Giáo Trình Kỹ Thuật An Toàn Điện: Kiến Thức Cần Thiết Cho Sinh Viên

Giáo trình nghiên cứu kỹ thuật an toàn điện, trình bày lý thuyết rõ ràng, minh họa ví dụ thực tế, phù hợp sinh viên kỹ thuật., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Trường học: Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Giáo Trình An Toàn Điện: Hướng Dẫn Kỹ Thuật và Phòng Ngừa Tai Nạn
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ AN TOÀN ĐIỆN
• 1.1. Tác động của dòng điện lên cơ thể con người
• 1.2. Những yếu tố xác định tình trạng nguy hiểm của điện giật và những giới hạn cho phép
• 1.2.1. Điện trở cơ thể con người
• 1.2.2. Ảnh hưởng của trở kháng dòng điện giật
• 1.2.3. Ảnh hưởng của thời gian điện giật
• 1.2.4. Đường đi của dòng điện giật
• 1.3. Hiện tượng dòng điện đi trong đất, điện áp tiếp xúc và điện áp bước
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH AN TOÀN TRONG CÁC MẠNG ĐIỆN
• 2.1. Phân tích an toàn mạng điện một pha
• 2.2. Phân tích an toàn mạng điện ba pha
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC BIỆN PHÁP BẢO ĐẢM AN TOÀN
• 3.1. Mục đích ý nghĩa của việc nối đất
• 3.2. Thực hiện bảo vệ nối đất
• 3.3. Lĩnh vực sử dụng của bảo vệ nối đất
• 3.4. Tính toán bảo vệ nối đất
• 3.5. Bảo vệ nối dây trung tính
• 3.6. Mục đích ý nghĩa của việc bảo vệ nối dây trung tính
• 3.7. Phạm vi ứng dụng của bảo vệ nối dây trung tính
• 3.8. Nối đất làm việc và nối đất lặp lại
• 3.9. Thực hiện bảo vệ nối dây trung tính
• 3.10. Bảo vệ bằng các biện pháp ngăn cách điện bổ sung
• 3.11. Ngăn cách bảo vệ đối với trang thiết bị điện
• 3.12. Ngăn cách giữa người và đất
• 3.13. Bảo vệ bằng biện pháp sử dụng biến áp ngăn cách
• 3.14. Nguyên lý làm việc và các điều kiện áp dụng biện pháp bảo vệ sử dụng biến áp ngăn cách
• 3.15. Các yêu cầu cơ bản đối với biến áp ngăn cách
• 3.16. Bảo vệ bằng biện pháp cắt tự động khu vực bị sự cố ra khỏi lưới điện
• 3.17. Khái quát chung
• 3.18. Bảo vệ tự động khi xuất hiện điện áp tiếp xúc nguy hiểm
• 3.19. Bảo vệ tự động khi xuất hiện dòng điện sự cố nguy hiểm
• 3.20. Bảo vệ chống sự xâm nhập của điện áp cao sang phía điện áp thấp
• 3.21. Nguy hiểm của sự xâm nhập của điện áp cao sang phía điện áp thấp
• 3.22. Các biện pháp bảo vệ chống sự xâm nhập của điện áp cao sang phía điện áp thấp
• 4. CHƯƠNG 4: CHỐNG SÉT VÀ NỐI ĐẤT
• 4.1. Quá áp thiên nhiên và đặc tính của sét
• 4.2. Hiệu quả của phóng điện sét
• 4.3. Bảo vệ các công trình và trạm điện đối với sét đánh trực tiếp
• 4.4. Cắt thu sét và phạm vi bảo vệ của nó
• 4.5. Bảo vệ chống sét cho đường dây và trạm
• 5. CHƯƠNG 5: NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ TẦN SỐ CAO, TRƯỜNG ĐIỆN TỪ TẦN SỐ CÔNG NGHIỆP VÀ ĐIỆN PHẢN TỪ TÍNH ĐIỆN
• 5.1. Trường điện từ tần số cao
• 5.2. Sự hình thành trường điện từ tần số cao trong một hệ thiết bị công nghiệp
• 5.3. Tác động của trường điện từ lên cơ thể con người
• 5.4. Các biện pháp đảm bảo an toàn
• 5.5. Trường điện từ tần số công nghiệp
• 5.6. Điện phản từ tính điện
• 6. CHƯƠNG 6: NHỮNG PHƯƠNG TIỆN VÀ DỤNG CỤ CẦN THIẾT CHO AN TOÀN ĐIỆN
• 6.1. Bảo vệ khỏi nguy hiểm khi tiếp xúc bất ngờ với vật dẫn điện
• 6.2. Chặn điện áp cho các trang bị điện thông dụng
• 6.3. Phương tiện bảo vệ và dụng cụ kiểm tra điện cho người khi làm việc
• 6.4. Cấu tạo một số phương tiện bảo vệ cách điện
• 6.5. Thiết bị thợ điện di động
• 6.6. Thiết bị bảo vệ nối đất tạm thời di động
• 6.7. Tấm chắn di động tạm thời, nắp đậy bằng cao su
• 7. CHƯƠNG 7: CỨU CẤP NGƯỜI BỊ ĐIỆN GIẬT
• 7.1. Khái niệm chung
• 7.2. Phương pháp cứu người bị nạn ra khỏi mạch điện
• 7.3. Các phương pháp cứu chữa ngay sau khi người bị nạn thoát khỏi mạch điện
• 7.4. Phương pháp hô hấp nhân tạo, hô hấp thổi ngạt hoặc hô hấp thổi ngạt kết hợp với ấn tim ngoài lồng ngực
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình An Toàn Điện Hướng Dẫn Kỹ Thuật

Giáo trình 'Kỹ thuật an toàn điện' cung cấp kiến thức cơ bản về an toàn điện trong môi trường làm việc. Tài liệu này được biên soạn nhằm giúp sinh viên và người lao động hiểu rõ các quy định và biện pháp an toàn cần thiết khi làm việc với điện. Nội dung giáo trình bao gồm các khái niệm cơ bản về điện, tác động của dòng điện lên cơ thể con người, và các biện pháp phòng ngừa tai nạn điện. Việc nắm vững kiến thức này là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho bản thân và đồng nghiệp trong quá trình làm việc.

1.1. Khái niệm cơ bản về an toàn điện

An toàn điện là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật điện, liên quan đến việc bảo vệ con người và thiết bị khỏi các nguy cơ do điện gây ra. Các khái niệm như điện áp, dòng điện, và điện trở là những yếu tố cơ bản cần hiểu rõ để đảm bảo an toàn.

1.2. Tác động của dòng điện lên cơ thể con người

Dòng điện có thể gây ra nhiều tác động nguy hiểm đến sức khỏe con người, từ cảm giác tê liệt đến nguy cơ tử vong. Việc hiểu rõ các mức độ nguy hiểm của dòng điện là cần thiết để phòng ngừa tai nạn.

II. Vấn đề và thách thức trong an toàn điện

Mặc dù đã có nhiều quy định và biện pháp an toàn, nhưng tai nạn điện vẫn xảy ra thường xuyên. Các vấn đề như thiếu kiến thức, không tuân thủ quy định, và điều kiện làm việc không an toàn là những nguyên nhân chính dẫn đến tai nạn. Việc nâng cao nhận thức về an toàn điện là rất cần thiết để giảm thiểu rủi ro.

2.1. Nguyên nhân gây ra tai nạn điện

Tai nạn điện thường xảy ra do sự thiếu hiểu biết về an toàn điện, không tuân thủ quy định, và điều kiện làm việc không đảm bảo. Các yếu tố này cần được xem xét kỹ lưỡng để tìm ra giải pháp hiệu quả.

2.2. Hệ thống quy định an toàn điện hiện hành

Các quy định an toàn điện hiện hành được thiết lập nhằm bảo vệ người lao động và thiết bị. Tuy nhiên, việc thực hiện và giám sát các quy định này vẫn còn nhiều hạn chế.

III. Phương pháp và giải pháp an toàn điện hiệu quả

Để đảm bảo an toàn điện, cần áp dụng các phương pháp và giải pháp hiệu quả. Việc đào tạo nhân viên, sử dụng thiết bị bảo hộ, và thực hiện kiểm tra định kỳ là những biện pháp quan trọng giúp giảm thiểu rủi ro tai nạn điện.

3.1. Đào tạo và nâng cao nhận thức

Đào tạo nhân viên về an toàn điện là một trong những biện pháp quan trọng nhất. Việc này giúp nâng cao nhận thức và kỹ năng xử lý tình huống nguy hiểm.

3.2. Sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân

Thiết bị bảo hộ cá nhân như găng tay cách điện, giày bảo hộ, và mũ bảo hiểm là cần thiết để bảo vệ người lao động khỏi các nguy cơ do điện gây ra.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về an toàn điện

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các biện pháp an toàn điện có thể giảm thiểu đáng kể số vụ tai nạn. Các ứng dụng thực tiễn từ giáo trình an toàn điện đã được triển khai tại nhiều cơ sở sản xuất, mang lại hiệu quả tích cực trong việc bảo vệ sức khỏe người lao động.

4.1. Các nghiên cứu điển hình về an toàn điện

Nghiên cứu điển hình cho thấy việc áp dụng các biện pháp an toàn điện đã giúp giảm thiểu tai nạn tại nhiều công ty. Các số liệu thống kê cho thấy tỷ lệ tai nạn đã giảm đáng kể sau khi thực hiện các biện pháp này.

4.2. Kết quả từ các ứng dụng thực tiễn

Các ứng dụng thực tiễn từ giáo trình an toàn điện đã giúp nâng cao ý thức và kỹ năng của người lao động, từ đó giảm thiểu rủi ro tai nạn điện trong môi trường làm việc.

V. Kết luận và tương lai của giáo trình an toàn điện

Giáo trình an toàn điện không chỉ cung cấp kiến thức cơ bản mà còn là nền tảng cho việc phát triển các chương trình đào tạo an toàn trong tương lai. Việc tiếp tục nghiên cứu và cập nhật các quy định an toàn điện là cần thiết để đảm bảo an toàn cho người lao động trong môi trường làm việc hiện đại.

5.1. Tầm quan trọng của giáo trình an toàn điện

Giáo trình an toàn điện đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao nhận thức và kỹ năng của người lao động, từ đó giảm thiểu tai nạn điện.

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các chương trình đào tạo an toàn điện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong lĩnh vực này.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Kỹ thuật an toàn điện do tác giả Nguyễn Huy Minh biên soạn, được Bộ môn Kỹ thuật Điện - Khoa Kỹ thuật Điều khiển thuộc Học viện Kỹ thuật Quân sự xuất bản năm 2007 tại Hà Nội. Trong chương trình đào tạo đại học và cao đẳng thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Điện tử và Tự động hóa, môn học Kỹ thuật an toàn điện giữ vị trí là học phần kỹ thuật chuyên ngành then chốt, trang bị kiến thức nền tảng về an toàn vận hành, phân tích sự cố và bảo vệ sinh mạng con người cũng như thiết bị công nghiệp.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định rõ ràng qua ba cấp độ chuẩn đầu ra:

1. Về mặt lý thuyết, người học nắm vững cơ chế tác động sinh học - lý sinh của dòng điện lên cơ thể, sự phân bố điện trường và dòng điện tản trong đất.
2. Về mặt phân tích, người học có khả năng giải tích và mô hình hóa mạch điện tương đương để tính toán dòng qua cơ thể người trong các chế độ làm việc của mạng một pha và ba pha (trung tính cách điện hoặc trực tiếp nối đất).
3. Về mặt thiết kế - kỹ thuật, người học nắm vững phương pháp tính toán hệ thống nối đất bảo vệ, nối dây trung tính, tính toán ổn định nhiệt của dây dẫn, áp dụng các giải pháp ngăn cách điện và chống sét cho công trình.

Cấu trúc giáo trình gồm 7 chương được xây dựng theo phương pháp tiếp cận định lượng giải tích. Điểm đặc sắc của tài liệu là sự kết hợp chặt chẽ giữa các mô hình mạch thay thế lý thuyết với các số liệu thực nghiệm khoa học và quy định pháp chuẩn kỹ thuật được quy định trong Quy phạm trang bị điện.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình phân bổ kiến thức qua 7 chương có tính logic nối tiếp:

• Chương 1: Những khái niệm chung về an toàn điện: Phân tích các dạng phản ứng sinh lý khi có dòng điện chạy qua cơ thể (co rút cơ bắp, liệt hô hấp, rung tim, bỏng hồ quang). Phân tích mô hình điện trở thân người $R_{ng}$ (biểu diễn bằng sơ đồ thay thế gồm điện trở tác dụng và điện trở phản kháng của da $R_1, X_1, R_2, X_2$ cùng nội tạng $R_3, X_3$). Khảo sát các yếu tố nguy hiểm: trị số dòng điện (Bảng 1-1 phân định từ ngưỡng cảm nhận 0,6–1,5 mA đến ngưỡng gây chết người >50–100 mA), thời gian tác dụng trong tương quan với chu kỳ tim (0,1 giây ở pha nghỉ), đường đi dòng điện (tay–tay có 3,3% dòng qua tim, tay–chân có 6,7%, chân–chân có 0,4%), và ảnh hưởng của tần số (nguy hiểm nhất ở tần số công nghiệp 50–60 Hz). Đồng thời, chương này thiết lập phương trình phân bố điện áp tản trong đất theo dạng hàm hypecbol $U_x = \frac{I_đ \rho}{2\pi x}$, định nghĩa điện áp tiếp xúc $U_{tx} = \alpha U_đ$ và điện áp bước $U_b$.
• Chương 2: Phân tích an toàn trong các mạng điện: Thiết lập công thức dòng qua người $I_{ng}$ cho mạng 1 pha cách điện với đất $I_{ng} = \frac{U}{2R_{ng} + R_{cđ}}$, mạng 1 pha nối đất một cực, mạng có tính đến điện dung dây dẫn $C$ và nguy hiểm của điện tích tàn dư. Phân tích so sánh mạng 3 pha trung tính cách điện ($I_{ng} = \frac{\sqrt{3}U}{3R_{ng} + R_{cđ}}$) và mạng 3 pha trung tính trực tiếp nối đất ($I_{ng} = \frac{U_f}{R_{ng} + R_n + R_0}$). Đánh giá phạm vi ứng dụng chế độ trung tính cho cấp điện áp trên 1000V (110kV, 220kV nối đất trực tiếp; 35kV cách điện hoặc qua cuộn bù; 6–10kV cách điện) và dưới 1000V.
• Chương 3: Các biện pháp bảo đảm an toàn: Trình bày nguyên lý, sơ đồ và công thức tính toán nối đất bảo vệ (nối đất tập trung, nối đất hình lưới để cân bằng điện thế), quy định giá trị tiêu chuẩn $R_đ \le 4\Omega$ hoặc $R_đ \le 10\Omega$ cho mạng hạ áp và $R_đ \le 0,5\Omega$ cho mạng cao áp có dòng chạm đất lớn. Trình bày chi tiết giải pháp bảo vệ nối dây trung tính (biến sự cố chạm vỏ thành ngắn mạch 1 pha để thiết bị bảo vệ tác động theo điều kiện $I_N \ge 2,5 I_{đm.cc}$ hoặc $I_N \ge 1,2 I_{tđ}$), ý nghĩa của việc nối đất làm việc và nối đất lặp lại ($R_đ \le 10\Omega$). Phân tích các giải pháp cách điện bổ sung (bọc cách điện, cách điện sàn nhà) và sử dụng biến áp ngăn cách (cách ly).
• Chương 4: Chống sét và nối đất: Phân tích bản chất quá áp thiên nhiên, tác hại của phóng điện sét, nguyên lý bảo vệ công trình và trạm điện bằng cột thu sét, vùng bảo vệ của kim thu sét, giải pháp bảo vệ cho đường dây và trạm biến áp.
• Chương 5: Ảnh hưởng của trường điện từ tần số cao, tần số công nghiệp và đề phòng tĩnh điện: Khảo sát sự hình thành trường điện từ trong thiết bị công nghiệp, tác động nhiệt và phi nhiệt lên mô sinh học, biện pháp che chắn trường điện từ và tiêu tán điện tích tĩnh.
• Chương 6: Những phương tiện và dụng cụ cần thiết cho an toàn điện: Khảo sát các trang bị bảo vệ cá nhân (găng tay, ủng cao su cách điện), thiết bị thử điện di động, thiết bị nối đất di động lưu động, tấm chắn và nắp đậy cách điện tạm thời.
• Chương 7: Cấp cứu người bị điện giật: Phương pháp kỹ thuật tách nạn nhân ra khỏi mạch điện hạ áp và cao áp; các thao tác sơ cấp cứu tại chỗ (phương pháp hô hấp nhân tạo, hà hơi thổi ngạt kết hợp ép tim ngoài lồng ngực).

graph TD
    A[Chương 1: Cơ sở lý sinh & Dòng điện trong đất] --> B[Chương 2: Phân tích an toàn mạng điện 1 pha & 3 pha]
    B --> C[Chương 3: Các giải pháp kỹ thuật Bảo vệ nối đất, nối không, biến áp ngăn cách]
    B --> D[Chương 4: Chống sét & Quá điện áp khí quyển]
    A --> E[Chương 5: Bảo vệ trường điện từ & Tĩnh điện]
    C --> F[Chương 6: Phương tiện, dụng cụ an toàn & Trang bị bảo hộ]
    A --> G[Chương 7: Quy trình sơ cấp cứu người bị điện giật]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng một hệ thống lý thuyết kỹ thuật vững chắc:

• Lý thuyết phân tích mạch trong điều kiện sự cố: Mô hình hóa cơ thể người thành phần tử $R_{ng}$ kết nối song song hoặc nối tiếp với điện trở cách điện của dây dẫn $R_{cđ}$, điện dung phân bố đối với đất $C$, điện trở nền $R_n$, và điện trở nối đất $R_0, R_đ$.
• Nguyên lý phân bố thế trường dòng tản: Giải tích trường tĩnh điện và dòng dừng trong môi trường đất đồng nhất có điện trở suất $\rho$, làm rõ bản chất chênh lệch điện thế hình thành điện áp tiếp xúc và điện áp bước.
• Nguyên lý bảo vệ rơle và khí cụ ngắt tự động: Thiết lập mối quan hệ giữa dòng ngắn mạch chạm vỏ $I_N$ với dòng định mức của dây chảy cầu chì $I_{đm.cc}$ hoặc dòng tác động tức thời của áptômát $I_{tđ}$.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng tính toán kỹ thuật: Người học có khả năng tính toán thông số mạng nối đất nhân tạo, kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt của thanh dẫn nối đất ($S \ge \frac{I_\infty \sqrt{t_{qđ}}}{c}$), lựa chọn tiết diện dây trung tính bảo vệ theo Bảng 3-1 và Bảng 3-2.
• Kỹ năng phân tích hệ thống: Đánh giá mức độ nguy hiểm của mạng điện dựa trên chế độ vận hành của điểm trung tính trong các điều kiện làm việc bình thường và khi có sự cố chạm đất một pha.
• Kỹ năng thực hành quy chuẩn: Thao tác kiểm tra an toàn trước khi vận hành, sử dụng dụng cụ đo thử điện, nối đất lưu động và thực hiện chính xác quy trình hồi sinh tim phổi.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp diễn dịch từ cơ sở vật lý đến bài toán giải tích kỹ thuật, phục vụ đào tạo lý thuyết song hành với kỹ năng ứng dụng:

• Phương pháp sư phạm định lượng: Các kết luận kỹ thuật đều bắt nguồn từ biến đổi toán học và công thức cụ thể, tránh diễn giải trừu tượng. Ví dụ, việc xác định điện trở cách điện tối thiểu của mạng 380/220V trung tính cách ly được dẫn xuất trực tiếp từ điều kiện an toàn dòng qua người $I_{ng} \le 10\text{ mA}$: $$R_{cđ} \ge \frac{\sqrt{3}U}{I_{ng}} - 3R_{ng} = \frac{\sqrt{3} \times 380}{0,01} - 3 \times 1000 \approx 62.790,\Omega$$

• Bài tập và ví dụ tính toán thực tế: Giáo trình lồng ghép các bài toán thực nghiệm phục vụ việc tự học và giảng dạy trên lớp:

  • Ví dụ 2.2: Tính dòng điện chạm trực tiếp qua người trong mạng 380/220V trung tính nối đất ($U_f = 220\text{V}, R_{ng} = 1000\Omega, R_0 = 4\Omega$) khi không có bảo hộ ($R_n = 0$), cho kết quả $I_{ng} = 0,219\text{A} = 219\text{mA}$ (vượt xa ngưỡng an toàn $10\text{mA}$), từ đó chứng minh yêu cầu bắt buộc phải sử dụng thảm/ủng cách điện với $R_n \ge 21.000\Omega$.
  • Ví dụ 2.3: Phân tích sự cố chạm đất một pha trong mạng 380/220V trung tính nối đất với $R_{phđ} = 12\Omega$, tính ra dòng sự cố $I_d = 13,7\text{A}$, giải thích nguyên nhân tại sao dòng này không làm chảy cầu chì định mức $10\text{--}15\text{A}$ của xí nghiệp, từ đó rút ra sự cần thiết phải áp dụng đồng thời bảo vệ nối dây trung tính.

• Phương pháp kiểm tra, đánh giá: Học phần phù hợp với các hình thức kiểm tra tự luận tính toán thiết kế hệ thống nối đất, phân tích sơ đồ phân bố thế khi đứt dây trung tính (Hình 3-7), và thực hành thao tác sơ cấp cứu tại phòng thí nghiệm.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Hệ thống hóa tiêu chuẩn kỹ thuật: Mọi quy định về thông số bảo vệ trong giáo trình đều quy chiếu chính xác theo các bảng tiêu chuẩn kỹ thuật điện:
  • Quy định trị số điện trở nối đất cho thiết bị hạ áp $R_đ \le 4\Omega$ (và $\le 10\Omega$ cho vùng nông thôn công suất nhỏ dưới 100 kVA); thiết bị cao áp có dòng chạm đất lớn $R_đ \le 0,5\Omega$.
  • Tiêu chuẩn hóa các cấp điện áp cho phép theo môi trường: 65V (môi trường nguy hiểm thấp), 36V (môi trường nguy hiểm cao), 12V (môi trường đặc biệt nguy hiểm).
• Trích xuất dữ liệu thực nghiệm chuyên sâu: Giáo trình tổng hợp số liệu thực nghiệm sinh học từ các viện nghiên cứu chuyên ngành (như thí nghiệm của Viện nghiên cứu bệnh nghề nghiệp Leningrad về xác suất tử vong theo tần số dòng điện: 50Hz đạt 100%, 100Hz đạt 45%, 150Hz về 0%).
• Tính thực tế trong công nghiệp và hạ tầng đặc thù: Phân tích chi tiết điều kiện an toàn cho các môi trường đặc biệt như hầm mỏ khai thác (nơi có điện dung mạng lớn $C = 5,\mu\text{F}$), mạng điện di động phục vụ quân sự, và các trạm biến áp ngoài trời sử dụng lớp rải đá ba-lát phối hợp nhựa đường để tăng điện trở nền sàn ($R_n$).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên chuyên ngành: Sinh viên bậc đại học và cao đẳng thuộc các ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống điện, Thiết bị điện, Điện tử công nghiệp, Tự động hóa và Cơ điện tử từ năm thứ hai trở đi.
• Kiến thức tiên quyết: Để tiếp thu tốt nội dung giáo trình, sinh viên cần hoàn thành các học phần:
  1. Vật lý đại cương (Phần Điện - Từ trường).
  2. Lý thuyết mạch điện (Mạch một pha, mạch ba pha, chế độ xác lập và quá độ).
  3. Kỹ thuật đo lường điện và Khí cụ điện.
• Giảng viên và cán bộ giảng dạy: Tài liệu là căn cứ xây dựng đề cương bài giảng môn An toàn điện, hướng dẫn bài tập lớn và đồ án môn học Cung cấp điện, Thiết kế trạm và đường dây.
• Kỹ sư và kỹ thuật viên: Tài liệu tham khảo hữu ích cho cán bộ an toàn lao động, kỹ sư vận hành lưới điện, kỹ sư thiết kế thi công cơ điện (M&E) trong các nhà máy và công trình xây dựng.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên đại học, cao đẳng kỹ thuật chuyên ngành Điện - Điều khiển, đồng thời dùng làm tài liệu tham khảo cho kỹ sư vận hành và cán bộ quản lý an toàn điện tại các cơ sở công nghiệp.

2. Cần kiến thức nền nào để học giáo trình này?

Người học cần có kiến thức cơ sở về Lý thuyết mạch điện (tính toán dòng, áp, tổng trở trong mạng 1 pha và 3 pha đối xứng/không đối xứng), Vật lý điện từ trường và nguyên lý hoạt động của các khí cụ đóng cắt bảo vệ (cầu chì, áptômát).

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu an toàn lao động thông thường?

Giáo trình tập trung sâu vào bản chất kỹ thuật giải tích: thiết lập công thức toán học tính toán dòng sự cố, phân tích mạch tương đương, tính toán hệ thống nối đất và cân bằng thế, thay vì chỉ liệt kê các quy tắc thao tác an toàn mang tính định tính.

4. Làm sao để tự học giáo trình hiệu quả?

Người học nên bám sát sơ đồ mạch thay thế trong từng chương, tự giải lại các bài toán ví dụ tính toán dòng qua người trong từng trạng thái chạm mạng, kết hợp tra cứu các bảng thông số chuẩn (Bảng 1-1, 3-1, 3-2, 3-3) để hiểu rõ căn cứ kỹ thuật của các quy phạm.

5. Giáo trình có các bảng tra cứu kỹ thuật kèm theo không?

Có. Giáo trình cung cấp hệ thống bảng số liệu đầy đủ gồm: Bảng phân loại tác dụng dòng điện theo trị số (Bảng 1-1), Bảng tác dụng tần số (Bảng 1-2), Bảng quy định tiết diện dây trung tính bảo vệ theo dây pha (Bảng 3-1), Bảng tiết diện tương đương giữa dây thép và dây đồng (Bảng 3-2), và Bảng điện trở cách điện của các loại nền sàn theo độ ẩm (Bảng 3-3).

---

Kết luận

Giáo trình Kỹ thuật an toàn điện của tác giả Nguyễn Huy Minh cung cấp hệ thống tri thức hoàn chỉnh từ nguyên lý lý sinh, mô hình giải tích mạch sự cố đến các phương pháp tính toán thiết kế nối đất, nối không và quy trình cấp cứu thực tiễn. Tài liệu định hình một lộ trình học tập khoa học: nắm vững cơ chế tai nạn điện $\rightarrow$ làm chủ phương pháp tính toán an toàn mạng $\rightarrow$ ứng dụng thiết kế các giải pháp bảo vệ kỹ thuật theo đúng quy phạm chuyên ngành. Để mở rộng kiến thức, người học có thể tham khảo thêm các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan như Quy phạm trang bị điện Việt Nam và các tiêu chuẩn quốc tế về hệ thống tiếp địa và chống sét (IEC 60364, TCVN 9385).

Trích đoạn nội dung tài liệu

häc viÖn kü thuËt qu©n sù bé m«n Kü ThuËt ®iÖn - khoa kü thuËt ®iÒu khiÓn nguyÔn huy minh Kü thuËt an toμn ®iÖn (Dïng cho ®µo t¹o ®¹i häc) Hμ néi - 2007 Môc lôc Trang Môc lôc …………………………………………………………………. 7 Ch−¬ng 1: nh÷ng kh¸i niÖm chung vÒ an toμn ®iÖn…. T¸c dông cña dßng ®iÖn lªn c¬ thÓ ng−êi…………………………. Nh÷ng yÕu tè x¸c ®Þnh t×nh tr¹ng nguy hiÓm cña ®iÖn giËt vµ nh÷ng giíi h¹n cho phÐp……………….

§iÖn trë c¬ thÓ ng−êi. ¶nh h−ëng cña trÞ sè dßng ®iÖn giËt…………………………. ¶nh h−ëng cña thêi gian ®iÖn giËt. §−êng ®i cña dßng ®iÖn giËt.

¶nh h−ëng cña tÇn sè ®iÖn giËt. HiÖn t−îng dßng ®iÖn ®i trong ®Êt, ®iÖn ¸p tiÕp xóc vµ ®iÖn ¸p b−íc. HiÖn t−îng dßng ®iÖn ®i trong ®Êt……………………………. 18 Ch−¬ng 2: ph©n tÝch an toμn trong c¸c m¹ng ®iÖn….

Ph©n tÝch an toµn m¹ng ®iÖn mét pha. M¹ng ®iÖn c¸ch ®iÖn víi ®Êt. M¹ng ®iÖn cã mét cùc hay mét pha nèi ®Êt. M¹ng ®iÖn c¸ch ®iÖn víi ®Êt cã ®iÖn dung lín…………………….

Nguy hiÓm cña ®iÖn tÝch tµn d−………………………………. Ch¹m vµo mét d©y cña m¹ng xoay chiÒu 1 pha ®ang vËn hµnh khi cã tÝnh ®Õn ®iÖn dung. Ph©n tÝch an toµn m¹ng ®iÖn ba pha. M¹ng ®iÖn cã trung tÝnh c¸ch ®iÖn ………………………….

M¹ng ®iÖn cã trung tÝnh nèi ®Êt. Ph¹m vi øng dông chÕ ®é trung tÝnh cña m¹ng ®iÖn ba pha. 32 Ch−¬ng 3: c¸c biÖn ph¸p b¶o ®¶m an toμn……………… 34 3. Môc ®Ých ý nghÜa cña viÖc nèi ®Êt.

Thùc hiÖn b¶o vÖ nèi ®Êt. LÜnh vùc sö dông cña b¶o vÖ nèi ®Êt. TÝnh to¸n b¶o vÖ nèi ®Êt. B¶o vÖ nèi d©y trung tÝnh.

Môc ®Ých ý nghÜa cña viÖc b¶o vÖ nèi d©y trung tÝnh……. Ph¹m vi øng dông cña b¶o vÖ nèi d©y trung tÝnh. Nèi ®Êt lµm viÖc vµ nèi ®Êt lÆp l¹i. Thùc hiÖn b¶o vÖ nèi d©y trung tÝnh.

B¶o vÖ b»ng c¸c biÖn ph¸p ng¨n c¸ch ®iÖn bæ sung…………………. Ng¨n c¸ch b¶o vÖ ®èi víi trang thiÕt bÞ ®iÖn. Ng¨n c¸ch gi÷a ng−êi vµ ®Êt. B¶o vÖ b»ng biÖn ph¸p sö dông biÕn ¸p ng¨n c¸ch ………………….

Nguyªn lý lµm viÖc vµ c¸c ®iÒu kiÖn ®Ó ¸p dông biÖn ph¸p b¶o vÖ sö dông biÕn ¸p ng¨n c¸ch. C¸c yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi biÕn ¸p ng¨n c¸ch. B¶o vÖ b»ng biÖn ph¸p c¾t tù ®éng khu vùc bÞ sù cè ra khái l−íi ®iÖn 52 3. Kh¸i qu¸t chung.

B¶o vÖ tù ®éng khi xuÊt hiÖn ®iÖn ¸p tiÕp xóc nguy hiÓm. B¶o vÖ tù ®éng khi xuÊt hiÖn dßng ®iÖn sù cè nguy hiÓm. B¶o vÖ chèng sù x©m nhËp cña ®iÖn ¸p cao sang phÝa ®iÖn ¸p thÊp. Nguy hiÓm cña sù x©m nhËp cña ®iÖn ¸p cao sang phÝa ®iÖn ¸p thÊp.

C¸c biÖn ph¸p b¶o vÖ chèng sù x©m nhËp cña ®iÖn ¸p cao sang phÝa ®iÖn ¸p thÊp. 58 Ch−¬ng 4: Chèng sÐt vμ nèi ®Êt…………………………. Qu¸ ¸p thiªn nhiªn vµ ®Æc tÝnh cña sÐt……………………………. HËu qu¶ cña phãng ®iÖn sÐt.

B¶o vÖ c¸c c«ng tr×nh vµ tr¹m ®iÖn®èi víi sÐt ®¸nh trùc tiÕp. Cét thu sÐt vµ ph¹m vi b¶o vÖ cña nã. B¶o vÖ chèng sÐt cho ®−êng d©y vµ tr¹m. 66 Ch−¬ng 5: nh÷ng vÊn ®Ò vÒ ¶nh h−ëng cña tr−êng ®iÖn tõ tÇn sè cao, tr−êng ®iÖn tõ tÇn sè c«ng nghiÖp vμ ®Ò phßng tÜnh ®iÖn………………………….

Tr−êng ®iÖn tõ tÇn sè cao. Sù h×nh thµnh tr−êng ®iÖn tõ tÇn sè cao trong mét sè thiÕt bÞ c«ng nghiÖp. T¸c dông cña tr−êng ®iÖn tõ lªn c¬ thÓ ng−êi………………. C¸c biÖn ph¸p ®¶m b¶o an toµn.

Tr−êng ®iÖn tõ tÇn sè c«ng nghiÖp. §Ò phßng tÜnh ®iÖn. 76 Ch−¬ng 6: nh÷ng ph−¬ng tiÖn vμ dông cô cÇn thiÕt 78 cho an toμn ®iÖn…………………………. B¶o vÖ khái nguy hiÓm khi tiÕp xóc bÊt ngê víi vËt dÉn ®iÖn…….

Chän ®iÖn ¸p cho c¸c trang bÞ ®iÖn th«ng dông…………………. Ph−¬ng tiÖn b¶o vÖ vµ dông cô kiÓm tra ®iÖn cho ng−êi khi lµm viÖc. CÊu t¹o mét sè ph−¬ng tiÖn b¶o vÖ c¸ch ®iÖn……………. ThiÕt bÞ thö ®iÖn di ®éng.

ThiÕt bÞ b¶o vÖ nèi ®Êt t¹m thêi di ®éng. TÊm ch¾n di ®éng t¹m thêi, n¾p ®Ëy b»ng cao su……. 84 Ch−¬ng 7: CÊp cøu ng−êi bÞ ®iÖn giËt. Kh¸i niÖm chung.

Ph−¬ng ph¸p cøu ng−êi bÞ n¹n ra khái m¹ng ®iÖn………………. C¸c ph−¬ng ph¸p cøu ch÷a ngay sau khi ng−êi bÞ n¹n tho¸t khái m¹ng ®iÖn. Ph−¬ng ph¸p h« hÊp nh©n t¹o, hµ h¬i thæi ng¹t hoÆc hµ h¬i thæi ng¹t kÕt hîp víi Ên tim ngoµi lång ngùc. 112 Tµi liÖu tham kh¶o.

119 5 6 Lêi nãi ®Çu Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, nguån c«ng suÊt vµ s¶n l−îng ®iÖn n¨ng ë n−íc ta ®−îc ph¸t triÓn víi tèc ®é rÊt nhanh. §iÖn n¨ng ®· gãp phÇn tÝch cùc cho sù ph¸t triÓn cña nÒn kinh tÕ quèc d©n vµ phôc vô sinh ho¹t ë c¸c thµnh phè lín còng nh− c¸c vïng n«ng th«n xa x«i. §Ó ®¶m b¶o sö dông ®iÖn n¨ng mét c¸ch hîp lý vµ tiÕt kiÖm, mét vÊn ®Ò cÊp b¸ch ®Æt ra lµ ph¶i ®¶m b¶o tuyÖt ®èi an toµn cho con ng−êi vµ thiÕt bÞ trong qu¸ tr×nh sö dông ®iÖn. VÊn ®Ò nµy sÏ ®−îc ®Ò cËp trong gi¸o tr×nh "Kü thuËt an toµn ®iÖn".

Gi¸o tr×nh "Kü thuËt an toµn ®iÖn" ®−îc biªn so¹n phôc vô gi¶ng d¹y cho sinh viªn ®¹i häc, cao ®¼ng ë c¸c chuyªn ngµnh ®iÖn, ®iÖn tö, tù ®éng ho¸. Tµi liÖu cung cÊp cho ng−êi ®äc nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n ®Ó hiÓu vµ phßng ngõa tèt c¸c tai n¹n nguy hiÓm do ®iÖn giËt, c¸ch xö trÝ khi cã tai n¹n ®iÖn giËt. Tµi liÖu cßn giíi thiÖu c¸c vÊn ®Ò cÇn chó ý khi thiÕt kÕ, l¾p ®Æt m¹ng ®iÖn nh»m ®¶m b¶o an toµn cho con ng−êi vµ thiÕt bÞ. Bªn c¹nh ®ã, tµi liÖu còng giíi thiÖu c¸c ph−¬ng ph¸p chèng sÐt ®¸nh th¼ng cho c¸c c«ng tr×nh, ®−êng d©y vµ tr¹m biÕn ¸p, c¸ch phßng ngõa ¶nh h−ëng cña tr−êng ®iÖn tõ tÇn sè cao, tÇn sè c«ng nghiÖp vµ c¸c biÖn ph¸p ®Ò phßng tÜnh ®iÖn.

MÆc dï ®· cè g¾ng tËp trung nghiªn cøu, biªn so¹n nh−ng gi¸o tr×nh khã tr¸nh khái vÉn cã nh÷ng h¹n chÕ nhÊt ®Þnh. RÊt mong nhËn ®−îc sù gãp ý cña b¹n ®äc ®Ó tµi liÖu cã thÓ hoµn thiÖn h¬n. 7 8 Ch−¬ng 1 Nh÷ng kh¸i niÖm chung vÒ an toμn ®iÖn 1. T¸c dông cña dßng ®iÖn lªn c¬ thÓ con ng−êi Qua nghiªn cøu thùc tÕ cho thÊy khi ch¹m vµo vËt cã ®iÖn ¸p hËu qu¶ cña tai n¹n ®iÖn phô thuéc vµo ®é lín ®ßng ®iÖn ®i qua c¬ thÓ con ng−êi.

Dßng ®iÖn ®i qua c¬ thÓ con ng−êi g©y nªn c¸c ph¶n øng sinh lý phøc t¹p nh− lµm huû ho¹i hÖ thèng thÇn kinh, lµm tª liÖt cö ®éng cña c¬ b¾p, g©y s−ng mµng phæi vµ g©y ngõng trÖ ho¹t ®éng cña hÖ thèng tuÇn hoµn, h« hÊp. Tai n¹n ®iÖn cßn g©y báng, ®èt ch¸y ®iÖn do hå quang ®iÖn. Ngoµi ra cßn c¸c biÓu hiÖn còng rÊt nguy hiÓm nh− dÊu ®iÖn, kim lo¹i hãa líp da. Nghiªn cøu c¸c biÓu hiÖn vµ t¸c h¹i cña dßng ®iÖn lªn c¬ thÓ con ng−êi lµ rÊt phøc t¹p.

Cho ®Õn nay vÉn ch−a cã mét lý thuyÕt hoµn chØnh vµo vÒ t¸c dông cña dßng ®iÖn lªn c¬ thÓ con ng−êi. Mét trong nh÷ng yÕu tè chÝnh g©y ra tai n¹n cho con ng−êi lµ trÞ sè dßng ®iÖn (phô thuéc vµo ®iÖn ¸p vËt mang ®iÖn mµ con ng−êi ch¹m ph¶i) vµ ®−êng ®i cña dßng ®iÖn qua c¬ thÓ con ng−êi vµo ®Êt. Tai n¹n ®iÖn cã thÓ x¶y ra do nh÷ng nguyªn nh©n sau: - Do ch¹m ph¶i vËt dÉn ®iÖn cã mang ®iÖn ¸p. - Do ch¹m ph¶i nh÷ng bé phËn b»ng kim lo¹i hay vá thiÕt bÞ b×nh th−êng kh«ng mang ®iÖn ¸p nh−ng bÞ nhiÔm ®iÖn do h− háng c¸ch ®iÖn.

