Để sử dụng: Tháo chốt an toàn sau đó (với loại bình AB, bình bột phải dốc
ngược bình lắc vài cái) hướng vòi vào nơi cần phun, bóp cò (mở khóa van)
để chất dập cháy phun ra.
o Phương tiện báo hiệu.
o Thiết bị cứu nạn.
o Khí tài chữa cháy
− Sơ cứu nạn nhân bỏng:
o Cần thực hiện nhanh chóng.
o Bỏng axit hoặc bazơ phải dùng nước sạch rửa
o Không cần thay quần áo nếu bị bỏng nặng, bôi thuốc chống bỏng,
chống nhiễm trùng
o Yêu cầu nạn nhân không cử động nhiều, nằm ở trạng thái thoải mái.
o Nhanh chóng đưa đi cấp cứu tại bệnh viện.
78 trang |
Chia sẻ: nguyenlam99 | Lượt xem: 900 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng An toàn công nghệp và thiết kế xưởng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
+ Màn chắn
+ Các phương tiện bảo hộ phụ trợ
+ Thời gian và khoảng cách an toàn
+ Chống ảnh hưởng của tia laser
THÁI NGUYÊN 7-2013 35
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Chương 5. Kỹ thuật an toàn điện
5.1 Tác động của dòng điện với cơ thể người.
+ Thống kê tai nạn điện
Dạng
chấn
thương
% Trình độ nạn nhân %
Môi
trường
lao động
% Địa điểm
Chấn
thương 36 Đủ trình độ 50
Lắp đặt,
hiệu
chỉnh
23 Xưởng 45
Bỏng 42 Thiếu trình độ 20 Sửa chữa 47 Công trường 10
Điện giật 32 Không liên quan đến điện 30
Việc
khác 30 Nơi khác 43
Những người có trình độ hiểu biết về điện thường phải tiếp xúc nhiều với thiết bị
điện nên xác suất bị tai nạn cao hơn.
+ Tác động của dòng điện có thể dẫn đến ngừng hoạt động của các hệ
thống tuần hoàn máu, hệ thống hô hấp và hệ thần kinh. Điều đó
thường dẫn đến tử vong.
+ Chết sinh học và chết lâm sàng: Chết sinh học là chết thực không còn
khả năng cứu vãn. Chết lâm sàng là quá trình quá độ sống tới chết;
xuất hiện từ thời điểm ngừng hoạt động của tim và phổi. Người đang
trong tình trạng chết lâm sàng mất hết các dấu hiệu của sự sống:
ngừng thở, tim ngừng đập, đồng tử mắt dãn, không phản ứng. Tuy
nhiên sự sống chưa hoàn toàn tắt hẳn còn có thể cứu được. Thời gian
chết lâm sàng vài phút 4-7 phút, của người lớn kéo dài hơn của trẻ
em.
+ Các nguyên nhân dẫn đến tử vong do dòng điện: 1 hoặc cả 2, 3 khả
năng sau: tử vong do ngừng hệ thống hô hấp, do ngừng hệ thống tuần
hoàn, do sốc điện. Sốc điện là sự phản ứng phản xạ thần kinh nặng
của cơ thể khi có sự kích thích mạnh của dòng điện dẫn đến rối loạn
các hệ thống tuần hoàn hô hấp và các quá trình trao đổi chất. Trạng
thái sốc điện từ vài phút đến vài ngày.
+ Các tình huống dẫn đến tai nạn điện: Tiếp xúc trực tiếp, gián tiếp,
điện cao áp, điện áp bước,...
+ Các loại chấn thương do dòng điện gây ra:
− Bỏng điện: Là dạng chấn thương nguy hiểm trầm trọng. Vết bỏng
xuất hiện tại vị trí của cơ thể tiếp xúc với phần kim loại dẫn điện
THÁI NGUYÊN 7-2013 36
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
hoặc hồ quang điện. Vết thương bỏng điện khó chữa hơn so với
các vết bỏng nhiệt khác.
− Bỏng mạ kim: Thể hiện trên vết bỏng các các phần tử kim loại cực
nhỏ, bị nóng chảy dưới tác động của hồ quang điện. Nạn nhân rất
khó chịu vì sự căng da do có sự hiện diện của vật lạ và chịu đau
đớn từ vết bỏng do kim loại nóng chảy gây ra. Hiện tưởng bỏng
mạ kim chiếm 10% trong số các nạn nhân.
− Chấn thương cơ học: xuất hiện do kết quả của sự co rút cơ một
cách đột ngột và mãnh liệt dưới tác động của dòng điện chạy qua
cơ thể người. Kết quả dẫn đến sự đứt da đứt mạch máu, mô thần
kinh, trẹo hoặc gẫy xương.
− Lóa điện: Hiện tượng viêm màng mắt do tác động của tia tử ngoại
mạnh gây nên sự biến đổi hoá học của các tế bào, hiện tượng phát
xạ tia tử ngoại xuất hiện khi tiếp xúc với hồ quang điện mà không
có bảo vệ.
− Dấu điện: Sự xuất hiện vết nâu hay vàng nhạt hình tròn hay ô van
lõm sâu ở giữa đôi khi ở dạng trầy da, dập thương, mụn cơm, xuất
huyết da, chai da. Dấu điện không nguy hiểm chiếm khoảng 20%
nạn nhân vì điện.
+ Sự tác động ban đầu của dòng điện đến cơ thể phụ thuộc:
− Loại dòng điện
− Tần số dòng điện
− Cường độ dòng điện
Ảnh hưởng của cường độ dòng điện xoay chiều đi qua cơ thể người
1A
75mA
30mA
10mA
0.5mA
Tim ngừng đập
Ngưỡng co cơ tim
Ngưỡng tê liệt hệ thống hô h
ấp
Ngưỡng co cơ bất khả hồi
Ngưỡng cảm giác nhẹ
130mA
Không xác định
2mA
Ngưỡng rối loạn nhịp tim
Ngưỡng co cơ bất khả hồi
Ngưỡng cảm nhận
THÁI NGUYÊN 7-2013 37
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
− Thời gian tác động của dòng điện
Thời gian tác động càng dài càng nguy hiểm.
− Điện trở cơ thể người
Điện trở da (tay)
Điện trở nội tạng
cơ thể
Điện trở da (chân)
− Điện áp tiếp xúc
Tỷ lệ tổn thương không phụ thuộc tuyến tính vào giá trị điện áp. Điện áp an
toàn 12V-24V. Tuy nhiên có thể nói không tồn tại 1 điện áp an toàn tuyệt đối.
− Đường đi của dòng điện
Trên đường đi của dòng điện mà có các cơ quan quan trọng như tim, phổi,
não,... thì sự nguy hiểm sẽ càng lớn vì chúng chịu tác động trực tiếp của dòng
điện.
− Trạng thái sức khoẻ và tâm lý
Người khoẻ mạnh sẽ chịu ảnh hưởng cuả dòng điện ít hơn người ốm yếu
dênsức khoẻ, trạng thái tâm lý cũng có ảnh hưởng đến điện trở của người.
− Trình độ học vấn
Người có kiến thức về điện, an toàn điện sẽ thường chịu hậu quả ít hơn so với
người không có kiến thức và không am hiểu do kém bình tĩnh, xử lý không
chính xác đúng đắn như người có kiến thức.
+ Cấp cứu nạn nhân bị điện giật:
Tỷ lệ nạn nhân được cứu sống phụ thuộc rất nhiều vào thời gian sơ cứu theo số
liệu thống kê
Thời gian (phút) 1 2 3 4 5 6
Tỷ lệ cứu sống % 98 90 70 50 25 10
+ Giải phóng khỏi nguồn điện
o Giải phóng khỏi nguồn hạ áp: Tận dụng các vật cách điện đủ để
cách ly điện áp như gỗ khô, sách báo khô, túi nilon, vải khô,...để
ngăn cách với người bị nạn để tách họ ra khỏi nguồn, tắt cầu dao
chung.
THÁI NGUYÊN 7-2013 38
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
o Với mạng điện cao áp: Nhất thiết phải có các dụng cụ chuyên dùng
hoặc làm ngắn mạch để tắt nguồn.
+ Gọi bác sĩ, xe cấp cứu
+ Sơ cứu
o Nếu nạn nhân chưa mất tri giác tim còn đập, còn thở. Để nạn nhân
nằm yên tĩnh, nới rộng quần áo, cho ngửi amoniac.
o Nếu nạn nhân bất tỉnh nhân sự, tim ngừng đập, toàn thân co giật:
Đưa đến chỗ thoáng mát, nới lỏng quần áo, moi miệng xem có
vướng? kết hợp hà hơi thổi ngạt, ấn lồng ngực cho đến khi nhân
viên y tế đến. Chỉ có nhân viên y tế mới có thể khẳng định nạn nhân
còn sống không.
