những khái niệm cơ bản về an toàn điện

7 283 0
những khái niệm cơ bản về an toàn điện

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Kỹ thuật an toàn điện CHNG NHNG KHI NIM C BN V AN TON IN 1-1 NGUYấN NHN GY RA TAI NN V IN TC DNG CA DềNG IN I VI C TH CON NGI 1.1.1 Nguyên nhân gây tai nạn điện Phân tích tai nạn điện thấy rằng, nguyên nhân gây tai nạn điện : Người tiếp xúc với dây pha dây trung tính vị trí lớp cách điện bị hỏng Trường hợp điện áp đặt vào người điện áp pha: Ung = UP (hình 1-1a) Ing A B C A B C 0 Ing Ung = UP a) Ung = Hình 1-1 a - Tiếp xúc với dây pha dây trung tính; b Tiếp xúc với hai dây pha UP b) Người tiếp xúc với hai dây pha khác vị trí lớp cách điện bị hỏng Lúc điện áp đặt vào người điện áp dây: U ng = U d = 3U p (hình 1-1b) Người đứng đất (không cách điện) chạm vào dây pha mạng điện ba pha trung tính nối đất (hình 1-2a) cách điện với đất (hình 1-2b) trường hợp hình 1-2a, dòng điện qua người từ dây pha xuống đất nguồn qua điện trở nối đất dây trung tính Trong hình 1-2b, dòng điện qua người xuống đất nguồn qua điện trở cách điện (Rcđ) dây dẫn đất A B C A B C Ing Ing Rcđ Rcđ Rcđ Ung = UP r0 a) b) Hình 1-2 Chạm vào dây pha mạng pha trung tính nối đất (a) trung tính cách điện (b) Điện giật điện áp bước Ub Khi dây dẫn bị đứt chạm đất (hoặc vỏ thiết bị có nối đất bị chạm pha) dòng điện vào lòng đất Vì đất có điện trở nên có phân bố điện áp Điện điểm mặt đất giảm dần xa điểm chạm đất phạm vi 20 m điện xem Đường phân bố điện có dạng hình hypecbol (hình 1-3) Nếu người vào vùng đất có dòng điện chạy qua chân người có điện áp, gọi điện áp bước (Ub) Dưới tác dụng điện áp bước, dòng điện từ chân qua người sang chân gây tai nạn điện giật Điện áp bước có giá trị phụ thuộc vào độ lớn bước chân người, khoảng cách x từ điểm chạm đất tới người phụ thuộc vào điện áp mạng điện Càng xa chỗ chạm đất (x lớn) Ub nhỏ Điện áp mạng lớn Ub lớn Do điện áp tiếp xúc Utx Khi người chạm vào vật mang điện, tay chân người có điện áp đặt vào người (hình 1-3) gọi điện áp tiếp xúc Dòng điện chạy qua người trường hợp bằng: I ng = Umạng Utx U ng Ub Rng Utx - điện áp tiếp xúc; Rng - điện trở người y Điện áp tiếp xúc phụ thuộc vào khoảng cách y từ chỗ người đứng tới chỗ nối đất (y lớn Utx lớn), phụ thuộc vào điện áp mạng (Umạng lớn Utx lớn) rđ x 20 m Hình 1-3 Sự phụ thuộc điện áp bước điện áp tiếp xúc vào khoảng cách từ chỗ người đứng đến chỗ nối đất Phóng điện điện áp cao Đối với đường dây cao áp hay điện áp cao, người đến gần, chưa tiếp xúc trực tiếp, khoảng cách đủ nhỏ có tượng phóng điện cao áp Dòng điện qua thể lớn gây tai nạn trầm trọng Tai nạn hồ quang điện Khi đóng cắt máy cắt điện, cầu dao có phụ tải lớn, hay ngắn mạch, v,v hồ quang phát sinh Nhiệt độ tia hồ quang lớn (3.000 ữ6.0000C) người tầm hoạt động hồ quang bị tai nạn hồ quang sinh Một phần hay toàn thể bị huỷ hoại bỏng nặng, vết thương hồ quang gây thường sâu khó chữa trị Tai nạn xảy người tiếp xúc với phần tử cắt khỏi nguồn điện điện tích (do điện dung) Trường hợp thường xảy đường dây cao áp không, cáp ngầm cao áp hạ áp, cắt điện điện áp điện dung đường dây gây nên Để tránh tai nạn, người ta dùng tiếp đất di động để nối đất đường dây sau cắt điện, sau tiếp xúc Như vậy, phần lớn trường hợp tai nạn điện xảy chạm phải vật dẫn điện vật có điện áp xuất bất ngờ thường xảy người chuyên môn không tuân theo nguyên tắc kỹ thuật an toàn điện Có thể nói, nguyên nhân tai nạn trình độ tổ chức quản lý chưa tốt, vi phạm quy định