- Tai n¹n do ®iÖn ¸p b−íc xuÊt hiÖn t¹i l©n cËn c¸c vÞ trÝ cã sù cè ch¹m ®iÖn. Dßng ®iÖn cã thÓ t¸c ®éng vµo c¬ thÓ con ng−êi qua mét m¹ch ®iÖn kÝn hay t¸c ®éng bªn ngoµi nh− phãng ®iÖn hå quang. TÝnh chÊt t¸c h¹i cña dßng ®iÖn g©y nªn vµ hËu qu¶ cña nã phô thuéc vµo ®é lín vµ lo¹i dßng ®iÖn, ®−êng ®i cña dßng ®iÖn qua c¬ thÓ con ng−êi, thêi gian t¸c dông vµ t×nh tr¹ng søc khoÎ cña n¹n nh©n. §Õn nay vÉn cã nhiÒu ý kiÕn kh¸c nhau vÒ trÞ sè dßng ®iÖn cã thÓ g©y nguy hiÓm chÕt ng−êi.

Tr−êng hîp chung th× dßng ®iÖn cã thÓ g©y chÕt ng−êi lµ 100mA. Tuy vËy cã tr−êng hîp dßng ®iÖn chØ kho¶ng 5 - 10mA ®· g©y chÕt ng−êi. §iÒu nµy chØ cã thÓ gi¶i thÝch bëi ®iÒu kiÖn m«i tr−êng lµm viÖc vµ t×nh tr¹ng søc khoÎ cña n¹n nh©n. Chóng ta cÇn chó ý ®Õn yÕu tè thêi gian t¸c dông cña dßng ®iÖn.

Thêi gian t¸c dông cµng l©u cµng nguy hiÓm cho n¹n nh©n. Nguyªn nh©n chÕt ng−êi do dßng ®iÖn g©y ra phÇn lín lµ do c¸c b¾p thÞt bÞ 9 co rót, ngõng trÖ lµm viÖc cña hÖ thèng tuÇn hoµn, h« hÊp. Ngoµi ra cßn kÓ ®Õn c¸c biÕn ®æi sinh hãa phøc t¹p trong c¬ thÓ con ng−êi d−íi t¸c dông cña dßng ®iÖn. Nguy hiÓm chÕt ng−êi còng cã thÓ do bÞ báng trÇm träng.

Theo quan ®iÓm míi nhÊt cña c¸c nhµ khoa häc, nguyªn nh©n tai n¹n lµ do dßng ®iÖn t¸c ®éng ®ét ngét g©y kÝch thÝch ®×nh trÖ ho¹t ®éng cña n·o dÉn ®Õn ngõng trÖ ho¹t ®éng cña c¬ quan h« hÊp vµ tuÇn hoµn. Møc ®é kÝch thÝch hÖ thèng thÇn kinh vµ kh¶ n¨ng chÞu ®ùng cña nã ¶nh h−ëng quyÕt ®Þnh lªn nguån gèc cña tæn th−¬ng. Kh¶ n¨ng chÞu ®ùng cña tõng con ng−êi d−íi t¸c dông cña dßng ®iÖn lµ kh¸c nhau. Ngay c¶ ®èi víi mét ng−êi tuú thuéc vµo t×nh tr¹ng søc khoÎ mµ kh¶ n¨ng chÞu ®ùng dßng ®iÖn t¹i c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau còng thay ®æi.

§iÒu nµy gi¶i thÝch t¹i sao víi dßng ®iÖn nhá cã lóc còng g©y hËu qu¶ chÕt ng−êi. Nh÷ng yÕu tè x¸c ®Þnh t×nh tr¹ng nguy hiÓm cña ®iÖn giËt vμ Nh÷ng giíi h¹n cho phÐp 1. §iÖn trë c¬ thÓ con ng−êi §iÖn trë c¬ thÓ con ng−êi lµ mét ®¹i l−îng rÊt kh«ng æn ®Þnh, phô thuéc vµo t×nh tr¹ng søc khoÎ, ®iÒu kiÖn m«i tr−êng xung quanh vµ møc ®é tæn t−¬ng khi bÞ tai n¹n ®iÖn. ThÝ nghiÖm cho thÊy gi÷a dßng ®iÖn ®i qua ng−êi vµ ®iÖn ¸p ®Æt vµo cã sù lÖch pha.

Nh− vËy ®iÖn trë con ng−êi lµ mét ®¹i l−îng kh«ng thuÇn nhÊt. Líp da con ng−êi ®Æc biÖt lµ líp sõng trªn da cã ®iÖn trë lín nhÊt. Khi da bÞ Èm hoÆc líp sõng bÞ tæn th−¬ng ®iÖn trë con ng−êi sÏ gi¶m xuèng. §iÖn trë con ng−êi còng gi¶m xuèng khi t¨ng thêi gian t¸c dông cña dßng ®iÖn hoÆc t¨ng ®iÖn ¸p ®Æt vµo con ng−êi.

§iÖn trë con ng−êi cã thÓ thay ®æi tõ 600Ω ®Õn hµng tr¨m kΩ. Khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua con ng−êi ®iÖn trë th©n ng−êi sÏ gi¶m ®i. §iÒu nµy cã thÓ ®−îc gi¶i thÝch lµ lóc cã dßng ®iÖn ®i vµo th©n ng−êi lµm cho da bÞ ®èt nãng, må h«i tho¸t ra vµ lµm cho ®iÖn trë gi¶m xuèng. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho thÊy: Víi dßng ®iÖn 0,1mA ®iÖn trë ng−êi Rng = 500kΩ.

Víi dßng ®iÖn 10mA ®iÖn trë ng−êi Rng = 8kΩ.