Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề: Vận hành nhà máy thuỷ điện) với mục tiêu giúp bạn học có thể vẽ được sơ đồ nguyên lý mạch điện, phân tích và tính toán được các đại lượng điện mạch điện một chiều; xoay chiều. Mô tả được tác dụng của dòng điện đối với cơ thể con người, nguyên nhân gây ra tai nạn về điện, các biện pháp cấp cứu người khi bị tai nạn điện giật và các biện pháp kỹ thuật an toàn điện. Mô tả được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cơ cấu đo thông dụng.
MẠCH ĐIỆN
ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI
Khi tiếp xúc với mạng điện, dòng điện có thể chạy qua cơ thể con người, gây ra những tác động đáng kể Tác động của dòng điện lên cơ thể được chia thành hai loại chính.
Hầu hết các trường hợp tử vong do điện giật xảy ra do tác động kích thích, với dòng điện qua cơ thể chỉ từ 25 đến 100mA và điện áp không quá cao Thời gian tiếp xúc với điện thường ngắn, chỉ vài giây Khi mới chạm vào nguồn điện, do điện trở của cơ thể lớn, dòng điện nhỏ chỉ gây co quắp ở tay và ngón tay Tuy nhiên, nếu nạn nhân không rời khỏi nguồn điện, điện trở giảm và dòng điện tăng, dẫn đến hiện tượng co quắp gia tăng Thời gian tiếp xúc kéo dài rất nguy hiểm, có thể gây tê liệt tuần hoàn máu và hô hấp, trong khi tác động kích thích thường không để lại dấu hiệu rõ ràng trên cơ thể nạn nhân.
Tác động chấn thương do điện thường xảy ra khi tiếp xúc với điện áp cao từ 6KV trở lên Khi người đến gần vật mang điện, hồ quang điện có thể phát sinh mà không cần chạm vào, dẫn đến dòng điện hồ quang chảy qua cơ thể Phản xạ tự nhiên khiến người nhanh chóng tránh xa vật mang điện, nhưng hồ quang có thể chuyển sang vật nối đất gần đó Dòng điện qua người thường chỉ kéo dài trong thời gian ngắn, không gây tê liệt tuần hoàn máu và hô hấp, nhưng có thể dẫn đến chấn thương nghiêm trọng hoặc tử vong do bỏng da.
Hồ quang điện xuất hiện khi các máy cắt hoặc cầu dao với phụ tải lớn hoạt động, đặc biệt trong trường hợp ngắn mạch Nhiệt độ của tia hồ quang có thể lên tới 3000 đến 6000 độ C, gây nguy hiểm cho những người đứng gần Tai nạn do hồ quang điện có thể dẫn đến tổn thương nghiêm trọng, với vết thương thường sâu và khó chữa trị.
Điện giật có thể không trực tiếp gây tổn thương hay tử vong, nhưng nạn nhân có thể gặp phải chấn thương nghiêm trọng hoặc chết do co giật hoặc hoảng hốt, dẫn đến việc rơi từ độ cao xuống đất.
* Những yếu tố chính xác định tình trạng nguy hiểm của người khi bị điện giật:
Dòng điện khi đi qua cơ thể con người gây ra co giật cơ bắp và làm rối loạn các quá trình sinh lý, dẫn đến tê liệt thần kinh, tuần hoàn máu và hô hấp Tác hại của dòng điện và các hậu quả đi kèm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như trị số dòng điện, điện trở cơ thể, đường đi của dòng điện, thời gian tác động, môi trường xung quanh và tình trạng sức khỏe của người bị ảnh hưởng.
Cơ thể con người hoạt động như một điện trở, với lớp sừng trên da có điện trở cao nhất (0,05 0,08 mm), trong khi xương có điện trở tương đối lớn, và thịt cùng máu có điện trở thấp Khi tiếp xúc với vật mang điện, điện trở của người có thể đạt từ 10.000 Ω đến 100.000 Ω nếu da khô và không có thương tích Tuy nhiên, nếu lớp sừng bị mất, điện trở chỉ còn khoảng 800 1.000 Ω Điện trở của cơ thể không cố định mà thay đổi theo nhiều yếu tố, bao gồm tình trạng da (sạch hay bẩn, khô hay ẩm), độ dày lớp sừng, diện tích và áp suất tiếp xúc, điện áp, tần số dòng điện, cũng như trạng thái thần kinh Thời gian tiếp xúc với dòng điện càng lâu, điện trở càng giảm do da nóng lên và mồ hôi tiết ra nhiều hơn.