+ Hô hấp nhân tạo
5.2 Phân tích an toàn trong các mạng điện.
+ Phân tích an toàn điện là xác định và đánh giá dòng điện chạy qua cơ thể
người khi họ tiếp xúc với các phần tử mang điện.
+ Tất cả các trường hợp thương tổn vì điện là do dòng điện chạy qua cơ thể
người gây nên.
+ Điện áp giữa hai điểm của mạng điện mà nạn nhân đồng thời chạm phải gọi là
điện áp tiếp xúc. Mức độ nguy hiểm của sự tiếp xúc này phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố, sơ đồ mạch vòng nơi dòng điện chạy qua cơ thể người, điện áp
mạng, mức độ cách điện của các phần tử mang điện so với đất, sơ đồ của chính
mạng điện và chế độ trung tính của nó (trong thực tế thường sử dụng các loại
mạng điện 1 pha 1 dây, 1 pha 2 dây, 3 pha 4 dây trung tính nối đất và 3 pha 3
dây trung tính cách ly. Hai dạng tiếp xúc điện:
o Tiếp xúc trực tiếp:
− Chạm đồng thời vào hai pha của mạng điện
− Chạm đồng thời 1 pha và 1 dây trung tính
− Chạm vào 1 dây pha của mạng điện
− Chạm vào 1 dây nguội của mạng điện đơn giản.
o Tiếp xúc gián tiếp:
− Chạm vào vỏ thiết bị khi xảy ra chạm mass.
− Rơi vào vùng có điện áp bước.
Chế độ trung tính và chế độ nối đất:
Trung tính: (Neutral) điểm nối chung của 3 cuộn dây máy phát và máy biến áp ở
sơ đồ đấu hình sao. Có 3 chế độ trung tính:
+ Trung tính cách ly với đất.
+ trung tính nối đất và
THÁI NGUYÊN 7-2013 39
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
+ trung tính nối đất qua điện trở.
Để bảo vệ an toàn khi tiếp xúc với thiết bị các phần tử kim loại binhg thường
không mang điện được nối đất gọi là nối đất bảo vệ. Các phần tử kim loại bình
thường không mang điện cũng có thể được nối dây trung tính để tăng cường sự
bảo vệ. Theo tiêu chuẩn quốc tế IEC 364-3/VĐE 0100 có các dạng sơ đồ nối dây
trung tính và nối đất như sau:
Chế độ nối trung tính và nối đất Giải thích ký hiệu
Sơ đồ TN
Theo sơ đồ này điểm trung tính được
nối đất, vỏ thiết bị được nối với dây
trung tính.
T: Terrene Nối đất trực tiếp
N: Neutral Nối vỏ thiết bị với dây
không trong hệ trung tính nối đất
PE: Protect Earth Dây nối đất bảo vệ
L1L2L3: các dây pha
Sơ đồ TT
Theo sơ đồ TTcả điểm trung tính và vỏ
thiết bị đều được nối đất, các hệ thống
nối đất độc lập với nhau.
T thứ nhất: Nối điểm trung tính của
nguồn
T thứ 2: Nối vỏ thiết bị với hệ thống
nối đất độc lập với hệ thống nối đất của
nguồn
Sơ đồ IT
I: Isolation: trung tính được cách ly với
đất hoặc nối đất qua điện trở
T: Nối vỏ thiết bị với đất độc lập với hệ
thống nối đất của nguồn.
1-Dây nối đất 2-Vỏ thiết bị 3-điện trở.
THÁI NGUYÊN 7-2013 40
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
− Sơ đồ 4 dây trung tính nối đất có ưu thế kinh tế hơn so với sơ đồ 3 dây vì cho
phép sử dụng cả hai loại điện áp dây và điện áp pha. Sơ đồ 4 dây có thể cung
cấp cho các thiết bị động lực và thiết bị chiếu sáng.
− Sơ đồ 3 dây chỉ có thể cung cấp cho các thiết bị động lực vì các thiết bị chiếu
sáng chủ yếu chỉ cung cấp bởi điện áp pha.
Với sơ đồ IT: Khi xảy ra sự cố chạm mass thứ nhất thì giá trị dòng điện qua vỏ
thiết bị rất nhỏ và mạch điện vẫn có thể làm việc bình trường trong một khoảng
thời gian nhất định, nếu có chạm vào vỏ máy thì cũng không nguy hiểm đáng kể
vì giá trị điện áp tiếp xúc nhỏ (trừ trường hợp nếu điện dung của đường dây lớn).
Nhưng khi đó điện áp hai pha không bị sự cố tăng lên căn 3 (≈1.7) lần tức là
chuyển thành điện áp dây. Điều này đòi hỏi phải tăng vốn đầu tư vì cách điện
của mạng điện trung tính cách ly phải được tính với điện áp dây. Khi có sự cố
chạm mass thì sẽ dẫn đến sự nguy hiểm thực sự. Do đó phải nhanh chóng khắc
phục sự cố thứ nhất để không cho trường hợp thứ hai xảy ra.
Với sơ đồ TN và TT: Khi xảy ra sự cố chạm mass, điện áp tiếp xúc đạt giá trị
rất lớn nên rất nguy hiểm. Để bảo vệ an toàn thiết bị cần phải được cắt ra khỏi
nguồn.
SO SÁNH:
Ở chế độ sự cố mạng điện có trung tính nối đất ít nguy hiểm hơn so với mạng
điện có trung tính cách ly vì điện áp của các pha lành không tăng nhiều như ở
trường hợp mạng điện trung tính cách ly. Nhược điểm của mạng trung tính cách
ly là khả năng nguy hiểm do dòng điện dung khi chiều dài đường dây lớn trong
khi nguy hiểm này đối với mạng trung tính nối đất thì không có.
Ở mạng trung tính nối đất có trang bị bảo vệ nối dây trung tính, khi có ngắn
mạch chạm mass, thiết bị sẽ bị cắt khỏi nguồn. Do ảnh hưởng của dòng ngắn
mạch lớn nguy cơ gây cháy và quá nhiệt lớn, làm ảnh hưởng đáng kể đến tình
trạng của cách điện. Nếu việc lựa chọn dòng điện cắt không hợp lý có thể dẫn
đến nguy hiểm do hoả hoạn.
Mạng điện trung tính cách ly được áp dụng khi có sự cung cấp điện ổn định theo
thời gian nếu có khả năng đáp ứng được mức độ cách điện cao chiều dài đường
dây không lớn nguy cơ tiếp xúc một pha cao.
Mạng điện trung tính nối đất áp dụng khi có khó khăn trong việc đảm bảo mức
cách điện cao do độ ẩm, môi trường có hại mạng điện có chiều dài lớn, mạng
điện sử dụng cho hai cấp điện áp pha và điện áp dây.
THÁI NGUYÊN 7-2013 41
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
So sánh các sơ đồ nối đất và trung tính
Chỉ
tiêu TN TT IT
Sơ đồ
nối
Trung tính nguồn được
nối đất, vỏ thiết bị nối
với dây 0.
Cả điểm trung tính
nguồn và vỏ thiết bị
đều nối đất
Điểm trung tính của
nguồn cách ly hoặc nối
đất qua điện trở, vỏ
thiết bị nối đất
Nguyên
lý
Điện áp tiếp xúc sẽ
được hạn chế bởi điện
trở nhỏ của hệ thống
nối đất nên đảm bảo an
toàn khi có sự tiếp xúc
Dòng điện sự cố
chạy trong mạch
vòng gồm nối đất
nguồn và nối đất
thiết bị bảo vệ.
Ở lần sự cố chạm mas
đầu tiên điện áp tiếp
xúc không gây nguy
hiểm. Khi có sự cố thứ
2 dòng điện có giá trị
lớn và bảo vệ được
thực hiện như với sơ
đồ TN
Điều
kiện
Dòng sự cố lớn hơn
dòng khởi động của
bảo vệ ứng với thời
gian cắt tiêu chuẩn
Ik>Ia
Utx<Ucp
Vỏ của tất cả các
thiết bị bảo vệ bởi
một RCD cần được
nối đất với cùng một
hệ thống
Utx: U tiếp xúc
Ucp: U cho phép
Ưu
điểm
Khi có ngắn mạch
chạm mass nguồn sẽ
ngắt
Cắt ngay lần sự cố
đầu tiên
Không cần có nhân
viên trình độ cao
Mở rộng và phát
triển thiết bị dễ dàng
Lý tưởng với điện
trở nối đất xấu
Cấp điện ổn định
Ở chế độ sự cố lần đầu
ít nguy hiểm hơn
Nhược
điểm
Dòng ngắn mạch lớn
Cần tính toán và hiệu
chỉnh chính xác hệ
thống nối đất
Khi phát triển cần tính
toán lại
Cung cấp điện
không liên tục
Cần phải đi kèm
thiết bị tự động cắt
bảo vệ tốn kém
Điện áp pha lành tăng
cao, yêu cầu cách điện
lớn
Có nguy hiểm do dòng
điện dung
Cần có chuyên gia xử
lý sự cố nhanh chóng
THÁI NGUYÊN 7-2013 42
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Cần có thiết bị giám
sát cách điện thường
xuyên
Phạm
vi áp
dụng
Áp dụng ở những nơi
khó khăn về cách điện,
tổng chiều dài đường
dây mạng điện lớn, sử
dụng 2 cấp điện áp
Mạng điện sinh hoạt
hạ áp
Ở những nơi cần cung
cấp điện ổn định, mạng
điện có tổng chiều dài
đường dây không lớn,
nguy cơ tiếp xúc 1 pha
cao.
Tiếp xúc trực tiếp Tiếp xúc gián tiếp
Chạm một cực Chạm hai cực
Dây nguội Dây pha
M
ạn
g
ha
i d
ây
M
ạn
g
4
dâ
y
C
hế
đ
ộ
IT
C
hế
đ
ộ
TN
v
à
TT
Sự cố hỏng cách
điện thứ nhất
Sự cố hỏng cách
điện thứ hai
Chế độ IT Chế độ TT và TN
Không nguy
hiểm lắm aa
Nguy hiểm
a
Khá nguy hiểm
Tất cả các chế
độ TT, TN, IT
Phân tích an toàn của mạng điện
CÁC TRƯỜNG HỢP TIẾP XÚC
• Chạm 2 cực của mạng điện xoay chiều 3 pha
− Chạm vào 2 dây pha
− Chạm vào 1 dây pha và 1 dây trung tính
• Chạm 1 dây pha của mạng xoay chiều trung tính nối đất
• Chạm 1 dây pha của mạng xoay chiều 3 pha trung tính cách ly
− Chế độ bình thường, bỏ qua điện dung
− Chế độ bình thường, có tính đến điện dung
− Chế độ sự cố.
THÁI NGUYÊN 7-2013 43
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
• Chạm 1 dây của mạng điện 2 dây có trung tính cách ly
Trong mạng điện này tuy đường dây được cách điện với đất nhưng luôn tồn tại 1
dòng điện rò từ đường dây xuống đất qua điện trở cách điển R1 và R2.
Giả sử R1 = R2 = Rcd.
• Chạm vào dây nguội của mạng điện 2 dây có trung tính nối đất
• Mạng điện có điện dung lớn
Mạng điện này thường là loại mạng điện cao áp hoặc đường dây cáp. Ở các
mạng này mặc dù đã được cắt nguồn nhưng sự có mặt của điện dung tạo nên
điện áp dư, khi đó chạm vào dây dẫn vẫn có thể nguy hiểm.
Giả sử điện dung giữa các dây dẫn với đất là như nhau: C11=C22.
Dòng điện chạy qua cơ thể người khi chạm vào 1 cực dây dẫn mới cắt nguồn là
)2(
1
0 1112
2
CCR
ng
ng
nge
R
UI +
−
=
Dòng điện chạy qua người khi chạm vào hai cực là
12
1
0 CR
ng
ng
nge
R
UI
−
=
trong đó:
U0 là điện áp tàn dư sau khi cắt nguồn
C12 điện dung giữa các dây dẫn.
SỰ NGUY HIỂM CỦA TIẾP XÚC GIÁN TIẾP
• Trong sơ đồ TT
Rc = 5Ω
Rb =
40Ω Ra =
20Ω
Giá trị dòng điện khi có ngắn mạch chạm mass 1 pha
THÁI NGUYÊN 7-2013 44
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
txddn
ph
d RRR
U
I ++= (A)
trong đó:
Uph là điện áp pha V
Rdn là điện trở của hệ thống nối đất nguồn Ω
Rd điện trở của hệ thống nối đất bảo vệ của thiết bị Ω
Rtx điện trở tiếp xúc tại nơi xảy ra ngắn mạch Ω
Với trường hợp tiếp xúc trực tiếp Rtx = 0.
Điện áp tiếp xúc
Utx = Id*Rd
Ví dụ: Rdn = 10Ω Rd = 30Ω Rtx = 5Ω
Giá trị dòng điện chạy trong đất khi có sự cố chạm mass sẽ là
A
RRR
U
I
txddn
ph
d 98.453010
220 =++=++=
Giá trị điện áp tiếp xúc
Utx = Id*Rd = 4.98*30=146.67V
• Trong sơ đồ TN
Trong sơ đồ này tất cả các bộ phận vỏ, bệ máy được nối đất qua dây trung tính
(neutral). Trong tất cả các sơ đồ của hệ thống TN khi cách điện bị hỏng sẽ dẫn
đến sự cố ngắn mạch giữa dây pha và dây trung tính, dòng ngắn mạch có thể đạt
giá trị lớn dẫn đến tác động của rơle dòng điện cực đại nhưng cũng có thể dẫn
THÁI NGUYÊN 7-2013 45
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
đến sự xuất hiện điện áp tiếp xúc tại điểm cách điện bị hỏng, vượt quá 50% giá
trị điện áp giữa dây pha và dây trung tính trong thời gian ngắn.
Trong thực tế, hệ thống tiếp địa chung thường được đặt sau mỗi khoảng chiều
dài của dây bảo vệ (PE hoặc PEN) của mạch, còn các thiết bị dùg điện thường có
yêu cầu đặt tiếp địa ngay trên đầu vào.
Ở các thiết bị lớn thường đặt thêm các tiếp địa phụ, phân bố trên toàn lãnh thổ,
sao cho có thể giảm đến mức tối đa điện áp tiếp xúc. Ở các nhà cao tầng nối bảo
vệ được thực hiện đối với mỗi tầng.
• Trong sơ đồ IT
Trong sơ đồ này điểm trung tính của nguồn được cách điện với đất hoặc nối đất
qua điện trở lớn. Tất cả các vỏ, bệ máycủa thiết bị được nối với hệ thống tiếp địa
bảo vệ. Với sơ đồ này sự ngắn mạch chạm mass một pha thường không gây nguy
hiểm nhưng khi có thêm sự cố ngắn mạch chạm mass thứ hai thì sự việc sẽ trở
nên tồi tệ hơn.
− Sự cố ngắn mạch chạm mass 1 pha thứ nhất
Ở trường hợp mạng điện làm việc bình thường dòng điện dung (dòng rò) chạy
xuống đất được xác định theo biểu thức
fd
ph
d ZR
U
I +=
Zf điện trở cách điện giữa pha với đất xác định theo biểu thức
CCfC
Z f *942
1
**2*3
1
**3
1 === πϖ
C là điện dung giữa dây pha với đất tính bằng fara (F)
Do giá trị điện trở nối đất Rd rất nhỏ so với điện trở cách điện Zf nên có thể coi
THÁI NGUYÊN 7-2013 46
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
f
ph
d Z
U
I ≈
Khi xảy ra sự cố chạm mass 1 pha do điện áp của các pha lành tăng lên 3 lần
nên dòng điện cũng tương ứng tăng lên 3 lần .
I'd = 3 *Id
giá trị điện áp tiếp xúc khi chạm vào vỏ thiết bị
Utx = I'd * Rd
Rd điện trở của hệ thống nối đất bảo vệ của thiết bị.
Có thể thấy do giá trị của dòng ngắn mạch chạm đất nhỏ nên giá trị của điện áp
tiếp xúc hầu như không gây nguy hiểm gì. Tuy nhiên trong những trường hợp
này vẫn phải thường xuyên giám sát mức cách điện và phải đưa tín hiệu cảnh
báo bằng còi hoặc đèn nháy đồng thời nhanh chóng khắc phục sự cố.
Như vậy khi có sự cố ngắn mạch thứ nhất mạng điện không bị cắt, sự cung cấp
điện vẫn diễn ra liên tục. Đó chính là ưu thế của loại sơ đồ có trung tính cách ly.
− Sự cố ngắn mạch chạm đất thứ 2
Khi xảy ra sự cố chạm đất thứ hai thì dòng điện ngắn mạch chạm mass sẽ trở
thành dòng ngắn mạch giữa các pha nên có giá trị đủ lớn dẫn đến tác động của
rơle dòng điện cực đại cắt mạch bằng máy hoặc cầu chảy.
SỰ NGUY HIỂM CỦA ĐIỆN ÁP BƯỚC
Khi có dòng điện chạy trong đất, trong vùng lãnh thổ có bán kính khoảng 20 m
sẽ hình thành 1 điện thế có thể gây nguy hiểm chết người
r
I d
π
ρϕ
2
=
trong đó Id dòng điện chạy trong đất (A)
THÁI NGUYÊN 7-2013 47
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
ϕ-điện trở suất của đất tức là điện trở của 1m3 đất phụ thuộc vào loại đất ϕ.m
r-khoảng cách từ đầu dây tiếp xúc với đất đến điểm xét.
Điện áp bước là hiệu điện thế giữa hai điểm cách nhau 1 khoảng 0.7 đến 0.8 cm
bằng 1 bước chân trên mặt đất trong vùng có dòng điện ngắn mạch chạy xuống
đất ở trong phạm vi bán kính dưới 20m do cách điện bị chọc thủng hoặc khi dây
dẫn bị đứt rơi xuống. Giá trị điện áp bước lớn nhất khi nạn nhân đi sát ngay chỗ
đầu dây tiếp xúc với đất và giảm dần theo độ xa.
Gía trị điện áp bước được xác định
21
21 22 r
I
r
I
U ddb π
ρ
π
ρϕϕ −=−=
ϕ1ϕ2 điện thế tại điểm cách đầu dây tiếp xúc một khoảng r1 và r2
21
12
2
)(
rr
rrI
U db π
ρ −=
dòng điện chạy qua người
gng
b
ng RR
UI
2+= ; Rg là điện trở giầy
Dưới tác dụng của điện áp bước, nạn nhân có thể bị co cơ chân, ngã và mạch
vòng điện có thể chạy qua người, gây nguy hiểm cho tính mạng. Để thoát khỏi
tốt nhất là nhảy lò cò hoặc di chuyển với bước ngắn nhất có thể.
5.3 Bảo vệ chống tiếp xúc điện.
+ Khoảng cách tiếp cận tối thiểu: là khoảng cách tối thiểu đảm bảo an toàn khi
có sự tiếp cận đến vật dẫn trần mang điện.
+ Khoảng cách giới hạn từ phần tử mang điện đến các vật xung quanh: được
xác định phụ thuộc vào cấp điện áp
Un kV 250
Ibv m 0.3 2 3 4
Khu vực làm việc là khu vực mà nhân viên thao tác vận hành, thao diễn với các
dụng cụ, thiết bị và vật liệu mà họ được trang bị. Khu vực này phải được giới
hạn bởi các cọc tiêu và chỉ cho phép những người được giao nhiệm vụ có mặt để
thực hiện các công việc cần thiết.
− Cọc tiêu: Là vật liệu dùng để giới hạn vùng làm việc, đôi khi có sự
hỗ trợ của các vật thể khác như lá cờ đuôi nheo, lưới,...
− Barrie: Vật chắn được thiết kế để ngăn ngừa sự tiếp cận hoặc tiếp
xúc với vật dẫn cũng có thể được dùng để giới hạn vùng làm việc.
− Hộp bảo vệ: Thiết bị được tạo bởi vỏ cách điện bao quanh các phần
tử mang điện áp, áp dụng trong trường hợp môi trường nguy hiểm.
THÁI NGUYÊN 7-2013 48
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Nhóm Ký hiệu Sử dụng
0 Thiết bị có cách điện làm việc, không có các phần tử để nối đất và không thuộc nhóm II và III
I
Thiết bị có cách điện làm việc và phần tử để nối đất. Dây dẫn
để nối với nguồn cung cấp phải có sợi nối đất và cực tiếp xúc
với đất, có ký hiệu PE (dây vàng vằn xanh lá cây)
II
Thiết bị cho phép bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp bởi các
phần tử có cách điện đôi hoặc có cách điện tăng cường.
III
Thiết bị để làm việc ở cấp điện áp thấp, không có mạch điện
ngoài cũng như mạch điện trong mà làm việc ở cấp điện áp
khác.
Phân loại các biện pháp bảo vệ tránh tai nạn điện giật
Bảo vệ chống điện giật
Nhiệm vụ của nhà chế tạo Nhiệm vụ của người sử dụng
Bảo vệ
tổng hợp
Bảo vệ
nội tại
Bảo vệ
tập thể
Đào
tạo
Hướng dẫn
sử dụng
Bảo vệ
cá nhân
Tự
động
cắt bảo
Nối dây
trung
tính
Nối đất
bảo vệ
Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp
Nguồn
điện áp
thấp
Ngăn
cách
bảo vệ
Cản trở Khoảng
cách an
toàn
Bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp
Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp các phần tử mang điện
Là áp dụng các biện pháp để bảo vệ người, vật nuôi tránh nguy hiểm do tiếp xúc
với các phần tử mang điện. Việc bảo vệ có thể thực hiện bằng nhiều biện pháp.
Các biện pháp cơ bản:
− Tạo khoảng cách.
THÁI NGUYÊN 7-2013 49
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
− Ngăn cản sự tiếp xúc.
− Cách điện tăng cường.
Bảo vệ
phụ trợ
Từng phần
hoặc có giới
hạn
Điện áp rất thấp
Rơ le RCD có độ
nhạy cao
Khu vực chỉ có
những người có
chuyên môn
Bảo vệ chống
tiếp xúc vô tình
Máy biến áp cách ly
Rào ngăn hoặc
hộp bảo vệ
Cách điện đúp
hoặc tăng cường
Bảo vệ hoàn toàn
Sử dụng các thiết
bị cản trở, màn
chắn, nắp đậy tủ
Khoảng cách an toàn
Bảo vệ tránh
tiếp xúc trực
tiếp
Khoảng cách an toàn:
Khoảng cách tiếp cận tối thiểu d là tổng khoảng cách điện áp dU và khoảng
cách bảo vệ dbv
d=dU +dbv
dU = 0.005Un m Un là điện áp định mức của mạng điện
dbv
Nếu làm tròn với mạng hạ áp thì dU = 0 với mạng cao áp dU =0.1m
Với mạng 1 chiều cao áp dưới 1.5kV thì dU = 0. Với điện áp cao hơn thì tính
như với mạng xoay chiều.
Với mạng hạ áp dbv = 0.3 m
với mạng cao áp dbv = 0.5 m
THÁI NGUYÊN 7-2013 50
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Biện pháp cản trở: Sử dụng khoá liên động: khi mở tủ điện mạch điện sẽ tự
động cắt khỏi nguồn.
Biện pháp ngăn cách bảo vệ:
Sử dụng cách điện 2 lớp, vỏ cách điện, đặt rào ngăn bố trí để các thiết bị không
thể với tới được.
Bảo vệ chống tiếp xúc gián tiếp
Nguyên nhân gây rò điện tạo nguy cơ tiếp xúc gián tiếp:
− Thiếu sự chăm sóc thường xuyên
− Không thận trọng.
− Hao mòn cách điện, ...
ng
ph
ng R
U
I =
Nếu Rngười = 2kΩ Ing =230/2 = 115 mA. Dòng điện này là nguy hiểm với con
người.
Giải pháp thực hiện:
− Nối đất tất cả vỏ thiết bị và tạo hệ thống cân bằng điện thế
− Tự động cắt nguồn của ngăn thiết bị có thể dẫn đến nguy hiểm do điện áp
tiếp xúc,
Bảo vệ chống tiếp xúc không cắt nguồn
− Sử dụng điện áp thấp: Không sử dụng loại tự ngẫu
− Mạch điện phân ly:
− Bố trí vùng cấm và rào ngăn.
− Sử dụng buồng đẳng thế: Các phần trong buồng được nối với nhau để không
có chênh lệch điện điện áp giữa hai điểm bấy kỳ.
• Các phương tiện an toàn điện:
Găng tay cách điện, mũ bảo hiểm, ủng cách điện, bộ chỉ điện áp, tiếp địa di
động, cọc tiêu biển báo.