kỹ thuật an toàn, kết thao tác, vận hành thiết bị không quy trình, đóng điện lúc có người sửa chữa, 1.1.2 tác dụng dòng điện thể người Khi người tiếp xúc với mạng điện có dòng điện chạy qua người người chịu tác dụng dòng điện Có thể chia tác dụng dòng điện thể người làm hai loại: Tác dụng kích thích Phần lớn trường hợp chết người điện giật tác dụng kích thích gây nên Đặc điểm dòng điện qua người bé (25 ữ100 mA), điện áp đặt vào người không lớn lắm, thời gian dòng điện qua người tương đối ngắn (vài giây) Khi người chạm vào điện, điện trở người lớn, dòng điện qua người bé, tác dụng làm bắp thịt tay, ngón tay co quắp lại Nếu nạn nhân không rời khỏi vật mang điện điện trở người giảm xuống dòng điện tăng lên, tượng co quắp tăng Thời gian tiếp xúc với vật mang điện lâu nguy hiểm người không khả rời khỏi vật mang điện, dẫn đến tê liệt tuần hoàn hô hấp Một đặc điểm tác dụng kích thích không thấy rõ chỗ dòng điện vào người người bị nạn thương tích Tác dụng gây chấn thương Tác dụng gây chấn thương thường xảy người tiếp xúc với điện áp cao Khi người đến gần vật mang điện (6kV hay lớn hơn), chưa chạm phải, điện áp cao sinh hồ quang điện, dòng điện hồ quang chạy qua người tương đối lớn Do phản xạ tự nhiên người nhanh, lúc người có khuynh hướng tránh xa vật mang điện, kết hồ quang chuyển qua vật nối đất gần đấy, dòng điện qua người thời gian ngắn, tác dụng kích thích không đưa đến tê liệt tuần hoàn hô hấp, người bị nạn bị chấn thương hay chết đốt cháy da thịt Hồ quang điện sinh thao tác đóng cắt máy cắt, cầu dao có phụ tải lớn, hay ngắn mạch, Nhiệt độ tia hồ quang lớn (3000 ữ 60000C), người đứng tầm hoạt động hồ quang bị tai nạn hồ quang điện gây Một phần thể bị huỷ hoại, vết thương hồ quang gây thường sâu khó chữa trị Cũng có trường hợp điện giật, dòng điện chưa trực tiếp làm tổn thương hay chết người, co giật hay hốt hoảng mà nạn nhân rơi xuống đất nên bị chấn thương chết 1-2 NHNG YU T CHNH XC NH TèNH TRNG NGUY HIM CA IN GIT Dòng điện chạy qua thể người làm co giật bắp thịt, phá hoại trình sinh lý bên thể dẫn tới tê liệt thần kinh, tê liệt tuần hoàn hô hấp Tính chất tác hại dòng điện hậu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: trị số dòng điện giật, loại dòng điện, điện trở thể người, đường dòng điện qua thể người, thời gian tác dụng dòng điện, môi trường xung quanh tình trạng sức khoẻ người 1.2.1 Điện trở người Cơ thể người coi điện trở Lớp sừng da (dày khoảng 0,05 0,2 mm) có điện trở lớn nhất, xương có điện trở tương đối lớn, thịt máu có điện trở bé Khi người tiếp xúc vào vật mang điện, da khô ráo, thương tích điện trở người đến 10.000 hay 100.000 ôm Nếu lớp sừng da thìđiện trở người khoảng 800 ữ 1000 ôm, hết lớp da điện trở người 600 ữ 800 ôm Điện trở người trị số cố định mà thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là: tình trạng da (da hay bẩn, khô hay ướt), chiều dày lớp sừng, diện tích áp suất tiếp xúc, điện áp, tần số dòng điện, trạng thái thần kinh người Nếu da người bị ướt hay có mồ hôi điện trở người giảm xuống Diện tích tiếp xúc lớn điện trở nhỏ, với điện áp 50 60V xem điện trở người tỷ lệ nghịch với diện tích tiếp xúc Khi áp suất tiếp xúc khoảng kG/cm2 trở lên, điện trở người tỷ lệ nghịch với áp suất tiếp xúc Khi dòng điện qua người tăng, da bị đốt nóng lên, người có mồ hôi, điện trở người giảm Thời gian tác dụng dòng điện lâu, điện trở người giảm xuống da bị nóng, mồ hôi nhiều biến đổi điện phân thể người Điện áp đặt vào người có ảnh