- Trị số dòng điện qua người
Dòng điện chạy qua cơ thể người gây ra nguy hiểm nghiêm trọng Phân tích các tai nạn điện cho thấy tác động của dòng điện đối với sức khỏe con người là rất lớn.
Tác động của dòng điện đối với cơ thể con người Dòng điện xoay chiều tần số
50 60 Hz Dòng điện một chiều
0,5 1,5 Bắt đầu thấy tê ngón tay Không có cảm giác
2 3 Ngón tay tê rất mạnh Không có cảm giác
5 7 Bắp thịt tay co lại và rung Đau như kim đâm và thấy nóng
Tay khó rời vật mang điện nhưng có thể rời được, ngón tay, khớp tay, bàn tay cảm thấy đau
Nóng tăng lên rất mạnh
20 25 Tay không thể rời vật mang điện, đau tăng lên, khó thở
Nóng tăng lên và có hiện tượng co quắp
50 80 Hô hấp bị tê liệt, tim đập mạnh Rất nóng, các bắp thịt co quắp, khó thở
90 100 Hô hấp bị tê liệt, nếu kéo dài 3 giây thì tim bị tê liệt và ngừng đập Hô hấp bị tê liệt
Dựa vào bảng dữ liệu, có thể thấy rằng với một trị số dòng điện nhất định, tác động của nó lên cơ thể con người không thay đổi nhiều Trong điều kiện bình thường, dòng điện xoay chiều an toàn cho con người ở tần số 50 Hz phải nhỏ hơn 10 mA, trong khi dòng điện một chiều cần phải nhỏ hơn 50 mA.
Khi thời gian dòng điện chạy qua cơ thể kéo dài, lớp sừng trên da có thể bị chọc thủng do nhiệt độ tăng, dẫn đến giảm điện trở của cơ thể Điều này làm cho dòng điện qua người tăng lên, gây ra nguy cơ nguy hiểm hơn.
Khi dòng điện đi qua cơ thể trong thời gian ngắn, mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào nhịp đập của tim Mỗi chu kỳ co giãn của tim kéo dài khoảng một giây, trong đó có khoảng 0,1 giây tim nghỉ giữa hai trạng thái co giãn Trong thời gian này, tim rất nhạy cảm với dòng điện Nếu dòng điện kéo dài hơn 1 giây, nó sẽ trùng với thời điểm tim nghỉ, dẫn đến nguy cơ cao Thí nghiệm cho thấy rằng ngay cả khi dòng điện lớn (gần 10A) đi qua người mà không trùng với thời điểm nghỉ của tim, thì cũng không gây nguy hiểm.
Điện áp cao như 110 KV, 35 KV, 60 KV, 6 KV thường ít gây ra tai nạn nghiêm trọng như ngừng tim hay ngừng hô hấp Khi tiếp xúc với điện áp cao, dòng điện xuất hiện ngay trước khi người chạm vào vật mang điện, tạo ra hồ quang và dòng điện lớn (có thể lên tới vài A) Dòng điện này kích thích phản xạ phòng thủ mạnh mẽ, giúp nạn nhân tránh xa vật mang điện, làm cho hồ quang bị dập tắt nhanh chóng Thời gian dòng điện qua người chỉ kéo dài trong vài phần giây, do đó hiếm khi gây ra ngừng tim hay ngừng hô hấp Vùng da bị cháy tạo ra lớp cách điện, ngăn chặn dòng điện hiệu quả Tuy nhiên, không thể khẳng định điện áp cao hoàn toàn an toàn, vì hồ quang điện có thể gây bỏng nghiêm trọng hoặc dẫn đến tử vong.
- Đường đi của dòng điện qua người
Tùy theo con đường dòng điện đi vào cơ thể con người mà mức độ nguy hiểm khác nhau
Dòng điện qua tim được sử dụng để đánh giá mức độ nguy hiểm của các con đường dòng điện qua cơ thể người, với trọng tâm là tỷ lệ phần trăm dòng điện tổng đi qua tim và cơ quan hô hấp Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng
+ Dòng điện đi từ tay sang tay có 3,3% dòng điện tổng qua tim
+ Dòng điện đi từ tay trái sang chân có 6,7% dòng điện tổng qua tim
+ Dòng điện đi từ tay phải sang chân có 3,7% dòng điện tổng qua tim
+ Dòng điện đi từ chân sang chân có 0,4% dòng điện tổng qua tim
Dòng điện nguy hiểm đối với con người phụ thuộc vào cách thức bị điện giật Nguy hiểm nhất là khi dòng điện đi từ tay trái xuống chân, vì lượng dòng điện qua tim là lớn nhất (6,7%) Tuy nhiên, dòng điện đi từ chân sang chân cũng không kém phần nguy hiểm, do áp lực điện giữa hai chân có thể khiến cơ bắp co rút, dẫn đến ngã và làm thay đổi sơ đồ mạch điện, tăng mức độ nguy hiểm.
Tần số dòng điện xoay chiều ảnh hưởng đáng kể đến nguy cơ tai nạn điện, với tần số 50-60 Hz được coi là nguy hiểm nhất Tần số càng cao thì mức độ nguy hiểm càng giảm, và tần số trên 500.000 Hz không gây giật nhưng có thể dẫn đến bỏng.
TIÊU CHUẨN VỀ AN TOÀN ĐIỆN
Bậc an toàn điện được phân thành 5 bậc, từ bậc 1/5 đến 5/5
2.2.1 Yêu cầu đối với từng bậc an toàn điện a, Đố i v ớ i b ậ c 1/5:
- Kết quả huấn luyện lần đầu về lý thuyết và thực hành đạt 80% trở lên;
- Biết những quy định chung để đảm bảo an toàn khi thực hiện công việc được giao;
- Sử dụng và quản lý trang thiết bị an toàn, phương tiện, dụng cụ làm việc được giao đúng quy định b) Đố i v ớ i b ậ c 2/5:
- Biết những quy định chung và biện pháp bảo đảm bảo an toàn khi thực hiện công việc được giao;
- Sử dụng và quản lý trang thiết bị an toàn, phương tiện, dụng cụ làm việc được giao đúng quy định;
- Biết phương pháp tách nạn nhân ra khỏi nguồn điện;
- Biết sơ cứu người bị điện giật c) Đố i v ớ i b ậ c 3/5:
- Yêu cầu như đối với bậc 2/5;
- Có khả năng phát hiện vi phạm, hành vi không an toàn;
- Biết cách kiểm tra, giám sát người làm việc ở đường dây hoặc thiết bị điện d) Đố i v ớ i b ậ c 4/5:
- Yêu cầu như đối với bậc 3/5;
- Hiểu rõ trách nhiệm, phạm vi thực hiện của từng đơn vị công tác khi cùng tham gia thực hiện công việc;
- Biết lập biện pháp an toàn để thực hiện công việc và tổ chức giám sát, theo dõi công nhân làm việc;
- Có khả năng phân tích, điều tra sự cố, tai nạn điện đ) Đố i v ớ i b ậ c 5/5:
- Yêu cầu như đối với bậc 4/5;
Để đảm bảo an toàn trong công việc, cần phối hợp chặt chẽ với các đơn vị liên quan, lãnh đạo quy trình và tổ chức thực hiện các biện pháp an toàn, đồng thời kiểm tra và theo dõi quá trình thực hiện công việc.
2.2.2 Những công việc được làm theo bậc an toàn a) Bậc 1/5 được làm những phần công việc sau:
- Được làm các công việc không tiếp xúc với thiết bị hoặc dây dẫn mang điện;
- Tham gia phụ việc cho đơn vị công tác làm việc trên thiết bị điện, đường dây dẫn điện b) Bậc 2/5 được làm những phần công việc sau:
- Làm phần công việc của bậc 1/5
- Làm việc tại nơi đã được cắt điện hoàn toàn c) Bậc 3/5 được làm những phần công việc sau:
- Làm phần công việc của bậc 2/5;
- Làm việc tại nơi được cắt điện từng phần;
- Làm việc trực tiếp với đường dây dẫn, thiết bị điện hạ áp đang mang điện;
- Thực hiện thao tác trên lưới điện cao áp;
- Kiểm tra trạm điện, đường dây điện đang vận hành;
Cấp lệnh công tác và chỉ huy trực tiếp cho phép đơn vị công tác thực hiện nhiệm vụ và giám sát hoạt động trên lưới điện hạ áp Đối với bậc 4/5, các cá nhân có thể thực hiện những phần công việc nhất định liên quan đến lĩnh vực này.
- Làm phần công việc của bậc 3/5;
- Làm việc trực tiếp với đường dây dẫn điện, thiết bị điện hạ áp, cao áp đang có điện;
Cấp phiếu công tác và lệnh công tác cho phép đơn vị thực hiện nhiệm vụ giám sát và làm việc trên đường dây dẫn điện và thiết bị điện Đặc biệt, bậc 5/5 sẽ đảm nhận toàn bộ công việc trong phạm vi được giao.
NGUYÊN NHÂN GÂY RA TAI NẠN ĐIỆN
Khi hai vị trí trên cơ thể người tồn tại một điện áp thì sẽ có dòng điện qua người khi đó người sẽ bị tai nạn điện giật
Có rất nhiều nguyên nhân gây nên tai nạn điện nhưng có thể phân thành các nguyên nhân sau :
2.3.1 Do dòng điện tản trong đất
- Dây pha bị đứt rơi xuống đất
- Thiết bị điện bị chạm vỏ do hư hỏng cách điện, vỏ thiết bị được nối qua điện trở tiếp đất Rđ
Khi xảy ra sự cố, dòng điện sẽ chạy giữa vị trí chạm đất và điện cực nối đất, lan tỏa ra môi trường xung quanh Điều này dẫn đến sự phân bố điện thế trong và trên bề mặt đất giữa vị trí chạm đất và khu vực xung quanh.
Khi dòng điện chạm đất, điện trở của đất tại vị trí tiếp xúc sẽ cao do dòng điện chạy qua diện tích nhỏ Tuy nhiên, khi di chuyển xa khỏi vị trí này, điện trở của đất sẽ giảm theo khoảng cách, dẫn đến sự sụt áp điện thế cũng giảm theo.
- Có thể biểu diễn sự phân bố điện thế xung quanh chỗ chạm đất qua vật nối đất hình bán cầu
Các khảo sát cho thấy rằng điện áp tại chỗ chạm đất ở độ cao 1m có giá trị từ 0.5 đến 0.8 lần giá trị điện áp tại chỗ chạm đất Việc đứng gần khu vực chạm đất là rất nguy hiểm.
Các vị trí có khoảng cách tương đương đến điểm chạm đất sẽ có cùng một điện thế, được gọi là đường đẳng thế Đường đẳng thế hình thành một vòng tròn với tâm là điểm chạm đất.
Hình 2.1a: Vị trí chạm đất Hình 2.1b: Vị trí nối đất
Uđ: Điện thế tại điểm đang xét cách chỗ chạm đất khoảng cách x
Iđ: Dòng đi vào trong đất
U đ có dạng hyperboloid tròn xoay
2.3.2 Điện áp tiếp xúc Điện áp tiếp xúc là điện áp đặt lên cơ thể người khi tiếp xúc với vật có điện áp Phụ thuộc tình trạng tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp, tiếp xúc với một pha hay hai pha của lưới điện mà ta có các giá trị điện áp tiếp xúc khác nhau
Ví dụ: Khi người tiếp xúc với hai dây pha của lưới 1 pha, điện áp tiếp xúc là:
Trong đó: U là điện áp nguồn 1pha
Trong phân tích an toàn mạng điện, trường hợp tiếp xúc gián tiếp thường xảy ra khi một người chạm vào thiết bị có vỏ chạm pha và đứng trên mặt đất Khi đó, điện áp tiếp xúc sẽ xuất hiện trên cơ thể người, gây ra nguy cơ điện giật.
Trong đó: - Up: Điện áp trên vỏ thiết bị = điện áp cực nối đất
- Up : Điện áp tại vị trí chân người
- Người càng đứng xa vị trí tiếp đất thì có Uk càng giảm, do đó điện áp tiếp xúc
Hình 2.2: Đường phân bố điện áp
Hình 2.3: Sơ đồ tiếp xúc một pha càng lớn Tại vùng điện thế không, Utx = Up
- Điện áp tiếp xúc thường nhỏ hơn Up, nhưng để tính toán bảo vệ, người ta thường lấy trường hợp nguy hiểm nhất bằng Up
Điện áp tiếp xúc có thể vượt quá điện áp Up khi một người chạm vào phần tử nối với cực tiếp đất A và đồng thời tiếp xúc với vùng ảnh hưởng của cực tiếp đất B.