THÁI NGUYÊN 7-2013 51
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
5.4 Bảo vệ nối đất.
• Khái niệm, định nghĩa:
+ Hệ thống nối đất: Tập hợp các cực tiếp địa và dây nối đất có nhiệm
vụ truyền dẫn dòng điện xuống đất. Hệ thống nối đất bao gồm nối
đất tự nhiên và nhân tạo.
+ Cực tiếp địa: Cọc bằng kim loại dạng tròn, ống hoặc thép góc dài 2-
30m đóng sâu trong đất. Các cọc này được nối với nhau bằng
phương pháp hàn.
+ Hệ thống nối đất tự nhiên: Hệ thống các thiết bị, công trình ngầm
bằng kim loại có sẵn trong lòng đất như các cầu kiện bê tông cốt
thép, các hệ thống dẫn bằng kim loại, vỏ cáp ngầm.
+ Hệ thống nối đất nhân tạo: Bao gồm các cực tiếp địa bằng thép hoặc
đồng, nối liên kết bởi các thanh giằng.
Hai loại nối đất:
+ Nối đất làm việc: Là hệ thống nối đất mà sự có mặt của nó là điều
kiện tối cần thiết để các thiết bị làm việc bình thường như nối đất
điểm trung tính của máy biến áp, nối đất các thiết bị chống sét vv...
+ Nối đất bảo vệ là Hệ thống nối đất với mục đích loại trừ nguy hiểm
khi có sự tiếp xúc với người và các phần tử nình thường không
mang điện nhưng có thể bị nhiễm điện bất ngờ do những nguyên
nhân nào đó. Ví dụ nối đất vỏ máy, khung máy, vỏ thiết bị...
• Đặc điểm của quá trình phân tán dòng điện trong đất
Mật độ dòng điện đi vào đất là mật độ dòng điện tính trên một đơn vị diện tích
của nửa bề mặt hình cầu Sc/2 được tính theo biểu thức
22 2
2
2
c
dd
c
d
r
I
D
I
S
JJ ππ === A/m
2
rc là bán kính tiếp địa
Ở 1 điểm cách tiếp địa 1 khoảng x, mật độ dòng điện sẽ là
22 r
I
J dx π= A/m
2
Cường độ điện trường tại điểm này
Ex=Jxρ = 22 r
I d
π V/m
trong đó
Id dòng điện chạy trong đất A
ρ điện trở suất của đất Ω.m
độ rơi điện áp trong dải đất dx là: xxx dEd =ϕ
THÁI NGUYÊN 7-2013 52
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Điện thế tại điểm xét có dạng phương trình hypecbol
∫∫ ∞∞ ===
x
d
x
d
xx r
I
x
dxId ππ
ρϕϕ
22 2
Giá trị điện thế cực đại trên cực tiếp địa ứng với bán kính của cực tiếp địa rc
được xác định
r
I d
πϕ 2max =
Vùng đất cách cực tiếp địa 20m trở lên được coi là vùng điện thế zero có ϕ = 0
Với OM<ON O là tâm điểm dòng điện tiếp xúc thì
UtxM=ϕmax-ϕM
UtxN=ϕmax-ϕN
Nếu N nằm cách tâm 20m thì ϕ N= 0 và khi đó điện áp tiếp xúc sẽ lớn nhất
Như vậy:
Khi người ở càng gần vị trí nơi tiếp địa thì điện áp bước sẽ càng cao
Người ở vị trí càng gần tiếp địa thì chạm vào thiết bị thì điện áp tiếp xúc sẽ nhỏ
hơn với vị trí xa.
• Vai trò của bảo vệ nối đất
Id
Rd
Ing
Rng
Rdn
Rph
Rdn
Rd
Rph
Rdn
Rtd
Rng
`
THÁI NGUYÊN 7-2013 53
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Khi có ngắn mạch chạm mass sẽ có dòng điện sự cố chạy trong mạch kín Id xác
định theo biểu thức
phdntd
ph
d RRR
U
I ++=
trong đó
Uph là điện áp pha V
Rtd điện trở tương đương
dng
dng
td RR
RR
R +=
Rng điện trở cơ thể người Ω
Rd điện trở hệ thống nối đất bảo vệ
Rdn điện trở hệ thống nối đất nguồn
Rph điện trở dây pha
giá trị điện áp đặt trên cơ thể người là
Utx = Id.Rtd
dòng điện chạy qua cơ thể người
Ing=Utx/Rng
Thay giá trị Utx vào và thực hiện biến đổi chúng ta có
dng
dd
ng
tdd
ng RR
RI
R
RII +==
Có nghĩa là: dòng điện chạy qua cơ thể người phụ thuộc vào điện trở của hệ
thống nối đất bảo vệ Rd. Trong thực tế cần tính toán sao cho Rd có giá trị đảm
bảo an toàn cho người vận hành.
• Cấu trúc của hệ thống nối đất
Hai kiểu nối đất
+ Nối đất ngoại biên và
+ Nối đất bao quanh: Ở loại nối đất bao quanh trường phân bố dòng
điện từ các cực tiếp địa đan vào nhau do đó điện thế tại điểm bất kỳ
trên mặt đất bên trong khung tiếp địa khá cao nhưng hiệu điện thế
giữa các điểm trên lãnh thổ bên trong khung của hệ thống nối đất lại
giảm do đó điện áp tiếp xúc sẽ không lớn.
Giá trị điện áp tiếp xúc trong trường hợp nối đất bao quanh nhỏ hơn so với
trường hợp nối đất ngoại biên do đó dòng điện chạy qua cơ thể người khi tiếp
xúc với vỏ bị nhiễm điện sẽ nhỏ hơn trường hợp nối đất ngoại biên.
THÁI NGUYÊN 7-2013 54
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Các thanh thép nối đất được nối theo kiểu mạng lưới để san bằng điện áp gọi
là nối đất đẳng thế.
• Tính toán nối đất
Tính toán nối đất theo điện trở nối đất yêu cầu
Tính toán với đất đồng nhất
1. Xác định điện trở yêu cầu của hệ thống nối đất
Giá trị điện trở nối đất phải đủ nhỏ cho điện áp tiếp xúc không vượt quá
giới hạn cho phép.
d
L
yc I
UR = Ω
Id dòng điện ngắn mạch trong đất A
UL điện áp tính toán có giá trị UL ≤ Ucp
Ucp giá trị điện áp tiếp xúc cho phép phụ thuộc vào thời gian cắt bảo vệ với
mạng điện áp cao áp Ucp = 250V. Nếu hệ thống nối đất được xây dựng chung
cho cả cao áp và hạ áp thì Ucp = 125V.
Nếu có sử dụng thiết bị tự động cắt bảo vệ thì giá trị của Ucp theo bảng
Điện áp tiếp xúc cho phép phụ thuộc vào thời gian cắt
tc 0.3 0.2 0.007 0.004
Ucp V 50-120 120-230 230-400 >400
Nếu dòng điện ngắn mạch chạy trong đất có giá trị lớn hơn 500A thì điện trở của
hệ thống nối đất Ryc ≤ 0.5 Ω.
Ryc tính ra không được lớn hơn 10Ω. Với các trạm biến áp tiêu thụ, giá trị điện
trở nối đất phụ thuộc công suất định mức của trạm.
Điện trở nối đất cho các khu nhà ở nằm trong giới hạn 4-30Ω, phụ thuộc điện áp
cung cấp. Với mạng điện 380/220V Rd ≤ 10 Ω.
2. Xác định điện trở nối đất nhân tạo
Có thể sử dụng các công trình ngầm như ống dẫn bằng kim loại các cấu kiện hệ
thống cốt thép vỏ cáp, nền móng để làm hệ thống nối đất; tuy nhiên cấm dùng
các đường ống dẫn nhiên liệu để làm hệ thống nối đất.
Giá trị điện trở của các công trình trên là nối đất tự nhiên, giá trị thực của nó đo
trực tiếp như đo tiếp địa. Nếu giá trị này ≤ Ryc thì không cần phải xây dựng thêm
hệ thống nhân tạo. Trong trường hợp ngược lại cần tiến hành xác định giá trị
điện trở tiếp địa nhân tạo
yctn
yctn
nt RR
RR
R −=
.
Ω.
Rtn là R tự nhiên
THÁI NGUYÊN 7-2013 55
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
3. Chọn điện cực tiếp địa và xác định điện trở của chúng
Điện cực tiếp địa làm bằng thép tròn, thép ống hoặc thép góc, được đóng sâu
trong đất và được nối liên kết với nhau bởi các thanh nối dẹt nằm ngang.
Điện trở của cọc tiếp địa phụ thuộc điện trở suất của đất và chiều dài của cọc.
Chỉ áp dụng cọc dài khi điện trở suất của đất suất của đất lớn.
Điện trở của một số dạng cọc tiếp địa cho trong bảng
Điện cực và đặc điểm Sơ đồ bố trí Biểu thức tính
Cọc bằng thép tròn
đường kính d chiều
dài l chôn thẳng đứng
cách mặt đất h (m).
Điện trở suất của đất ρ
(Ωm).
hl
hl
d
l
l
Rdc 7
74ln
2
12(ln
2 +
++= π
ρ
Cọc bằng thép tròn
đường kính d chiều
dài l chôn thẳng đứng
đầu trên sát mặt đất.
d
l
l
Rdc
4ln
2π
ρ=
Thanh ngang dẹt có bề
dài L rộng b nằm cách
mặt đất ở độ sâu h (m)
bh
L
L
Rnga
5.1(lnπ
ρ=
Thanh ngang dẹt tròn
đường kính d có bề
dài L nằm cách mặt
đất ở độ sâu h (m).
)5.1(ln
dh
L
L
Rnga π
ρ=
Lưới nối đất diện tích
Fnd = a'xb' với tổng
chiều dài các thanh
ngang
L=n1,a'+n2.b'
n2 và n1 là số thanh
ngang theo chiều dọc
)]
201
1
1(
20
11[
nd
nd
luo
Fh
FLi
R
+
++= ρ
THÁI NGUYÊN 7-2013 56
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
và chiều rộng.
Hệ thống gồm n tia
tròn đường kính dài l
m kết sao đặt gần mặt
đất.
)ln()414.3ln(ln)1()(
)(14ln
nnnN
nN
d
L
nl
Rsao
−−≈
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ +−= π
ρ
Tấm bản diện tích F
(m2) chôn thẳng đứng
trong đất.
F
Rtb
ρ25.0=
Diện tích nối đất Fnd = a'xb' được xác định trêb cơ sở mặt bằng của vùng được
tính toán nối đất. Có thể ước lượng gần đúng theo biểu thức
2
2
436.0
yc
nd R
F ρ
Điện trở của thanh thép góc bản rộng b cũng được xác định tương tự như thép
tròn nhưng thay d=0.95b.
4. Xác định số lượng điện cực cần thiết khi chưa tính đến thanh nối
ngang.
nt
dc
R
Rn =1
5. Xác định điện trở của hệ thống nối đất có tính đến điện trở của các
thanh nối ngang
6. Xác định số lượng điện cực chính thức
7. Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của hệ thống nối đất
Tính toán nối đất trong các trường hợp hai lớp đất khác nhau
Tính toán nối đất theo điện tiếp xúc và điện áp bước cho phép
Đo điện trở nối đất
+ Điện trở của đất phụ thuộc vào loại đất, độ ẩm và nhiệt độ môi
trường.
+ Nó thay đổi theo mùa. Để đảm bảo an toàn điện trở của hệ thống nối
đất phải nhỏ và ổn định trong giới hạn cho phép.
+ Độ ẩm của đất ổn định ở độ sâu nhất định do đó nên đặt hệ thống
nối đất đến mức sâu có thể
• Phương pháp đo điện trở suất của đất
Đo điện trở suất của đất thực hiện theo phương pháp 4 cực "phương pháp
Wenner". Theo phương pháp này điện trở suất của đất
ρ=2πaR Ωm
THÁI NGUYÊN 7-2013 57
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
ρ là điện trở suất của đất
a: khoảng cách giữa các cọc
R điện trở hiển thị trên thiết bị đo
+ Cắm 4 cực thăm dò thẳng hàng cách đều nhau a mét. Giá trị của a
phụ thuộc độ sâu thử nghiệm.
+ Các cọc thăm dò không đóng sâu quá 1/3 khoảng cách giữa chúng.
3a
V
a/2 h=3/4a
a aa
• Đo điện trở nối đất
Có nhiều phương pháp. Các phương pháp thông dụng như sau
o Phương pháp 3 cực
+ Phương pháp này áp dụng trên cơ sở đo điện áp, dòng điện và xác định độ
dẫn của đất.
+ Khi dòng điện đi vào đất trước hết nó chạy qua điện trở tiếp xúc của hệ thống
nối đất. Tồn tại quanh mỗi điện cực nối đất 1 vùng ảnh hưởng.
+ Để đo diện trở nối đất cần áp dụng 1 điện cực phụ ngoài vùng ảnh hưởng gọi
là cọc thăm dò.
+ Ba cực sử dụng trong quá trình đo là E, S và H.
+ Volt mét sử dụng đo hiệu điện thế giữa E và S (UES)
+ Ampe mét đo dòng điện giữa các cực nối đất E và H (IEH). Điện trở nối đất
xác định theo định luật Ôm
RE=UES/IEH.
+ S phải đặt ngoài vùng ảnh hưởng: theo kinh nghiệm khoảng cách từ cực phụ
S đến E là 62% khoảng cách giữa các cực E và H. Phương pháp 62%.
+ Phép đo tiến hành lần đầu với cực phụ S ở 1 phía và lần 2 ở phía đối diện.
Nếu kết quả của 2 phép đo còn khác nhau thì có nghĩa là vị trí của S còn
trong vùng ảnh hưởng, cần tăng khoảng cách và đo lại
THÁI NGUYÊN 7-2013 58
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Vùng ảnh hưởng của các điện cực E và H
o Phương pháp 2 cực
Trong trường hợp không thể hoặc rất khó mắc các cực tiếp địa có 1 số thiết bị
cho phép thực hiện phép đo 2 cực của điện trở hoặc mạch vòng. Để thực hiện
cần sử dụng 1 cực tiếp địa điện trở như ống dẫn nước chẳng hạn. Ống dẫn kim
loại cần để được cách riêng và không có chỗ nối cách điện.
o Phương pháp không dùng điện cực
+ Phương pháp dựa trên cơ sở là trong thiết bị với nhiều hệ thống mắc song
song điện trở nối đất của hệ thống chúng luôn nhỏ hơn điện trở nối đất của
các hệ thống thành phần mà ta cần đo.
+ Điện trở nối đất của hệ thống mà R1 R2...Rn rất nhỏ. Trong thực tế sai số
phép đo của Rx có thể bỏ qua.
+ Ampe kìm thứ nhất cấp vào 1 điện áp, trong khi đó ampekìm thứ 2 đo
dòng điện chạy qua. Điều đó cho phép đo dòng và áp đồng thời và do đó
tính được điện trở Rx.
Phương pháp đo điện trở bằng ampe kìm thường áp dụng với hệ thống nối đất
được xât dựng với nhiều thiết bị song song.
• Đo điện trở nối đất của thiết bị đang hoạt động:
Sử dụng các thiết bị chuyên dụng trang 200 và 201[1] đo điện trở nối đất của
thiết bị đang hoạt độngvà điện trở của cột cao thế, của trạm biến áp.
• Giảm điện trở của hệ thống nối đất
+ Sử dụng các tiếp địa tăng cường: Dùng các cọc có mạ đồng, thành
phần thép hàm lượng cac bon thấp. Đóng sâu đến hàng chục mét
+ Sử dụng dung dịch hoá chất: dùng bột MEG (More Effective
Grounding) gồm than chì xi măng pooc lăng và 1 số hoá chất khác.
THÁI NGUYÊN 7-2013 59
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Thực hiện: Rải trực tiếp bột MEG trong khu vực của hệ thống tiếp
địa hoặc pha nước sạch tưới. Giải pháp dùng MEG đặc biệt hiệu quả
với các vùng sỏi đá, vùng núi cao.
Các bài tập tính toán nối đất từ trang 203 đến 212 tài liệu [1]
5.5 Bảo vệ nối dây trung tính và nối đất lặp lại.
Một trong các giải pháp bảo vệ có hiệu quả là nối dây trung tính hay còn gọi là
nối không. Nếu chỉ sử dụng nối đất làm phương tiện bảo vệ duy nhất thì sẽ rất
nguy hiểm vì khi có ngắn mạch chạm mass dòng điện sẽ chạy qua mạch vòng
của điện nối đất nguồn và điện trở nối đất bảo vệ của thiết bị có giá trị không lớn
không thể làm các thiết bị cắt bảo vệ tác động do đó điện áp lưu trên vỏ thiết bị
có thể gây nguy hiểm khi tiếp xúc.do đó
5.5.1. Vai trò của bảo vệ nối dây trung tính
Bảo vệ nối dây trung tính là biện pháp nối vỏ thiết bị và các phần kim loại không
mang điện với dây không nhằm tạo ra dòng ngắn mạch 1 pha khi có sự chạm
mass để làm thiết bị bảo vệ (cầu chảy, aptomat) tác động cắt nguồn cung cấp cho
thiết bị do đó đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Như vậy hiệu quả của bảo vệ
nối dây trung tính là giảm thời gian tác động của dòng điện đối với cơ thể người.
`
a) Sơ đồ nối đất bảo vệ b) Sơ đồ bảo vệ nối dây trung tính
Rò ra vỏ dòng Id không lớn vì qua điện trở Dòng Id lớn chập pha nếu rò điện
hình a) Khi có chạm mass dòng Id sẽ là
ddn
k
d RR
UI +=
Uk điện áp trên vỏ thiết bị so với đất. Dòng Ik thường nhỏ nên không làm thiết bị
bảo vệ tác động do đó luôn tồn tại điện áp trên vỏ. Để khắc phục vỏ thiết bị được
nối với dây trung tính, lúc này sự rò điện ra vỏ dẫn đến ngắn mạch 1 pha với
dòng Ik đủ lớn làm cho thiết bị bảo vệ cắt nguồn, đảm bảo an toàn.
Nhưng nối vào dây không nào?
THÁI NGUYÊN 7-2013 60
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Trong mạng điện có bảo vệ nối không (nối dây trung tính) người ta phân
biệt:
+ dây không làm việc (dây N) và
+ dây không bảo vệ (PE)
Dây không bảo vệ nối vỏ thiết bị với dây trung tính của nguồn; nó chỉ làm nhiệm
vụ bảo vệ
Dây không làm việc dùng để cung cấp điện năng cho thiết bị. Nó cũng được nối
với trung tính của nguồn nhưng có thể qua cầu chảy hoặc aptomat.
Không được dùng dây không làm việc thay cho dây không bảo vệ vì khi cầu
chảy đã cháy thì vỏ thiết bị có thể nhiễm điện áp pha rất nguy hiểm.
Tiết diện tối thiểu mm2Dây dẫn đồng nhôm
Dây trần 4 6
Dây bọc cách điện 1 2
Lõi cáp và dây dẫn nhiều sợi
chung với dây pha 1 2
Trên dây N có cầu chảy. Khi chạm mass cầu chảy đứt trên vỏ có điện áp pha.
Nối dây trung tính được thực hiện từ mạng điện xoay chiều 42 V và không quá
380V. Với mạng điện 1 chiều từ 110V-440V.
Dây bảo vệ rất quan trọng cần kiểm tra thường xuyên. Giá trị tối thiểu của tiết
diện
THÁI NGUYÊN 7-2013 61
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
5.5.2. Điều kiện thực hiện bảo vệ nối dây trung tính
+ Ik ≥ ktcIa ktc và Ia là hệ số tin cậy và dòng khởi động của thiết bị bảo vệ
ktc = 3 với cầu chảy và 1.25 với aptomat
Ia = kB In
In dòng định mức của aptomat
kB hệ số
Loại aptomat Z B C D MA
Bảo vệ Mạch điện từ Máy phát
Thiết bị
chung
Động cơ
MBA
Chỉ có
cuộn điện
từ
kB 2.4-3.6 3-5 5-10 10-14 12
THÁI NGUYÊN 7-2013 62
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
THÁI NGUYÊN 7-2013 63
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
THÁI NGUYÊN 7-2013 64
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
THÁI NGUYÊN 7-2013 65
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Ik tính gần đúng
C
ph
K R
U
I 8.0=
Rc tổng trở mạch vòng dây pha, trung tính
Rc =Rph + RT
Fph
LRph ρ=
T
T F
LR ρ=
ρ=18.8Ωmm2/km với dây đồng và
ρ=31.5Ωmm2/km với dây nhôm
Fph và FT là tiết diện dây dẫn pha và dây dẫn trung tính bảo vệ.
5.5.3. Nối đất lặp lại
Trang 215-224 [2]
THÁI NGUYÊN 7-2013 66
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
THÁI NGUYÊN 7-2013 67
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
THÁI NGUYÊN 7-2013 68
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
THÁI NGUYÊN 7-2013 69
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
THÁI NGUYÊN 7-2013 70
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
THÁI NGUYÊN 7-2013 71
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
5.6 Cắt bảo vệ,
Thiết bị tự động cắt bảo vệ RCD (Residual Current protect Device) là thiết
bị cắt bảo vệ phản ứng theo dòng so lệch cùng các cơ cấu bảo vệ quá dòng thuộc
lại bảo vệ phụ trách tai nạn tiếp xúc gián tiếp trong hệ thống điện, được thực hiện
bằng cách tự động cắt nguồn cung cấp.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị
− Khối quan trọng nhất là máy biến dòng so lệch làm nhiệm vụ cảm biến
dòng điện.
− Bộ phận khởi động 2 thực hiện với rơle điện từ nhạy cảm tác động trực
tiếp hoặc cấu thành điện tử.
− Cơ cấu thừa hành 3 gồm các nhóm tiếp điểm với cơ cấu truyền động.
Cấu tạo của RCD:
1. Máy biến dòng so lệch
2. Bộ phận khởi động
3. Cơ cấu chấp hành
4. Mạch thử
Thiết bị RCD: nguyên lý hoạt động và cấu tạo thực
Ở chế độ bình thường khi không có dòng so lệch-dòng điện rò, dòng điện phụ tải
chạy trong dây dẫn xuyên qua cửa sổ mạch từ của máy biến dòng 1. Dây dẫn đi
xuyên qua cửa sổ mạch từ có chức năng là cuộn dây sơ cấp của máy biến dòng.
Ký hiệu dòng điện chạy về phía phụ tải là I1 và dòng từ phía đó lại là I2 thì chúng
ta có I1=I2.
THÁI NGUYÊN 7-2013 72
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Các dòng điện này sinh ra trong mạch các từ thông bằng nhau Φ1=Φ2và
ngược chiều nên tổng của chúng Φ1+Φ2= 0. Do đó dòng điện trong cuộn thứ cấp
bằng 0. Cơ cấu khởi động lúc này không làm việc.
Khi có sự tiếp xúc của cơ thể người vào các phần dẫn điện hoặc vào vỏ
thiết bị ở tình trang nhiễm điện thì cùng với dòng rò I1 chạy vào RCD còn có
dòng rò Iro (chính là dòng so lệch đối với máy biến dòng).
Sự mất cân bằng của các dòng điện ở dây pha (I1 + Iro) và dòng điện trong
dây trung tính I2 dẫn đến sự mất cân bằng của các từ thông, kết quả làm xuất
hiện dòng so lệch I∆ trong cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng. Nếu dòng điện
này vượt quá ngưỡng đặt của phần tử khởi động 2 thì nó sẽ tác động đưa tín hiệu
đến cơ cấu thừa hành 3. Cơ cấu này sẽ tác động và cắt mạch điện. Kết quả là
RCD đã thực hiện chức năng cắt bảo vệ.
Các loại thiết bị RCD: Có các loại AC, A, B, S, G, HPI.
Các sơ đồ cắt bảo vệ
Bảo vệ bằng Sơ đồ nguyên lý Điều kiện cắt
Bảo vệ quá dòng điện
bằng cầu chảy ở sơ đồ
TN-S: dây trung tính và
dây bảo vệ riêng rẽ
(Separated) trong toàn
mạng
Cầu chảy hoặc aptomat
ở sơ đồ TN-C: dây
trung tính và dây bảo
vệ chung nhau
(Combine) trong toàn
mạng (dây PEN).
Zs.Ia ≤ Ucp
Zs: điện trở mạch sự
cố
Ia: dòng điện cắt với
thời gian:
≤ 5s
≤ 0.2 s trong mạch
với dòng đến 35A
và với thiết bị cầm
tay.
Ucp: ngưỡng điện áp
tiếp xúc cho phép.
Thiết bị bảo vệ chống
quá dòng ở sơ đồ TN-
C-S: dây trung tính và
dây bảo vệ chung nhau
trong một phần của
mạch (dây PEN)
THÁI NGUYÊN 7-2013 73
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
Thiết bị tự động cắt bảo
vệ RCD phản ứng theo
dòng điện sự cố ở sơ đồ
TN-C-S
Zs.I∆n≤Ucp
I∆n: dòng khởi động
ấn định
Ucp: ngưỡng điện áp
tiếp xúc cho phép:
(≤25÷50V AC và
≤120 DC).
Thiết bị RCD phản ứng
theo dòng điện sự cố ở
sơ đồ IT
Rd.I∆n≤Ucp
I∆n: dòng khởi động
ấn định
Rd: điện trở của hệ
thống nối đất thiết
bị được bảo vệ.
Thiết bị RCD phản ứng
theo điện áp sự cố
(trường hợp đặc biệt)
R=d=: max 200Ω
Kiểm tra cách điện
1-Nối với hệ thống
đẳng thế phụ
R.Is≤Ucp
R: điện trở giữa vỏ
thiết bị và phần dẫn
ngoài mà có khả
năng tiếp xúc đồng
thời
Tự động cắt với sơ đồ TT (trang 234-235 [1])
Tự động cắt với sơ đồ TN (trang 236-238 [1])
Tự động cắt khi có sự cố ngắn mạch trong sơ đồ IT (trang 239-243 [1])
Tính toán tự động cắt bảo vệ (trang 243-253[1])
Chương 6 Kỹ thuật an toàn chống cháy nổ
6.1 Cháy và tính chất của vật liệu cháy
Cháy là phản ứng hóa học diễn ra rất nhanh của vật chất, kèm theo sự tỏa
nhiệt và sự phát sáng (bốc lửa).
Phụ thuộc tốc độ lan truyền của ngọn lửa, phân biệt:
− Sự cháy bình thường: tốc độ lan truyền vài cm/s đến vài m/s,
THÁI NGUYÊN 7-2013 74
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
− Nổ: Cháy trong không gian kín, thoát khí khó khăn gây tăng nhiệt, tăng áp
suất, tăng tốc độ lan truyền cháy.
− Kích nổ: Tốc độ lan truyền lớn đến vài trăm m/s, hàng nghìn m/s, nhiệt độ
khối hỗn hợp khí tăng cao đến nhiệt độ cháy.
Hỏa hoạn: Sự cháy không kiểm soát được gây thiệt hại về vật chất.
Các chất được chia thành:
− Chất không cháy: không có khả năng cháy khi đến nhiệt độ 2000C
− Chất khó cháy: có khả năng cháy dưới tác động mồi cháy trong không
khí ở thành phần bình thường; nhưng không có khả năng tự cháy.
− Chất dễ cháy: có khả năng cháy trong không khí do nguồn phát cháy và
tiếp tục cháy khi tách khỏi nguồn gây cháy. Chúng còn được gọi là nhiên
liệu.
Nhiệt độ và sự cháy
− Nhiệt độ bùng cháy: nhiệt độ thấp nhất mà hơi nước và khí tạo trên bề
mặt hỗn hợp cháy, bùng cháy vào không khí do nguồn phát cháy gây lên;
nhưng không ổn định, tốc độ lan truyền thấp.
Tbc = 0.736.Tsôi (0K)
− Nhiệt độ bắt lửa: nhiệt độ hỗn hợp cháy mà khí cháy và hơi nước thoát
vào không khí với tốc độ lớn, gây bắt lửa bởi nguồn phát cháy và diễn ra
sự cháy ổn định.
− Nhiệt độ tự bắt lửa: nhiệt độ nhỏ nhất tại đó tốc độ phản ứng tỏa nhiệt
tăng và kết thúc bằng sự cháy.
Điều kiện cần thiết cho quá trình cháy
− Tam giác cháy: mô tả ba yếu tố cần thiết cho quá trình cháy là: chất cháy,
chất ô xy hóa và nguồn phát cháy.
nhiên liệu
nguồn phát cháy Oxy
− Thiếu 1 trong 3 yếu tố này không thể gây ra sự cháy
6.2 Bảo vệ chống cháy nổ
− Các nguyên nhân tiềm ẩn
o Quy trình công nghệ có sử dụng nhiên liệu, nguyên liệu dễ bắt lửa
o Tia lửa điện, dây dẫn điện không đảm bảo an toàn, chập điện.
o Quần áo chuyên dụng tẩm dầu và sự cọ xát chúng
o Hiện tượng tĩnh điện
o Các lò công nghệ có nhiệt độ cao.
THÁI NGUYÊN 7-2013 75
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
o Các đường ống dẫn khí đốt, nhiên liệu.
o Độ bền của các thiết bị chứa nhiên liệu không đảm bảo
o Do người sản xuất thao tác không đúng quy trình
o Do sét.
− Phân loại môi trường
o Loại A: có sử dụng, chứa chất lỏng dễ bắt lửa nhiệt độ bùng cháy ≤
280C như kho xăng dầu.
o Loại B có bụi, sợi nhiên liệu bay lơ lửng dễ bắt lửa, nhiệt độ bùng
cháy >200C (phân xưởng chế biến bột rơm, nhà máy xay, xưởng
mazut của nhà máy điện).
o Loại C: có sinh ra, có chứa chất cháy rắn và lỏng nhưng không có
khả năng tạo hỗn hợp cháy nổ với không khí (xưởng mộc, chế biến
thức ăn gia súc, kho chứa than, trạm biến áp,...
o Loại D: trong đó có đốt hoặc chế biến sản phẩm không cháy ở trạng
thái nung nóng hay nóng chảy (lò hơi, xưởng rèn, gian đặt máy phát
điện diezen,...
o Loại E: có các chất không cháy ở trạng thái lạnh: trạm bơm, nhà
kính, kho lạnh,...
− Các yêu cầu chung với hệ thống chống cháy nổ:
o Cần chú ý ngay từ khâu thiết kế để khi xảy ra hỏa hoạn có thể phát
hiện, cứu chữa.
o Có thể sơ tán được người và vật chất nhanh chóng khi cháy nổ
o Ngăn chặn ảnh hưởng của điện trong khi cháy nổ.
6.3 Các phương pháp và phương tiện chữa cháy
− Các nguyên tắc dập lửa
o Không cho oxy (không khí) vào khu vực cháy.
o Làm nguội khu vực cháy xuống dưới nhiệt độ bùng cháy.
o Phân tách chất cháy bằng chất không cháy.
o Ngăn tốc độ phản ứng hóa học trong lửa.
o Phân tách ngọn lửa.
− Các chất dập lửa
o Nước: Không dùng chữa cháy kim loại kiềm, axetylen và các đám
cháy có nhiệt độ > 17000C.
o Bọt hóa học: Dùng dập cháy xăng dầu hay chất lỏng khác. Không
dùng chữa cháy kim loại kiềm, axetylen, thiết bị điện và các đám
cháy có nhiệt độ > 17000C.
o Bọt khí-cơ học: Cũng dùng chữa cháy xăng dầu, cháy chất rắn.
THÁI NGUYÊN 7-2013 76
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ XƯỞNG
PHẠM ĐỨC LONG
Khoa Công nghệ tự động hoá
o Khí trơ và khí không cháy: CO2, NO2. Không dùng chữa cháy phân
đạm, kim loại kiềm, kiềm thổ, thuốc súng. Trừ CO2 ra thì khí trơ và
khí không cháy có thể dùng dập lửa cho mọi đám cháy cả cháy điện.
o Các hợp chất halogen, bột chữa cháy
− Các phương tiện, thiết bị
o Xe cứu hỏa
o Thiết bị dập lửa.
o Bình dập lửa: Trên bình chữa cháy có các nhãn biểu thị công dụng
chữa cháy cho các nhóm khác nhau
Nhãn hiệu A B C D K
Nhóm cháy Chất rắn Chất lỏng TB điện Kim loại Bếp ăn
Để sử dụng: Tháo chốt an toàn sau đó (với loại bình AB, bình bột phải dốc
ngược bình lắc vài cái) hướng vòi vào nơi cần phun, bóp cò (mở khóa van)
để chất dập cháy phun ra.
o Phương tiện báo hiệu.
o Thiết bị cứu nạn.
o Khí tài chữa cháy
− Sơ cứu nạn nhân bỏng:
o Cần thực hiện nhanh chóng.
o Bỏng axit hoặc bazơ phải dùng nước sạch rửa
o Không cần thay quần áo nếu bị bỏng nặng, bôi thuốc chống bỏng,
chống nhiễm trùng
o Yêu cầu nạn nhân không cử động nhiều, nằm ở trạng thái thoải mái.
o Nhanh chóng đưa đi cấp cứu tại bệnh viện.
THÁI NGUYÊN 7-2013 77
Các file đính kèm theo tài liệu này:
bai_giang_bhld_tk_xuong_8_2013_phan_1_9025.pdf