điện áp giữa dây 1 và dây 2 tại thời

điểm người chạm điện, V

C12 :điện dung giưa dây 1 và dây 2, F

U - điện áp giữa dây 1 và dây 2 tại thời điểm ng ời chạm điện, V

C1, C12 - điện dung gi a dây 1 với đất và điện dung gi a dây 1 với dây 2

) 2

( 12 1

.2

C C R

t

ng ng

ng

e R

U



2 2

29

Câu hỏi trắc nghiệm

Bài Tập

1 Một người trạm trực tiếp vào một cực của mạng điện 1

pha trung tính cách điện với đất Dòng điện qua người là

bao nhiêu Biết điện áp nguồn 380/220v và Rng = 1000

2 Một người trạm trực tiếp vào một cực của mạng điện 1

pha trung tính cách điện với đất (điện dung đối với đất

nhỏ) biết điện áp nguồn 380/220V, Rng =1000 , Rcđ1

=10000 , Rcđ2 =11000

a) Vẽ sơ đồ thay thế

b) Tính Dòng điện qua người

c) Nếu cách điện của các dây dẫn bằng nhau và thì Rcđ

bằng bao nhiêu Để dòng điện qua người nhỏ hơn 10mA





2.3 Mạng điện ba pha trung tính cách điện với đất

3.3.1 Khi người tiếp xúc với 1 pha của mạng điện

a) Dòng qua người khi lưới điện có cả điện dung và điện trở cách điện

Hình 2-6: Sơ đồ lưới điện thay thế của mạng khi người chạm phải pha

C Rcđ C Rcđ C

3 U

1 C

2.3 MẠNG ĐIỆN 3 PHA CÓ TT CÁCH ĐIỆN VỚI ĐẤT

a) Khi người tiếp xúc với 1 pha của mạng điện

a) Dòng qua người khi lưới điện có cả điện dung và điện trở cách điện

Nếu R cd1 = R cd2 = R cd3 = R cd và C 1 = C 2 = C 3 = C ta có dòng điện qua người là:

Trong đó:

- U1, U2, U3 là trị số tức thời của điện áp

pha với đất

- C1, C2, C3 là điện dung của các pha với đất

Sơ đồ lưới điện thay thế của mạng khi người chạm phải pha 1

3 U

1 C

)

ω1(9

)6

(1

cđ ng

cđ ng

cd ng

f ng

R C R

R R

R R

U I









b) Khi mạng điện có điện dung nhỏ (U< 1000V)

- Nếu R cd1  R cd2  R cd3 và C 1 = C 2 = C= = 0

→ I ng khi người tiếp xúc với dây dẫn là :

- NếuR cd1 = R cd2 = R cd3 và C 1 = C 2 = C 3 = 0.

→ Ing khi người tiếp xúc với dây dẫn là:

Hình 2-6: Sơ đồ lưới điện thay thế của mạng khi người chạm phải pha 1

3 U

1 C

3 2 1 1

3 3

2 2

1

2 3 3

2

2 2 1

)

.(

3

cd cd cd cd

cd cd

cd cd

cd ng

cd cd

cd cd

cd f ng

R R R R

R R

R R

R R

R R

R R

R

U I

f ng

R R

U I



.3

.3

cd s

ng

f ng

R R

R

U I







) (

3

3

2.3.1 Khi người tiếp xúc với 1 pha của mạng điện

c) Khi mạng điện có điện dung lớn (U> 1000V)

NếuRcd1 = Rcd2 = Rcd3 =0 và C1 = C2 = C3 = C

→ Ing khi người tiếp xúc với dây dẫn là:

2.3.1 Khi người tiếp xúc với 1 pha của mạng điện

)

ω 9 1

(

ω 3

ω 9 )

1 (

) ω 6

(

2

ng f

ng ng

f ng

R C

C U

C R

C R

U I









*) Các biện pháp an toàn

 Giảm điện áp của mạng cung cấp.

 Tăng cường cách điện của mạng điện (Rcd ↑ → Ing ↓)

 Giảm điện dung của lưới với đất (C ↑ → Ing ↑)

 Tăng điện trở sàn Rs.

2.3.1 Khi người tiếp xúc với 1 pha của mạng điện

2.3.2 Dòng điện qua người khi tiếp xúc với 2 hoặc 3 pha

*) Dòng điện qua người

Khi người tiếp xúc với 2 hoặc 3 pha, điện áp đặt lên người

là điện áp dây nên rất nguy hiểm, dòng điện qua người là

Hình 2-7: Sơ đồ lưới điện khi người tiếp xúc 2 pha

U

Ing

1 2 3

ng

ng

R U

*) Các biện pháp an toàn

Trường hợp tiếp xúc trực tiếp với 2 hoặc 3 dây dẫn rất ít xảy ra, thường chỉ xảy ra với công nhân làm việc trên lưới Vì vậy có thể sử dụng các biện pháp sau:

Trang bị cho công nhân đầy đủ kiến thức về an toàn điện.

Tổ chức công việc và thực hiện từng bước công việc sao cho không xảy ra tai nạn.

Dùng điện áp cung cấp với giá trị thấp (<40V).

2.4 Mạng điện 1 pha trung tính trực tiếp nối đất

a) Dòng điện qua người

Khi người đứng ở dưới đất và

chạm phải dây dẫn 1, sơ đồ thay

thế để tính toán như (hình 2-3)

Trong đó:

- R0: điện trở nối đất của mạng điện.

- Rcd: điện trở cách điện của dây dẫn 1

2.4 Mạng điện 1 pha trung tính trực tiếp nối đất

a) Dòng điện qua người

Hình 2-3: Sơ đồ mạng điện và thay thế

khi người chạm vào dây dẫn 1.

ng cd

ng

cd ng

cd ng

cd ng

ng

R R

R

R R

R R

R

R R

R R

R

R

U I

cd cd

ng

cd ng

Quy định về an toàn điện

Bài tập 2:

Hãy xác định dòng điện qua người khi chạm vào dây mát ở mạng điện 2 dây với trung tính nối đất Biết điện trở của mạng điện từ nguồn đến điểm tiếp xúc là Rđ= 0,95

, dòng điện làm việc chạy trên đường dây là

Bài 2: Hãy xác định dòng điện qua người trong mạng điện 1 pha của nước ta có U = 220V, f

=50Hz , Điện trở nối đất đầu nguồn R0 = 4 , Điện trở người Rng = 1000 Điện trở cách điện

Rcđ=20K  ,Điện trở nền Rn=2K  trong các trường hợp người chạm vào:

• Đồng thời 2 dây: dây pha và dây nối đất (dây trung tính)?

• Dây pha?

01/07/24 50

Câu hỏi và bài tập ôn tập chương 2

1 Phân tích an toàn khi người chạm vào một cực của mạng

điện đơn giản có điện dung nhỏ?

2 Phân tích an toàn khi người chạm vào một cực của mạng

điện đơn giản có điện dung lớn?

3 Hãy xác định dòng điện qua người ở mạng điện 2 dây cách

điện đối với đất điện dung nhỏ trong các trường hợp người chạm vào:

4 Hãy xác định dòng điện qua người trong mạng

điện 1 pha của nước ta trong các trường hợp người chạm vào:

 Đồng thời 2 dây: dây pha và dây nối đất (dây trung tính)?

 Dây pha?

Và cho biết người có nguy hiểm không trong từng

trường hợp, giải thích?

Biết: - Mạng điện có điện áp U = 220V, f =50Hz ;

- Điện trở nối đất đầu nguồn R0 = 4 ;

- Điện trở người Rng = 1000.

Câu hỏi và bài tập ôn tập chương 2