Utxmax = UpA- UpB = UAB (Điện áp dây ) (2.5)
Tỉ lệ giữa Utx và Up gọi là hệ số tiếp xúc: Ktx = Utx / Up (2.6)
Sự phóng điện hồ quang xảy ra khi tiếp cận gần với các phần mang điện áp cao hoặc trong trường hợp chập mạch và đóng cắt mạch điện với dòng điện lớn.
Ví dụ: đường dây cao áp, thanh cái cao áp dao cách ly, cầu dao đóng cắt điện …
CÁC BIỆN PHÁP SƠ CẤP CỨU CHO NẠN NHÂN KHI BỊ ĐIỆN GIẬT
a Trường hợp cắt được mạch điện
Khi gặp sự cố điện, tốt nhất là cắt điện từ các thiết bị đóng cắt gần nhất như công tắc, cầu dao, cầu chì hoặc máy cắt Nếu trời tối, cần chuẩn bị nguồn ánh sáng thay thế để đảm bảo an toàn Nếu nạn nhân ở trên cao, cần có biện pháp hứng đỡ để phòng tránh chấn thương khi nạn nhân rơi xuống Trong trường hợp không thể cắt được mạch điện, cần thận trọng hơn trong các bước xử lý.
Trong trường hợp này cần phân biệt người bị nạn đang chạm vào điện hạ áp hay cao áp
Khi cứu người bị điện giật trong mạch điện hạ áp, cần đứng trên bàn, ghế gỗ hoặc tấm gỗ khô, và sử dụng dép hoặc ủng cao su để kéo nạn nhân ra khỏi mạng điện Nếu không có các phương tiện này, có thể dùng tay nắm áo quần khô để kéo nạn nhân, hoặc sử dụng gậy gỗ, tre khô để gạt dây điện ra khỏi người nạn nhân hoặc đẩy nạn nhân ra khỏi nguồn điện Ngoài ra, có thể dùng rìu hoặc kìm có cán cách điện để cắt đứt dây điện Lưu ý tuyệt đối không chạm trực tiếp vào người nạn nhân để tránh bị điện giật.
Khi đối phó với mạch điện có điện áp cao, người cứu hộ cần trang bị ủng và găng tay cách điện để đảm bảo an toàn Sử dụng sào cách điện là phương pháp hiệu quả để gạt nạn nhân ra khỏi nguồn điện Ngoài ra, có thể sử dụng sợi dây kim loại nối đất, ném đầu còn lại vào cả ba pha của mạch điện để cắt điện an toàn.
2.4.2 Cấp cứu nạn nhân bị điện giật
Ngay sau khi nạn nhân được tách khỏi mạch điện, cần phải đánh giá tình trạng của họ để thực hiện các biện pháp xử lý phù hợp Nếu nạn nhân chưa mất tri giác, việc can thiệp kịp thời là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và sức khỏe của họ.
Nếu nạn nhân chỉ hôn mê thoáng qua, tim còn đập và thở yếu, hãy đưa họ đến nơi thoáng khí, yên tĩnh để hồi phục Sau đó, cần mời bác sĩ hoặc nhẹ nhàng đưa họ đến cơ sở y tế gần nhất để được theo dõi và chăm sóc.
Nếu nạn nhân vẫn còn thở nhẹ và tim đập yếu, hãy đặt họ ở nơi thoáng khí và yên tĩnh (trong thời tiết lạnh, cần đặt ở nơi kín gió) Nới rộng quần áo và thắt lưng, làm sạch miệng, đặt nạn nhân nằm nghiêng, ma sát toàn thân để giữ ấm, và gọi bác sĩ đến để chăm sóc.
Nếu tim nạn nhân ngừng đập và cơ thể co giật, cần nhanh chóng đưa nạn nhân ra nơi thoáng khí, nới lỏng quần áo và thắt lưng, đồng thời kiểm tra miệng và kéo lưỡi ra nếu cần Tiến hành hô hấp nhân tạo ngay lập tức và liên tục cho đến khi có sự can thiệp của y bác sĩ.
Làm hô hấp nhân tạo có hai phương pháp như sau:
Phương pháp đặt nạn nhân nằm sấp là một kỹ thuật cứu hộ quan trọng Đặt nạn nhân nằm sấp với một tay gối vào đầu và một tay duỗi thẳng, mặt nghiêng về phía tay duỗi, giúp đảm bảo thông thoáng đường thở Người cứu hộ ngồi trên lưng nạn nhân, dùng hai đầu gối kẹp chặt hai bên hông, và đặt hai bàn tay vào hai bên sườn, với hai ngón tay cái sát sống lưng Thực hiện ấn tay theo nhịp “1-2-3” rồi thả tay và thẳng người theo nhịp “4-5-6”, lặp lại 12 lần trong một phút để hỗ trợ hô hấp cho nạn nhân Phương pháp này hiệu quả khi chỉ có một người cứu giúp và tiếp tục cho đến khi nạn nhân có thể thở lại hoặc có sự can thiệp của y bác sĩ.
Phương pháp đặt nạn nhân nằm ngửa là một kỹ thuật cứu hộ quan trọng Đặt nạn nhân nằm ngửa, dưới thắt lưng có thể dùng gối mềm hoặc quần áo cuộn lại, để đầu hơi ngửa và kéo miệng há ra, loại bỏ rãi và kéo lưỡi ra ngoài Một người bên cạnh giữ lưỡi, nếu miệng nạn nhân mím chặt, sử dụng que cứng không sắc để mở miệng Người cứu ngồi ở đầu nạn nhân, giữ hai tay nạn nhân gần khuỷu và từ từ đưa lên trên đầu, sau đó gập lại và ép lên ngực Lặp lại động tác này từ 16 đến 18 lần trong một phút, đồng thời đếm “1-2-3” khi hít vào và “4-5-6” khi thở ra Tiếp tục cho đến khi nạn nhân tự thở hoặc có chỉ định từ bác sĩ Phương pháp này hiệu quả hơn so với kỹ thuật nằm sấp, nhưng cần có hai người thực hiện.
Hình 2.6: Phương pháp đặt nạn nhân nằm sấp
Để thực hiện phương pháp cấp cứu nạn nhân, người cứu cần đặt nạn nhân nằm ngửa, đảm bảo lưỡi không cản trở đường hô hấp Người cứu đứng hoặc quỳ bên cạnh, chồng hai bàn tay lên 1/3 dưới xương ức và ấn mạnh vào lồng ngực nạn nhân với tần suất 80-100 lần/phút, mỗi lần nén khoảng 3-5 cm Đồng thời, cần thực hiện hà hơi, thổi ngạt bằng cách dùng miếng gạc che miệng nạn nhân, bịt mũi và thổi khí vào miệng hoặc mũi nạn nhân Nếu chỉ có một người, thực hiện 15 lần ép tim và sau đó thổi ngạt 2 lần; nếu có 2 người, một người ép tim và một người thổi ngạt, cứ 5 lần ép tim lại thổi ngạt 1 lần Hai động tác này cần phối hợp nhịp nhàng để đạt hiệu quả Sau 2-3 phút, dừng lại để kiểm tra tình trạng nạn nhân và tiếp tục cho đến khi nạn nhân tự thở hoặc có chỉ định từ y bác sĩ.
Cứu chữa người bị tai nạn điện giật là một nhiệm vụ khẩn cấp cần thực hiện nhanh chóng và phù hợp với hoàn cảnh Người cứu hộ cần giữ bình tĩnh và kiên trì trong quá trình cứu chữa Chỉ khi nạn nhân có dấu hiệu rõ ràng như vỡ sọ hoặc cháy toàn thân mới có thể xác định là đã chết; trong mọi trường hợp khác, cần coi như nạn nhân vẫn còn sống.
CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ AN TOÀN CHO NGƯỜI VÀ THIẾT BỊ KHI SỬ DỤNG ĐIỆN
2.5.1 Nối đất bảo vệ a Khái ni ệ m chung
Hình 2.8a: Hà hơi thổi ngạt Hình 2.8b: Ép tim ngoài lồng ngực
Bảo vệ nối đất là một biện pháp an toàn cơ bản, được sử dụng để kết nối tất cả các phần kim loại của thiết bị điện với hệ thống nối đất Mục đích của việc này là ngăn chặn sự xuất hiện điện áp nguy hiểm khi cách điện bị hư hỏng, từ đó bảo vệ người sử dụng và thiết bị khỏi những rủi ro điện.