hưởng nhiều đến điện trở người Khi điện áp tăng lên điện trở người giảm xuống tượng điện phân nói có tượng chọc thủng Với lớp da mỏng, tượng chọc thủng xuất điện áp 10 30V Nhưng nói chung ảnh hưởng điện áp thể rõ rệt ứng với trị số điện áp từ 250V trở lên 1.2.2 Trị số dòng điện qua người Như phân tích ta thấy rằng, nguy hiểm người dòng điện chạy qua người Qua kết phân tích tai nạn điện xảy thực tế rút tác dụng dòng điện thể người sau (bảng 1) Bảng 1-1 Dòng điện (mA) 0,6 ữ1,5 Tác dụng dòng điện thể người Dòng điện xoay chiều tần số 50 60 HZ Dòng điện chiều Bắt đầu thấy tê ngón tay Không có cảm giác 2ữ3 Ngón tay tê mạnh Không có cảm giác 5ữ7 Bắp thịt tay co lại rung Đau kim đâm thấy nóng 8ữ10 Tay khó rời vật mang điện Nóng tăng lên mạnh rời được, ngón tay, khớp tay, bàn tay cảm thấy đau 20ữ25 Tay rời vật mang điện, đau Nóng tăng lên bắt đầu có tăng lên khó thở tượng co quắp 50ữ80 Hô hấp bị tê liệt, tim đập mạnh 90ữ100 Rất nóng, bắp thịt co quắp, khó thở Hô hấp bị tê liệt, kéo dài giây tim Hô hấp bị tê liệt bị tê liệt ngừng đập Từ bảng 1-1 thấy rằng, với trị số dòng điện định, tác dụng vào thể người không thay đổi tần số 50 - 60 HZ, dòng điện xoay chiều an toàn người phải bé 10 mA, với dòng điện chiều phải bé 50 mA 1.2.3 Thời gian điện giật Khi thời gian dòng điện chạy qua người tăng lên, ảnh hưởng phát nóng, lớp sừng da bị chọc thủng làm cho điện trở người giảm xuống, dòng điện qua người tăng lên nguy hiểm Khi dòng điện qua người thời gian ngắn tính chất nguy hiểm phụ thuộc vào nhịp đập tim Mỗi chu kỳ co giãn tim kéo dài độ giây, chu kỳ có khoảng 0,1 giây tim nghỉ làm việc (giữa trạng thái co giãn) thời điểm tim nhạy cảm với dòng điện qua Nếu thời gian dòng điện qua người lớn giây trùng với thời điểm tim nghỉ nói Thí nghiệm cho thấy rằng, dù dòng điện lớn (gần 10A) qua người mà không gặp thời điểm nghỉ tim nguy hiểm Căn vào lý luận giải thích mạng điện cao áp 110 kV, 35 kV, 10 kV, kV, tai nạn điện gây dẫn đến trường hợp tim ngừng đập hay ngừng hô hấp Với điện áp cao, dòng điện xuất trước người chạm vào vật mang điện, nạn nhân chưa kịp chạm vào vật mang điện hồ quang phát sinh dòng điện qua lớn (có thể đến vài ampe) Dòng điện tác động mạnh vào người gây cho thể người phản xạ phòng thủ mãnh liệt Kết hồ quang bị dập tắt (hoặc chuyển sang phận dẫn điện bên cạnh), dòng điện tồn thời gian khoảng vài phần giây Với thời gian ngắn làm tim ngừng đập hay hô hấp bị tê liệt chỗ bị đốt cháy sinh lớp hữu cách điện thân người, lớp ngăn cách dòng điện qua người cách hiệu Tuy nhiên, ta không nên kết luận điện áp cao không nguy hiểm dòng điện qua người trong thời gian ngắn đốt cháy nghiêm trọng hay làm chết người 1.2.4 Đường dòng điện qua người Người ta đo phân lượng dòng điện qua tim để đánh giá mức độ nguy hiểm đường dòng điện qua người Phân lượng dòng điện qua tim theo đường dòng điện qua người cho bảng 1-2 Bảng 1-2 Đường dòng điện qua người Phân lượng dòng điện qua tim (%) Từ chân qua chân 0,4 Từ tay qua tay 3,3 Từ tay trái qua chân 3,7 Từ tay phải qua chân 6,7 Đường dòng điện từ chân qua chân nguy hiểm Song hốt hoảng, người ngã ra, mạch điện thay đổi chuyển thành trường hợp sau nguy hiểm 1.2.5 Tần số dòng điện Tần số dòng điện xoay chiều có ảnh hưởng nhiều đến tai nạn điện Qua nghiên cứu thấy rằng, với tần số 50 60 HZ nguy hiểm Tần số cao nguy hiểm Tần số 500.000 HZ không giật gây bỏng 1.2.6 Môi trường xung quanh Nhiệt độ đặc biệt độ ẩm có ảnh hưởng đến điện trở người vật cách