1 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA GIÁO TRÌNH MƠN HỌC 08: AN TỒN ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP Ninh Bình, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Môn học An tồn điện mơn học chun mơn mang tính đặc trưng cao thuộc nghề Điện cơng nghiệp Môn học trang bị cho người học kiến thức kỹ an tồn phịng chống cháy nổ, điện giật thi công lắp đặt, vận hành, sửa chữa hệ thống điện trang thiết bị điện ngành điện công nghiệp Giáo trình thiết kế theo mơn học thuộc hệ thống mơn học chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cấp trình độ Trung cấp dùng làm giáo trình cho học viên khóa đào tạo Ngồi ra, giáo trình sử dụng làm tài liệu tham khảo để đào tạo ngắn hạn cho công nhân kỹ thuật, nhà quản lý người sử dụng nhân lực Môn học triển khai sau môn học chung, trước môn học, mô đun sở ngành chuyên ngành như: Điện kỹ thuật, Đo lường điện, Máy điện Trang bị điện Môn học có ý nghĩa định để hình thành ý thức kỹ xử lý công việc cách anh toàn, yêu cầu quan trọng bắt buộc người lao động nói chung công nhân, cán kỹ thuật ngành điện nói riêng Trong khn khổ chương trình, tài liệu biên soạn thành chương Chương I: Các biện pháp phòng hộ lao động Phòng chống nhiễm độc Cách phòng chống bụi Phòng chống cháy nổ Thơng gió cơng nghiệp Chương II: An tồn điện Một số khái niệm an toàn điện Tiêu chuẩn Việt Nam an toàn điện Nguyên nhân gây tai nạn điện Các biện pháp sơ cấp cứu nạn nhân bị điện giật Các biện pháp bảo vệ an toàn cho người thiết bị sử dụng điện Lắp đặt hệ thống an toàn Mặc dù cố gắng, song sai sót khó tránh Tác giả mong nhận ý kiến, nhận xét bạn đọc để giáo trình hồn thiện Ninh Bình, ngày tháng năm 2018 Tham gia biên soạn Trần Thị Lanh (Chủ Biên) MỤC LỤC Lời giới thiệu Mục lục Bài mở đầu: Khái quát chung an toàn điện Chương I: Các biện pháp phòng hộ lao động 1: Phòng chống nhiễm độc .8 2: Cách phòng chống bụi .10 3: Phòng chống cháy nổ .12 4: Thơng gió cơng nghiệp Chương II: An toàn điện 19 10 1: Một số khái niệm an toàn điện 19 11 2: Tiêu chuẩn Việt Nam an toàn điện 23 12 3: Nguyên nhân gây tai nạn điện .40 13 4: Các biện pháp sơ cấp cứu nạn nhân bị điện giật 40 14 5: Các biện pháp bảo vệ an toàn cho người thiết bị sử dụng .43 15 6: Lắp đặt hệ thống an toàn .44 16 Tài liệu tham khảo .45 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: AN TỒN ĐIỆN Mã mơn học: MH08 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Mơn học An tồn điện bố trí học trước mơ đun chun mơn nghề - Là mơn học bắt buộc chương trình đào tạo - Môn học trang bị cho người học kiến thức kỹ an tồn cháy nổ điện giật thi cơng lắp đặt, vận hành, sửa chữa hệ thống điện trang thiết bị điện ngành điện công nghiệp Mục tiêu mơn học: - Trình bày nguyên nhân gây tai nạn, mức độ tác hại dịng điện, biện pháp an tồn điện - Trình bày nguyên nhân biện pháp phòng chống cháy nổ - Sử dụng phương tiện chống cháy - Sơ cứu người bị tai nạn lao động, bị điện giật, cháy bỏng - Có ý thức tuân thủ quy định an toàn, bảo hộ lao động Nội dung môn học: Số TT Tên chương, mục Thời gian (giờ) Tổng Lý Thực hành Kiểm tra* số thuyết Bài tập (LT TH) 1 I Bài mở đầu II Chương Các biện pháp phòng hộ lao động 10 Phòng chống nhiễm độc 2 Phòng chống bụi 2 Phòng chống cháy nổ 2 Thơng gió cơng nghiệp 3 Chương An Toàn Điện 19 16 Ảnh hưởng dòng điện thể người 2 Tiêu chuẩn an toàn điện 2 Nguyên nhân gây tai nạn điện III 2 Các biện pháp sơ cấp cứu cho nạn nhân bị điện giật 3 Các biện pháp bảo vệ an toàn cho người thiết bị sử dụng điện 2 Lắp đặt hệ thống bảo vệ an toàn 30 26 Cộng: BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ AN TOÀN ĐIỆN Giới thiệu: Nội dung học đưa vấn đề mang tính khái quát để người học hiểu tầm quan trọng cơng tác đảm bảo an tồn lao động nói chung an tồn điện nói riêng Mục tiêu: - Khái quát tầm quan trọng môn an tồn điện - Nêu phương pháp phịng tránh tai nạn điện - Rèn phương pháp học tư nghiêm túc công việc Nội dung chính: Khái qt mơn học An tồn điện Trong công xây dựng đất nước, ngành điện đóng vai trị quan trọng Với mục tiêu điện khí hóa tồn quốc, ngành điện xâm nhập rộng rãi lĩnh vực sản xuất, kinh doanh, sinh hoạt xã hội liên quan trực tiếp đến nhiều người Điện nguồn lượng tiện lợi sử dụng, tiềm ẩn nhiều nguy gây tai nạn cho người Hiểu biết qui định kỹ thuật phòng ngừa, xử lý tai nạn điện việc làm cần thiết người sử dụng, quản lý, lắp ráp, vận hành sửa chữa điện Vì mơn học An tồn điện cung cấp cho kiến thức để giải vấn đề nêu Các phương pháp phòng tránh tai nạn điện Để tránh tai nạn đáng tiếc điện, gia đình, người dân cần nâng cao ý thức, trang bị cho kiến thức để tự bảo vệ cho thân, gia đình cộng đồng Bên cạnh đó, đơn vị điện lực tổ chức , cá nhân quản lý lưới điện cần tăng cường kiểm tra lưới điện địa bàn quản lý nhằm kịp thời sửa chữa để đảm bảo an toàn, tránh gây tai nạn điện cho người Chính quyền địa phương quan quản lý Nhà nước điện cần có biện pháp tuyên truyền, nhắc nhở bà chấp hành qui định đảm bảo an toàn điện kiểm tra, xử phạt nghiêm hành vi vi phạm sử dụng điện Bên cạnh cần thực 10 biện pháp phịng tránh tai nạn điện sau: 2.1 Không chạm vào chỗ có điện nhà như: Ổ cắm điện, cầu dao, cầu chì khơng có nắp đậy; xước vỏ bọc cách điện dây dẫn điện; chỗ nối dây; dây điện trần…để không bị điện giật chết người 2.2 Dây điện nhà phải đặt ống cách điện dùng lọai dây có vỏ bọc cách điện, có tiết diện dây đủ lớn để có dịng điện cho phép dây dẫn lớn dòng điện phụ tải để dây điện không bị tải gây chạm chập, phát hỏa nhà 2.3 Phải lắp cầu dao hay áptơmát đầu đường dây điện nhà, đầu nhánh dây phụ lắp cầu chì trước ổ cắm điện để ngắt dòng điện có chạm chập, ngăn ngừa phát hỏa điện 2.4 Khi sử dụng công cụ điện cầm tay (máy khoan, máy mài…) phải mang găng tay cách điện hạ thể để không bị điện giật công cụ bị rò điện 2.5 Khi sửa chữa điện nhà phải cắt cầu dao điện treo bảng “Cấm đóng điện, có người làm việc” cầu dao để khơng bị điện giật 2.6 Nên nối đất cho thiết bị điện nhà như: vỏ tủ lạnh, vỏ máy nước nóng, máy giặt, vỏ máy bơm nước…để khơng bị điện giật thiết bị điện bị rò điện vỏ 2.7 Khơng đóng cầu dao, bật cơng tắc điện tay ướt, chân không mang dép, đứng nơi ẩm ướt 2.8 Không để trang thiết bị điện phát nhiệt gần đồ vật dễ cháy nổ 2.9 Các thiết bị điện, đồ dùng điện, cầu dao điện, công tắc, ổ cắm điện…bị hư hỏng phải sửa chữa, thay để người sử dụng không chạm phải phần dẫn điện gây điện giật chết người 2.10 Không sử dụng dây điện, thiết bị điện, đồ dùng điện nhà có chất lượng thiết bị có lớp cách điện xấu dễ gây chạm chập, rò điện vỏ gây điện giật chết người dễ gây phát hỏa nhà CHƯƠNG I: CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG HỘ LAO ĐỘNG MH 08.01 Giới thiệu: Mọi q trình lao động tồn nhiều yếu tố nguy hiểm cho người thiết bị Nếu yếu tố khơng phịng ngừa, ngăn chặn dẫn đến chấn thương, bệnh nghề nghiệp, khả lao động, trí dẫn đến tử vong Vì vậy, biện pháp phịng hộ lao động ln kiến thức quan trọng, thiết thực người lao động, đặc biệt người lao động trực tiếp Mục tiêu: - Giải thích tác dụng việc thơng gió nơi làm việc Tổ chức thơng gió nơi l àm việc đạt yêu cầu - Giải thích nguyên nhân gây cháy, nổ Thực biện pháp phịng chống cháy nổ - Giải thích tác động bụi lên thể người Thực biện pháp phịng chống bụi - Giải thích tác động nhiễm độc hoá chất lên thể người Thực biện pháp phòng chống nhiễm độc hố chất - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư nghiêm túc công việc Nội dung chính: Phịng chống nhiễm độc 1.1 Đặc tính chung hóa chất độc Chất độc cơng nghiệp hóa chất dùng sản xuất, xâm nhập vào thể dù lượng nhỏ gây nên tình trạng bệnh lý.Độc tính hóa chất vượt qua giới hạn cho phép, sức đề kháng thể yếu có nguy gây bệnh Bệnh chất độc gây sản xuất gọi nhiễm độc nghề nghiệp Tính độc hại hóa chất phụ thuộc vào loại hóa chất, nồng độ, thời gian tồn môi trường mà người lao động tiếp xúc với Các chất độc dễ tan vào nước độc dễ thấm vào tổ chức thần kinh người gây tác hại Trong mơi trường sản xuất tồn nhiều loại hóa chất độc hại Các loại gây độc hại: CO, C2H2, MnO, ZO2, sơn, ôxit crom mạ, axit,…Nồng độ chất khơng đáng kể, chưa vượt q giới hạn cho phép, nồng độ tổng cộng chất độc tồn coa thể vượt giới hạn cho phép gây nhiễm độc cấp tính mãn tính 10 Hóa chất độc có mơi trường sản xuất xâm nhập vào thể qua đường hơ hấp, đường tiêu hóa qua việc tiếp xúc với da 1.2 Tác hại hóa chất độc Theo tính chất tác động hóa chất thể người phân loại theo nhóm: - Nhóm 1: Kích thích + Tác động kích thích da, làm biến đổi lớp bảo vệ khiến cho da bị khơ, xù xì xót, gọi viêm da + Tác động kích thích mắt, gây tác động từ khó chịu nhẹ, tạm thời tới thương tật lâu dài Mức độ thương tật phụ thuộc vào lượng, độc tính hóa chất biện pháp cấp cứu Ví dụ chất: axit, kiềm dung môi,… + Tác động kích thích đường hơ hấp gây cảm giác bỏng rát Ví dụ amoniac, sunfuzơ,… - Nhóm 2: Dị ứng Dị ứng xảy thể tiếp xúc trực tiếp với hóa chất + Dị ứng da: tình trạng giống viêm da Dị ứng khơng xuất nơi tiếp xúc mà vị trí khác thể Ví dụ nhựa epoxy, thuốc nhuộm ,… + Dị ứng đường hơ hấp: ho nhiều đêm, khó thở, thở khị khè ngắn Ví dụ fomaldehit,… - Nhóm 3: Các chất gây ngạt làm lỗng khơng khí như: CO, CO2, CH4,… - Nhóm 4: Các chất độc hệ thần kinh loại hidro cacbua, loại rượu, xăng,… - Nhóm 5: Các chất gây độc với quan nội tạng gan, thận, phận sinh dục hidro cacbon, clorua metyl,…Chất gây tổn thương cho hệ tạo máu benzen, phenon,…Các kim loại kim độc chì, thủy ngân, mangan, hợp chất asen,… 1.3 Cách phòng chống nhiễm độc - Cấp cứu: + Đưa nạn nhân khỏi nơi nhiễm độc, thay quần áo, giữ yên tĩnh ủ ấm cho nạn nhân + Cho thuốc trợ tim hay hô hấp nhân tạo Nếu bị bỏng nhiệt phải cấp cứu bỏng, rửa da xà phòng, nơi bị nhiễm chất độc kiềm, axit phải rửa nước + Nếu bệnh nhân bị nhiễm độc nặng phải đưa cấp cứu bệnh viện + Sử dụng chất giải độc phương pháp giải độc cách ( gây nôn, sau cho uống thìa than hoạt tính than gạo giã nhỏ với 1/3 bát nước uống nước đường gluco hay nước mía, rửa dày,…) 34 - Phương pháp hà thổi ngạt: Đặt nạn nhân nằm ngửa, ngửa hẳn đầu nạn nhân phía trước cuống lưỡi khơng bịt kín đường hơ hấp Đặt miếng gạc mỏng che kín miệng nạn nhân Người cứu hít thật mạnh, tay bóp mũi nạn nhân áp kín miệng vào miệng nạn nhân thổi mạnh (đối với trẻ em thổi nhẹ chút) Ngực nạn nhân phồng lên, người cấp cứu ngẩng đầu lên hít thứ hai, nạn nhân tự thở sức đàn hồi lồng ngực Tiếp tục với nhịp độ khoảng 10 lần phút, liên tục nạn nhân hồi tỉnh 4.3 Xoa bóp tim ngồi lồng ngực Nếu gặp nạn nhân mê man, không nhúc nhích, tím tái, ngừng thở, khơng nghe thấy tim đập phải kết hợp ấn tim lồng ngực: hai bàn tay chồng lên nhau, (hoặc dùng cùi tay) đè vào 1/3 xương ức, ấn mạnh sức thể, tì xuống vùng xương ức Sau lần ấn xuống lại nới nhẹ tay để lồng ngực trở lại cũ Nhịp độ phối hợp ấn tim thổi ngạt là: ấn tim đến lần thổi ngạt lần Thổi ngạt kết hợp với ấn tim phương pháp hiệu cần ý nạn nhân bị tổn thương cột sống không nên làm động tác ấn tim Các biện pháp bảo vệ an toàn cho người thiết bị sử dụng điện 5.1 Các qui tắc chung để đảm bảo an toàn điện Để đảm bảo an toàn điện cần thực tốt qui định sau đây: - Phải che chắn thiết bị phận mang điện để tránh nguy hiểm tiếp xúc bất ngờ - Phải chọn điện áp sử dụng thực nối đất nối dây trung tính phần tử bình thường khơng mang điện có nguy bị dị điện theo qui chuẩn - Nghiêm chỉnh sử dụng thiết bị, dụng cụ bảo vệ làm việc 35 - Nghiêm chỉnh thực hiện, chấp hành qui định, qui trình, qui phạm an toàn điện - Tổ chức, kiểm tra, vận hành theo qui tắc an toàn - Thường xuyên kiểm tra dự phòng cách điện thiết bị điện hệ thống điện 5.2 Các biện pháp tổ chức - Các cán phụ trách điện, bao gồm kỹ sư công nhân nhà máy, xí nghiệp, đơn vị sản xuất phải có kiến thức kỹ thuật điện, an tồn điện hồn tồn chịu trách nhiệm tình trạng kỹ thuật an tồn điện sở - Các công nhân vận hành phải học qui trình vận hành thiết bị, máy móc nhằm đảm bảo an toàn chung cho người thiết bị, đặc biệt biện pháp kỹ thuật an tồn đóng cắt cầu dao điện máy công tác, phải biết thực biện pháp cấp cứu nạn nhân bị điện giật - Khi phân công công việc phải có “Phiếu giao việc” - Khi làm việc phải có người - Khi cắt điện để sửa chữa phải treo biển ‘‘ Cấm đóng điện có người làm việc’’ lên thiết bị đóng cắt - Phải thực kiểm tra không điện đèn, bút thử điện để khẳng định khơng cịn điện phần tử thiết bị điện sửa chữa 5.3 Các biện pháp kỹ thuật an tồn điện Để phịng ngừa, hạn chế tác hại tai nạn điệ cần áp dụng biện pháp kỹ thuật sau đây: - Các biện pháp chủ động đề phịng xuất tình trạng nguy hiểm gây tai nạn + Đảm bảo tốt cách điện thiết bị + Đảm bảo khoảng cách an toàn, bao che, rào chắn thiết bị mang điện + Sử dụng điện áp thấp, máy biến áp cách ly + Sử dụng tín hiệu, biển báo, khóa liên động - Các biện pháp để ngăn ngừa, hạn chế tai nạn điện xuất tình trạng nguy hiểm +Thực nối dây trung tính bảo vệ + Thực nối đất bảo vệ + Sử dụng máy cắt điện an tồn, thiết bị chống dị điện, thiết bị tự động ngắt điện + Sử dụng phương tiện bảo vệ, dụng cụ phòng hộ Lắp đặt hệ thống bảo vệ an toàn 6.1 Lắp đặt nối đất bảo vệ 6.1.1 Mục đích ý nghĩa nối đất Căn vào thực tế có loại nối đất : 36 - Nối đất làm việc VD : MBA có trung tính nối đất, nối đất kháng điện, tụ điện - Nối đất an toàn : nối đất vỏ thiết bị phần dẫn bình thường khơng có điện áp xuất điện áp bất ngờ - Nối đất chống sét : bị sét đánh tản dòng điện sét xuống đất ( vài trăm kA ) Khi cách điện tốt Ulv ≥ 110kV, dùng chung cho ba loại nối đất Để thực nối đất (tạo điện trở nối đất) RHT : + nối đất tự nhiên Rtn + nối đất nhân tạo Rnt RHT = Rtn // Rnt Nối đất tự nhiên ta tận dụng cơng trình khác nối với tạo thành hệ thống VD : ống cấp nước, vỏ cáp, móng nhà … nối với thành hệ thống.Các cột điện, đường dây có nối đất, cột từ 110kV trở lên treo dây chống sét nối với hệ thống nối đất, đường dây trung áp (≤ 35kV) có nối đất đầu phía gần trạm khơng nối với hệ thống nối đất trạm cách điện trung áp khơng chịu điện áp sét Mục đích nối đất để đảm bảo an toàn cho người lúc chạm vào phận có mang điện áp Nối đất chủ động nối phận thiết bị điện bình thường khơng mang điện áp với hệ thống nối đất Hệ thống nối đất gồm : kim loại chơn xuống đất, cọc đóng sâu, cọc phối hợp nối đất hình lưới Có thể dùng nối đất tập trung nối đất phân tán xung quanh trạm 6.1.2 Các hình thức bảo vệ nối đât a Nối đất tập trung TB1 Rđ TB2 37 Uđ = Iđ.Rđ Xảy phóng điện TB1 → người chạm vào TB2 bị điện giật Sơ đồ thay g2 g2 g1 gng gđ Ung g’1 (1) g1’ = g1 + gđ + gn g2 = (g1 + gng + gđ)g2/(g1 + g2 + gng + gđ) => => Ung/U = g/g’ Ung = Ug2/(g1 + g2 +gng + gđ) Ing = Ugngg2/(g1 + g2 + gng + gđ) Cho g1, g2, gng bé => Ing = Ug2gng/gđ → để Ing giảm => tăng gđ Muốn giảm trị số dịng Ing để đảm bảo an tồn ta dùng biện pháp : + giảm Rđ (dễ làm) + tăng cách điện cho đường dây + tăng cường cách điện người Uđ = Iđ.Rđ ≤ Utxcp b Nối đất hình lưới Khi dịng ngắn mạch lớn (điện áp 500kV), hệ thống nối đất cần thiết kế theo hình lưới làm từ chơn xuống đất, điểm nút hàn với Uđ = Iđ.Rđ 38 Trong vùng lưới điện áp bước bé an tồn cho người Bên ngồi hình lưới đặt kim loại (không nối với hệ thống nối đất) để san điện áp ngồi vùng lưới Iđ c Các hình thức nối đất khác - Đóng cọc chôn ρđ : điện trở suất đất d (đo thực địa khô ráo) ρtt = Kmùa ρđo RC = ρtt /2π ln(4L/d) - Cọc chơn chìm đất L h t = h + L/2 d - Thanh dẫn d = b/2 Rt = ρtt/2πL ln(kL2/dt) k – hệ số hình dáng = f(a/b) (tra bảng) L d t L b 39 - Mạch vòng cọc d L = 2,5 ÷ 3m d/L ≥ => số cọc cần dùng a L Khi tính tốn hệ thống nối đất cho trạm hay nhà xưởng người ta thường dùng mạch vịng Nếu khơng đạt u cầu dùng mạch vịng phối hợp với cọc Có thể có nối đất bổ sung tia dài ÷ 10m có ÷ cọc ρtt = ρđ Kmùa Nối đất bổ sung dải - Điện trở suất đất phụ thuộc nhiều yếu tố : + Chất đất, loại đất, độ ẩm đất, độ nén chặt … - Để giảm điện trở đất cần : + Cải tạo chất đất + Tạo độ ẩm, giữ độ ẩm cho đất cách cho muối + Khoan lỗ, chôn cọc sâu, nện chặt để ổn định sau vài tháng đo đạc - Đối với kim loại làm hệ thống nối đất, dùng đồng tốn kém, dùng sắt thép phải chống ăn mòn cách mạ kẽm ( tuyệt đối không sơn chống gỉ ), q trình vận hành cần ln ln đo đạc định kỳ điện trở hệ thống nối đất - Để tản dòng điện lớn xuống đất ta phải tính tốn tiết diện dây nối đất đảm bảo tính ổn định Đối với dẫn ta phải hàn với ( không nên bắt bulông, không dùng dây nhiều sợi ) 6.1.3 Tính tốn bảo vệ nối đất - Để xác định thơng số hệ thống nối đất gồm thanh, cọc, cách bố trí để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật xuất phát từ điện áp tiếp xúc, điện áp bước - Bề mặt, tiết diện nối đất phải đủ lớn để đảm bảo yêu cầu ổn định nhiệt tản tốt dòng vào đất Xác định điên trở nối đất Iđ, rđ, Uđ → Uđ = Iđ.rđ 40 Điện áp tiếp xúc cho phép Utxcp = αUđ => rđ = Utxcp/(Iđ.α) Utxcp trường hợp có u cầu khác : + Nhà xưởng có mức độ nguy hiểm cao : Utxcp = 36V + Nhà xưởng có mức độ đặc biệt nguy hiểm : Utxcp = 12V - Điện trở nối đất : rđ = f(Ulv,p,In,…) + Đối với thiết bị có điện áp làm việc Ulv ≥ 1000V nối đất cho trường hợp rđ ≤ 4Ω + Với mạng điện nông thôn ( cơng suất bé : P ≤ 100kVA ; Icầuchì ≤ 25A ) rđ ≤ 10Ω + Đối với thiết bị có điện áp làm việc > 1000V rcộtđiện < 10Ω Rđ = 250/Iđ ≤ 10Ω ( Icđ bé ) + Đối với mạng điện vừa cao áp vừa hạ áp dịng chạm đất lớn rđ ≤ 125/Iđ ( kiểm tra điều kiện an toàn ) + Đối với hệ thống dòng điện lớn RHT = ( Rtn // Rnt ) ≤ 0,5Ω với điều kiện Rnt ≤ 1Ω Kiểm tra an toàn thiết bị bị sét đánh Các tiêu chuẩn đưa vào kinh nghiệm sản xuất vận hành thiết bị, đồng thời nghiên cứu, tính tốn đảm bảo an tồn Người vận hành trạm phải đào tạo Phải có dụng cụ, thiết bị an toàn.Đối với hệ thống điện thường điện áp cao, dịng phóng điện lớn nên u cầu hệ thống nối đất r < 0,5Ω dịng ngắn mạch lớn, dịng vào đất có tính chất tức thời Xác định dịng điện tính tốn => rđ ≤ Utxcp/(Iđ.α) Khi tính tốn hệ thống nối đất cần phải tính dư hệ số an toàn đồng thời hệ thống dây, thanh, cọc đảm bảo ổn định nhiệt dòng qua để khỏi bị đứt dây, chống ăn mòn … Khi cách điện bị hư hỏng, phần kim loại thiết bị điện hay máy móc khác thường trước khơng có điện, mang hồn tồn điện áp làm việc Khi chạm vào chúng, người bị tổn thương dòng điện gây nên Nối đất để giảm điện áp đất tất phận kim loại thiết bị điện đến trị số an toàn người Những phận bình thường khơng mang điện áp cách điện bị chọc thủng nên có điện áp xuất chúng Như vậy, nối đất chủ định nối điện phận thiết bị điện với hệ thống nối đất Hệ thống nối đất bao gồm nối đất dây dẫn để nối đất Ngoài nối đất để đảm bảo an tồn cho người cịn có loại nối đất với mục đích xác định chế độ làm việc thiết bị điện 6.2 Lắp đặt nối trung tính bảo vệ 41 Bảo vệ nối dây trung tính thực nối phần kim loại bình thường khơng mang điện với dây trung tính hay dây khơng 6.2.1 Ý nghĩa Chỉ dùng cho mạng điện áp thấp < 1000V Dùng trung tính nối với vỏ thiết bị, cách điện bị hư hỏng biến ngắn mạch chạm vỏ thành ngắn mạch pha với dây trung tính sinh In lớn, cầu chì aptơmat tác động cắt nguồn điện TB Khi chưa có bảo vệ nối đất trung tính Iđ = U/(r0 + rđ) Đơi trị số dịng điện bé cầu chì aptơmat nhảy Mục đích : nối đất dây trung tính biến chạm vỏ thành ngắn mạch pha để thiết bị bảo vệ cắt nhanh chỗ bị hư hỏng khỏi mạng điện 6.2.2 Phạm vi ứng dụng - Bảo vệ nối dây trung tính dùng cho trường hợp U < 1000V, có nối đất dây trung tính - Đối với phân xưởng sản xuất bảo vệ nối dây trung tính dùng cho sở sản xuất phụ thuộc môi trường xung quanh - Với mạng điện 220/127 bảo vệ nối dây trung tính dùng cho trường hợp : xưởng đặc biệt nguy hiểm - Đối với thiết bị đặt trời phải bảo vệ nối dây trung tính - Đối với thiết bị cầm tay phải có bảo vệ nối dây trung tính - Đối với thiết bị nhà : tủ lạnh, điều hịa, … điều kiện khơ khơng sử dụng bảo vệ nối dây trung tính 6.2.3 Nối đất làm việc, nối đất lặp lại 42 C B A “0” TB r0 TB TB rll r12 - Đứt dây trung tính, ngắn mạch pha ( hình vẽ ) Mặc dù thiết bị nối đất bảo vệ nối đất dây trung tính xảy cố ngắn mạch TB2 dẫn đến người chạm TB2 bị điện giật, người thứ TB sau bị giật, người chạm TB1 bị điện giật nhẹ Vì để hạn chế cố xảy người ta cần nối đất lặp lại Khi có điện trở nối đất lặp lại điện áp đặt lên vỏ thiết bị giảm dẫn đến bớt nguy hiểm rll = r0 ≤ 4Ω an tồn Bình thường khơng có cố xảy ra, có rll rht(hệ thống dây trung tính) = r0 // rll → giảm điện trở → hệ thống an toàn Utx1 ≈ Utx2 = Utx3 ≈ U Để giảm Utx vỏ thiết bị → nối đất lặp lại U’tx1 = Ur0 /(r0 + rl) U’tx2 = U’tx3 = Url /(r0 + rl) Nếu rl ≈ r0 => U’tx2 = U’tx3 = U’tx1 = U/2 Nếu có điều kiện có nhiều vị trí nối đất lặp lại // với (rl1 // rl2 // …) = rlđt => Bảo vệ cho dây trung tính khơng đứt dây Trong thực tế hệ thống điện có trạng thái làm việc sau : + Lưới điện khơng có nối đất lặp lại + Lưới điện có nối đất lặp lại bố trí tập trung + Lưới điện có nối đất lặp lại có hình lưới mạch vịng Ưu điểm nối đất lặp lại tập trung chi phí đầu tư tạo vùng rị điện có Ubước lớn Nối đất lưới mạch vịng : tản dòng điện nhanh biên độ nhỏ hơn, điện áp san tránh điện áp bước chi phí tốn Với đường dây tải điện không, chỗ rẽ nhánh hay bị đứt dây => trước sau rẽ nhánh có nối đất lặp lại 43 Những thiết bị cầm tay thường dùng pha dây cung cấp điện cho thiết bị → phải có dây thứ dây không nối với vỏ thiết bị.a 6.2.4 Tính tốn bảo vệ nối dây trung tính a Biến chạm vỏ thành ngắn mạch pha Khi dịng ngắn mạch tương đối lớn → chảy cầu chì, nhảy aptômat Ingắn = Uf/(rk + rf) ≥ 2,5Iđm cầu chì Trong trường hợp khơng trở Ingắn = Uf / [(rk + rf)2 + X2] ≥ 2,5Iđm cầu chì b Điện áp vỏ thiết bị phải < Utxcp In.Z ≤ Utxcp để điện áp tiếp xúc nhỏ → nối đất lặp lại Quy định : + tiết diện dây trung tính S = (50 ÷ 70)%.Sdâydẫnpha + dây nối thiết bị với dây trung tính có tiết diện S = (30 ÷ 50)%.Sdâydẫnpha : cố xảy ra, dòng ngắn mạch lớn lâu hại máy biến áp nguồn Vì dây nối thiết bị với dây trung tính giống cầu chì cắt nguồn khỏi ngắn mạch - Trung tính khơng có nối đất lặp lại Tùy vị trí thiết bị có điện áp vỏ thiết bị có khác nhau, đặc biệt vị trí sau chỗ bị đứt có điện áp lớn TB1 TB2 Zk.In r0 In.Zn Trung tính có nối đất lặp lại Khi rl = r0 → Utx = 1/2.In.Zk Trong nhiều trường hợp ta phải tính Utx < Utxcp → nối đất lặp lại tốt Trong hệ thống điện có nhiều rl theo nhiều hướng khác => làm cho hệ thống điện tốt an toàn rlđt = ( rl1 // rl2 // … // rln ) - Dây trung tính có nối đất lặp lại bố trí mạch vịng - Utx giảm dòng ngắn mạch tản hai bên - Điện áp bước nhỏ → đảm bảo an toàn - 44 6.2.5 Tính tốn điện trở nối đất làm việc nối đất bảo vệ Tính tốn điện trở làm việc theo hai điều kiện sau : + Phải có điện áp chạm đất thấp + Chống xâm nhập điện áp cao sang điện áp thấp 6.3 Lắp đặt chống sét bảo vệ 6.3.1 Quá điện áp khí đặc tính sét - sét tượng tự nhiên phóng điện tia lửa khoảng cách dài Có hai tượng phóng điện sét : mây → mây tạo thành sấm, mây → đất tạo thành sét - Khoảng 80% đám mây phóng điện xuống đất mang điện tích (-), lúc đất mang điện tích (+) - Thường sét đánh vào nơi có điện dẫn lớn ( ao, hồ, đất ẩm, ) nơi có mỏ kim loại … Khi phóng điện mây phóng tia tiên đạo xuống mặt đất, tia gần đến mặt đất xuất dịng phóng điện ngược trái dấu Khi chúng tiếp xúc → gây tiếng nổ -Do tính chất chọn lọc phóng điện sét mà phải dùng cột thu sét, dây thu sét - Khi có phóng điện sét có vài lần phóng điện : lần có vận tốc 1,5.107 cm/s lần có vận tốc 2.108 cm/s (ít có lần thứ 4) Dịng điện sét biến thiên từ vài kA hàng trăm kA Với dòng điện gây nóng chảy, phá huỷ cơng trình - Ở Việt Nam có mật độ giơng sét lớn, vùng địa lý khác có mật độ sét khác nhau: Miền Bắc : 70 đến 110 ngày/năm Miền Nam : 138 ngày/năm ( TP.HCM ) 139 ngày/năm ( Hà Tiên ) Is Tham số dòng điện sét Is a = dis/dt Imax I= at t ≤ τđs Im t ≥ τđs τđs t 45 Độ dốc a biến thiên từ 10kA/µs đến 50kA/µs Thường lấy trung bình a = 30kA/µs Imax = 150 kA - Đối với thiết bị đặt trời thường bị sét đánh bị sóng truyền từ đường dây vào nên chế tạo thiết bị cần phải kiểm tra cách điện, sức chịu đựng điện áp xung 6.3.2 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp - Cột thu lôi - Dây chống sét - Các thiết bị có phát xạ sớm để thu hút sét đánh vào chỗ đó, … a Dùng cột thu sét Rx = 1,6(h – hx) /(1 + hx/h) h hx rđ Rx 1,5h 0,75h 0,75h 1,5h Nếu h ≤ 30m hx ≤ 2/3.h ta tính bán kính bảo vệ rx = 1,5h.(1 – hx /0,8h) Nếu hx > 2/3.h rx = 0,75h.(1 – hx /h) h> 30m → hệ số hiệu chỉnh p = 5,5 / h b Dùng cột có chiều cao 46 a ≤ 7h h0 = h – a/f r0x = 1,5h0(1 – hx /0,8h0) r0x = 0,75h0(1 – hx/h0) hx ≤ 2/3.h0 hx > 2/3.h0 h h0 a c Dùng cột có chiều cao khác h2 h1 cột giả tưởng h0 h1’ 0,75h2 d Dùng nhiều cột thu lơi Ta phải tính đường kính Di ngoại tiếp tam giác, tứ giác (đa giác) Chọn hamax = Dimax /8 hx : chiều cao cần bảo vệ h = ( hx + hamax ) → làm trịn tính rx; r0 Trong phương án cần phải tính tốn để thiết bị nằm vùng bảo vệ thiết bị an tồn Khi hx > 2/3.h → bx = 0,6.h.( – hx/h ) hx ≤ 2/3.h → bx = 1,2.h.( – hx/0,8h ) h0 = h – S/4 (S khoảng cách dây) 6.3.3 Nối đất chống sét 47 - Nếu điện áp ≥ 110kV nối đất chống sét, bảo vệ làm chung Nhưng điện áp nhỏ cần phải tách riêng - Để tính tốn nối đất chống sét người ta thường nối đất mạch vòng, kiểm tra có đạt u cầu hay khơng Nếu khơng đạt u cầu cần phải làm mạch vòng phối hợp nối đất bổ xung gồm tia cạnh cột thu lôi Khi cần phải có cân áp để giảm trị số điện áp bước tính tốn ta tính cho tia, vài cọc Giơng sét tượng thiên nhiên, phóng điện khí đám mây với đám mây với mặt đất Đối với người súc vật, sét nguy hiểm nguồn điện áp cao dòng điện sét lớn Như biết, cần dòng điện nhỏ khoảng vài chục mA qua người gây nên chết người Vì dễ hiểu bị sét đánh trực tiếp người thường chết Khi sét đánh trực tiếp hay gián tiếp vào công trình khơng làm hư hại vật chất mà cịn gây nguy hiểm đến tính mạng người Vì cơng trình tùy theo mức độ quan trọng thiết phải có hệ thống thiết bị chống sét biện pháp để bảo vệ an toàn có sét đánh vào Hiện để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp cho cơng trình thường dùng hệ thống thu sét – cột thu sét, dây thu sét – gồm phận thu sét (kim, dây), phận nối đất dây dẫn liên hệ hai phận với (dây nối đất) Tác dụng bảo vệ hệ thống thu sét chỗ tập trung điện tích đỉnh phận thu sét, tạo nên trường lớn đầu tia tiên đạo…do thu hút phóng điện sét hình thành khu vực an tồn bên xung quanh hệ thống thu sét Bộ phận nối đất hệ thống thu sét cần có điện trở nối đất nhỏ để việc tập trung điện tích cảm ứng phía mặt đất dễ dàng có dịng điện sét qua điện áp phận hệ thống thu sét không đủ để gây nên phóng điện ngược từ tới cơng trình đặt gần Gần kỹ thuật thu sét người ta áp dụng đầu thu đồng vị phóng xạ có phạm vi thu sét lớn kim thu sét thông thường Trên sở nghiên cứu mơ hình người ta xác định vùng bảo vệ cột thu lôi Khoảng không gian gần cột thu lơi mà vật bảo vệ đặt khả bị sét đánh, gọi vùng hay phạm vi bảo vệ cột thu lôi 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Quang Khánh, Bảo hộ lao động kỹ thuật an toàn điện, NXB Khoa học Kỹ thuật 2008 [2] Nguyễn Xuân Phú, Kỹ thuật an toàn cung cấp sử dụng điện, NXB Khoa học Kỹ thuật 1996 [3] Đặng Văn Đào, Kỹ Thuật Điện, NXB Giáo dục 2004 [4] Nguyễn Thế Đạt, Giáo trình an tồn lao động, NXB Giáo dục 2002 [5] Nguyễn Đình Thắng, Giáo trình an toàn điện, NXB Giáo dục 2002 ... thống điện trang thiết bị điện ngành điện cơng nghiệp Giáo trình thiết kế theo môn học thuộc hệ thống môn học chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cấp trình độ Trung cấp dùng làm giáo trình. .. nạn điện Tai nạn điện phân thành dạng: - Chấn thương điện - Điện giật 1.2.1 Các chấn thương điện Chấn thương điện phá hủy cục mơ thể dịng điện hồ quang điện - Bỏng điện: bỏng gây nên dòng điện. .. số an tồn điện theo tiêu chuẩn cho phép - Trình bày biện pháp đảm bảo an toàn điện cho người thiết bị - Phân tích trường hợp gây nên tai nạn điện - Lắp đặt thiết bị hệ thống để bảo vệ an toàn điện