Mục đích của việc bảo vệ nối đất là đảm bảo an toàn cho người sử dụng khi tiếp xúc với thiết bị bị chạm vỏ, bằng cách giảm điện áp trên vỏ thiết bị xuống một mức an toàn.
- Chú ý: Ở đây ta hiểu chạm vỏ là hiện tượng một pha nào đó bị hỏng cách điện và có sự tiếp xúc điện với vỏ thiết bị
- Ý nghĩa: Để hiểu rõ ý nghĩa của bảo vệ nối đất ta xét mạng điện đơn giản sau
Khi thiết bị điện được kết nối vào mạch điện xoay chiều một pha hoặc một chiều, vỏ thiết bị được nối đất với các ống kim loại hay thanh kim loại chôn trong đất, có điện trở tản là Rđ Nếu cách điện của thiết bị bị hỏng, dòng điện tản trong đất sẽ là Iđ Người tiếp xúc với vỏ thiết bị sẽ phải chịu tác động của dòng điện Ing.
Gọi R1, R2 là điện trở cách điện của dây dẫn 1 và 2 đối với đất; Rng là điện trở của người
Xét sơ đồ tương đương hình b ta thấy:
Dòng điện đi qua người phụ thuộc vào điện trở nối đất, với R2 và R1 được cố định Khi dòng điện Iđ tăng lên, dòng điện Ing sẽ giảm xuống; ngược lại, nếu Rđ giảm, thì Ing cũng sẽ nhỏ hơn.
2 khả năng an toàn càng cao Vậy để đảm bảo an toàn cho người, vỏ các thiết bị điện phải được nối đất
Trong các tài liệu và quy trình hiện hành, trị số điện trở R0 quy định như sau:
Đối với thiết bị điện áp đến 1000 V trong lưới điện có điểm trung tính cách điện với đất, điện trở Rđ không được vượt quá 4Ω Tuy nhiên, trong trường hợp công suất nguồn dưới 100KVA, có thể cho phép điện trở lên đến 10Ω.
Đối với các thiết bị điện áp trên 1000 V trong lưới trung tính cách điện với đất, việc nối đất bảo vệ cần được thực hiện riêng cho các thiết bị này, với trị số điện trở phù hợp.
Rđ được xác định theo Rđ 250/Id
+ Khi nối đất bảo vệ được sử dụng chung cho các thiết bị điện trên 1000V, trị số điện trở Rđ được xác định theo Rđ 125/Id
- Đối với các thiết bị điện áp trên 1000 V có trung tính trực tiếp nối đất Điện trở nối đất được quy định 5 c Ph ạ m vi b ả o v ệ n ối đấ t
Bảo vệ nối đất là cần thiết cho tất cả các thiết bị có điện áp trên 1000V và dưới 1000V, nhưng cách áp dụng khác nhau Đối với thiết bị trên 1000V, bảo vệ nối đất phải được thực hiện trong mọi trường hợp, không phụ thuộc vào chế độ làm việc của trung tính và loại nhà Trong khi đó, đối với thiết bị dưới 1000V, việc áp dụng bảo vệ nối đất phụ thuộc vào chế độ làm việc của trung tính: nếu trung tính cách điện với đất, cần áp dụng bảo vệ nối đất; nếu trung tính đã nối đất, cần thay thế bằng biện pháp bảo vệ nối dây trung tính.
Trong mạng có trung tính cách điện đối với đất điện áp < 1000V thì tùy theo điện áp áp mà chia ra các trường hợp sau:
Các mạng điện có trung tính cách điện và điện áp lớn hơn 150V, chẳng hạn như mạng 220V, 380V, 500V, bắt buộc phải được nối đất Điều này áp dụng cho tất cả các nhà sản xuất và thiết bị điện được lắp đặt ngoài trời, không phụ thuộc vào điều kiện môi trường.
* Khi mạng điện có trung tính cách điện đối với đất từ 150V đến 65V (như mạng 110V) thì cho phép chỉ cần thực hiện nối đất:
- Cho các nhà nguy hiểm đặc biệt, nhà có khả năng dễ cháy nổ
- Cho các thiết bị điện ngoài trời
- Cho các bộ phận kim loại mà con người có thể tiếp xúc đến như: tay cầm, cần điều khiển, thiết bị điện
* Khi điện áp , I , U