điện, làm thay đổi dòng điện qua người 1-3 HIN TNG DềNG IN TN TRONG T IN P TIP XC, IN P BC 1.3.1 Hiện tượng dòng điện tản đất Trong tất thiết bị điện, phần có điện phận nối đất, phận người chạm vào ngăn cách với chất cách điện Khi lớp cách điện bị chọc thủng, phần mang điện tiếp xúc với phần nối đất có dòng điện từ mạng điện xuống đất qua chỗ nối đất Với giả thiết đất đồng đẳng hướng, dòng điện chạy đất phân bố đều, nghĩa mật độ dòng điện điểm cách chỗ dòng điện vào đất khoảng x tính công thức: J= Id 2x (1-1) : Iđ - dòng điện chỗ chạm đất, x khoảng cách tính từ chỗ chạm đất đến điểm xét Dòng điện đất gây nên điện trường xem Do đó, điện áp giáng lớp đất dày dx cách điểm chạm đất khoảng x tính theo công thức: dU = I d dx 2x (1-2) điện trở suất đất, m Từ suy điểm A cách điểm chạm đất khoảng x bằng: A = U A U = dU = x I d dx I d = x x 2x (1-3) Theo biểu thức (1-3) ta biểu diễn điện điểm xung quanh vật nối đất có dòng điện chạy vào đất hình 1- Càng xa vật nối đất, điện giảm Thực tế cho thấy, 68% điện áp rơi Utx phạm vi 1m, 24% từ 1m đến Uđ 10m, cách xa vật nối đất 20m thực tế không Ub Khi vào đất, dòng điện bị điện trở đất cản trở, điện trở gọi điện trở tản hay gọi tắt điện trở nối đất Điện trở nối đất điện trở khối đất tích 1/2 hình cầu có tâm chỗ nối đất, bán kính bằngg 20m Nếu bỏ qua điện trở nhỏ dây dẫn nối đất, điện trở nối đất tính sau: rd = Ud Id (1-4) 20m 20m Dòng điện tản đất Hình 1-4 Dòng điện phân tán đất Quan hệ điện điểm vùng có dòng điện chạy đất Trị số điện trở đất phụ thuộc vào chất đất thời gian đo 1.3.2 Điện áp tiếp xúc Khi người chạm vào vật mang điện, tay chân người có điện áp đặt vào người (xem hình 1-4), gọi điện áp tiếp xúc Dòng điện qua người trường hợp bằng: I ng = U ng Rng (1-5) Utx- điện áp tiếp xúc, Rng- điện trở người Càng đứng xa chỗ nối đất điện áp tiếp xúc lớn 1.3.3 Điện áp bước Nếu người vào vùng đất có dòng điện chạy qua hai chân người có điện áp, gọi điện áp bước Ub = 1- đó: Ub - điện áp bước, 1, chân thứ 1và chân thứ Từ hình vẽ 1-4 ta thấy rằng, vào gần vật nối đất điện áp bước lớn Dưới tác dụng điện áp bước, dòng điện qua người là: I ng = U ng Rng + Rch (1-6) Rch điện trở chân người Khi điện áp bước khoảng 100 đến 250V, bắp người bị co quắp, người bị ngã sơ đồ mạch điện thay đổi gây nguy hiểm cho người Để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người, xảy chạm đất cấm người đến gần chỗ chạm đất ữ 5m (đối với thiết bị nhà) ữ 10m thiết bị trời 1.3.4 Điện áp cho phép Như biết trên, tần số 50 - 60 HZ, trị số dòng điện xoay chiều an toàn người phải bé 10 mA, dòng điện chiều phải bé 50 mA Việc xác định trị số dòng điện qua người nhiều trường hợp không làm điện trở người đại lượng không cố định, thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố Do xác định giới hạn an toàn cho người không dựa vào dòng điện an toàn mà phải theo điện áp cho phép Dùng điện áp cho phép thuận lợi với mạng điện điện áp tương đối ổn định Điện áp cho phép (còn gọi điện áp an toàn) điện áp mà điều kiện làm việc người có chạm vào dòng điện qua người không vượt mức độ nguy hiểm đến tính mạng người Cần nhớ rằng, phương diện kỹ thuật người ta phân điện áp cao điện áp thấp, điện áp thấp nghĩa an toàn người Theo cách phân biệt trên, thiết bị điện áp thấp thiết bị mà điện áp dây hệ thống đất bé 250 V Thực tế cho thấy, điện áp máy hàn bé 65 V có tượng điện giật chết người

Ngày đăng: 28/12/2015, 19:46

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan