Giáo trình an toàn điện nghề Lắp đặt thiết bị điện trình độ cao đẳng - Trường Cao đẳng Dầu khí

Giáo trình kỹ thuật về an toàn điện nghề lắp đặt thiết bị điện cao đẳng, biên soạn theo chương trình đào tạo chuẩn, hệ thống hóa kiến thức từ cơ bản đến nâng cao.

• Tác giả: Lê Thị Thu Hường
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Lắp Đặt Thiết Bị Điện
• Đề tài: Giáo Trình An Toàn Điện Cho Nghề Lắp Đặt Thiết Bị Điện Cao Đẳng
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM VỀ AN TOÀN ĐIỆN
• 1.1. TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI
• 1.2. HIỆN TƯỢNG DÒNG ĐIỆN ĐI TRONG ĐẤT
• 1.3. ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC VÀ ĐIỆN ÁP BƯỚC
• 1.4. ĐIỆN ÁP CHO PHÉP
• 1.5. PHÂN LOẠI XÍ NGHIỆP THEO QUAN ĐIỂM AN TOÀN ĐIỆN
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH AN TOÀN CÁC MẠNG ĐIỆN
• 2.1. MẠNG ĐIỆN MỘT PHA
• 2.2. MẠNG ĐIỆN BA PHA
• 3. CHƯƠNG 3: BẢO VỆ NỐI ĐẤT
• 3.1. KHÁI NIỆM CHUNG
• 3.2. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA BẢO VỆ NỐI ĐẤT
• 3.3. CÁC HÌNH THỨC NỐI ĐẤT
• 3.4. LĨNH VỰC ÁP DỤNG CỦA BẢO VỆ NỐI ĐẤT
• 3.5. ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT, ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA ĐẤT
• 3.6. CÁC QUY ĐỊNH VỀ ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT TIÊU CHUẨN
• 4. CHƯƠNG 4: BẢO VỆ NỐI DÂY TRUNG TÍNH
• 4.1. KHÁI NIỆM CHUNG
• 4.2. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA BẢO VỆ NỐI DÂY TRUNG TÍNH
• 4.3. PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA BẢO VỆ NỐI DÂY TRUNG TÍNH
• 4.4. NỐI ĐẤT LÀM VIỆC VÀ NỐI ĐẤT LẶP LẠI TRONG BẢO VỆ NỐI DÂY TRUNG TÍNH
• 4.5. CÁCH THỰC HIỆN BẢO VỆ NỐI DÂY TRUNG TÍNH
• 5. CHƯƠNG 5: DỤNG CỤ, PHƯƠNG TIỆN CẦN THIẾT CHO AN TOÀN ĐIỆN, CẤP CỨU NGƯỜI KHI BỊ ĐIỆN GIẬT
• 5.1. CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ AN TOÀN CHO NGƯỜI TRÁNH BỊ ĐIỆN GIẬT
• 5.2. PHƯƠNG TIỆN BẢO VỆ VÀ DỤNG CỤ KIỂM TRA ĐIỆN CHO NGƯỜI KHI LÀM VIỆC
• 5.3. CẤP CỨU NGƯỜI BỊ ĐIỆN GIẬT

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Giáo Trình An Toàn Điện Cho Nghề Lắp Đặt Thiết Bị Điện

Giáo trình An toàn điện cho nghề lắp đặt thiết bị điện cao đẳng được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức cơ bản và cần thiết cho sinh viên. Nội dung giáo trình không chỉ giúp người học hiểu rõ về an toàn điện mà còn trang bị kỹ năng xử lý sự cố trong quá trình vận hành thiết bị điện. Giáo trình này bao gồm 5 chương, mỗi chương đều có những nội dung quan trọng và thiết thực cho nghề nghiệp tương lai.

1.1. Mục Tiêu Của Giáo Trình An Toàn Điện

Mục tiêu chính của giáo trình là giúp sinh viên nắm vững các khái niệm về an toàn điện, từ đó có thể áp dụng vào thực tiễn trong quá trình lắp đặt và bảo trì thiết bị điện.

1.2. Đối Tượng Sử Dụng Giáo Trình

Giáo trình này được thiết kế cho sinh viên ngành điện, đặc biệt là những người theo học nghề lắp đặt thiết bị điện tại các trường cao đẳng.

II. Những Thách Thức Trong Việc Đảm Bảo An Toàn Điện

Việc đảm bảo an toàn điện trong quá trình lắp đặt thiết bị điện gặp nhiều thách thức. Những sự cố điện có thể xảy ra bất ngờ và gây nguy hiểm cho người lao động. Do đó, việc hiểu rõ các nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa là rất quan trọng.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ra Tai Nạn Điện

Tai nạn điện thường xảy ra do sự thiếu hiểu biết về tiêu chuẩn an toàn điện và không tuân thủ quy trình làm việc an toàn.

2.2. Hệ Thống Cảnh Báo An Toàn

Cần có hệ thống cảnh báo và thiết bị bảo vệ để giảm thiểu rủi ro trong quá trình làm việc với điện. Điều này bao gồm việc sử dụng thiết bị bảo vệ cá nhân và các công cụ an toàn.

III. Phương Pháp Đào Tạo An Toàn Điện Hiệu Quả

Để nâng cao hiệu quả đào tạo về an toàn điện, cần áp dụng các phương pháp giảng dạy hiện đại và thực tiễn. Việc kết hợp lý thuyết và thực hành sẽ giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức.

3.1. Phương Pháp Giảng Dạy Tích Cực

Sử dụng các phương pháp giảng dạy tích cực như thảo luận nhóm, thực hành mô phỏng để sinh viên có thể trải nghiệm thực tế.

3.2. Đánh Giá Kết Quả Học Tập

Cần có các hình thức đánh giá đa dạng để kiểm tra kiến thức và kỹ năng của sinh viên, từ đó điều chỉnh phương pháp giảng dạy cho phù hợp.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Giáo Trình An Toàn Điện

Giáo trình An toàn điện không chỉ là lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong công việc hàng ngày của người lắp đặt thiết bị điện. Việc áp dụng kiến thức từ giáo trình sẽ giúp giảm thiểu tai nạn và nâng cao hiệu quả công việc.

4.1. Kỹ Năng Xử Lý Sự Cố

Sinh viên sẽ được trang bị kỹ năng xử lý các sự cố điện thường gặp, từ đó có thể ứng phó kịp thời và hiệu quả.

4.2. Tích Hợp Công Nghệ Mới

Cần cập nhật các công nghệ mới trong lĩnh vực điện để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong công việc lắp đặt thiết bị điện.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của An Toàn Điện Trong Nghề Lắp Đặt Thiết Bị Điện

Tương lai của an toàn điện trong nghề lắp đặt thiết bị điện phụ thuộc vào việc nâng cao nhận thức và kỹ năng của người lao động. Việc đầu tư vào giáo dục và đào tạo sẽ giúp giảm thiểu tai nạn và nâng cao chất lượng công việc.

5.1. Tăng Cường Đào Tạo

Cần tăng cường các chương trình đào tạo về an toàn điện để nâng cao nhận thức và kỹ năng cho sinh viên.

5.2. Đổi Mới Công Nghệ

Đổi mới công nghệ và áp dụng các thiết bị an toàn hiện đại sẽ giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình làm việc.

Nội dung chính

TỔNG QUAN HỌC THUẬT: GIÁO TRÌNH AN TOÀN ĐIỆN (MÃ MÔ ĐUN: ELET5201)

---

1. Tổng quan về giáo trình

Giáo trình An toàn điện (Mã mô đun: ELET5201) là tài liệu giảng dạy chính thức do Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) ban hành nội bộ theo Quyết định số 205/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022 tại Bà Rịa – Vũng Tàu. Tài liệu được biên soạn bởi tập thể giảng viên Tổ bộ môn Điện, do ThS. Lê Thị Thu Hường chủ biên cùng các tác giả Ninh Trọng Tuấn và Nguyễn Xuân Thịnh.

       CHƯƠNG TRÌNH KHUNG MÔ ĐUN ELET5201 (30 GIỜ / 02 TÍN CHỈ)
       

Trong chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Lắp đặt thiết bị điện và nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện, môn học mang tính chất kỹ thuật cơ sở bắt buộc với thời lượng 30 giờ (tương đương 02 tín chỉ, gồm 28 giờ lý thuyết và 02 giờ kiểm tra định kỳ). Vị trí của mô đun được bố trí học trước toàn bộ các môn học và mô đun chuyên môn nghề nhằm thiết lập cơ sở an toàn cho quá trình thực hành tại xưởng và nhà xưởng công nghiệp.

Về chuẩn đầu ra (learning outcomes), giáo trình hướng đến ba nhóm mục tiêu:

• Kiến thức: Trình bày được bản chất vật lý và sinh lý học của tai nạn điện; xác định các thông số dòng điện, điện áp nguy hiểm; mô tả phương pháp phân tích an toàn trong mạng một pha, ba pha; giải thích nguyên lý bảo vệ nối đất và nối dây trung tính.
• Kỹ năng: Phân tích, lựa chọn phương tiện bảo vệ cá nhân, dụng cụ kiểm tra điện; tính toán các thông số điện trở nối đất, điện áp tiếp xúc và điện áp bước; thực hiện quy trình sơ cứu nạn nhân bị điện giật.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn, bảo hộ lao động và rèn luyện tác phong công nghiệp.

Cấu trúc giáo trình được xây dựng theo trật tự logic: đi từ bản chất lý thuyết vật lý – sinh lý, mô hình toán học giải tích mạng điện, các giải pháp kỹ thuật thụ động/chủ động (nối đất, nối trung tính) đến quy trình xử lý thực tế và cấp cứu hồi sinh.

---

2. Nội dung kiến thức cốt lõi

2.1. Các chương và chủ đề chính

Giáo trình phân bổ kiến thức qua 5 chương chuyên đề:

• Chương 1: Các khái niệm về an toàn điện (8 giờ): Khảo sát 3 tác dụng cơ bản của dòng điện lên cơ thể (nhiệt, điện phân, sinh lý/co giật cơ); cơ chế rung tim khi dòng điện trùng pha T của chu trình tim ($0{,}4,\text{s}$); các yếu tố ảnh hưởng gồm trị số dòng điện (ngưỡng an toàn $10,\text{mA}$ xoay chiều, $50,\text{mA}$ một chiều), đường đi dòng điện (nguy hiểm nhất: đầu – tay $7%$, đầu – chân $6{,}8%$, tay phải – chân $6{,}7%$ qua tim), tần số nguy hiểm ($50\text{--}60,\text{Hz}$); lý thuyết phân bố trường điện từ trong đất theo quy luật hyperbol ($E = \rho \cdot J$); công thức tính điện áp tiếp xúc ($U_{tx} = \alpha \cdot U_đ$) và điện áp bước ($U_b$); phân loại xí nghiệp (nguy hiểm, đặc biệt nguy hiểm, ít nguy hiểm).
• Chương 2: Phân tích an toàn các mạng điện (6 giờ): Khảo sát mạng 1 pha 2 dây cách điện với đất (dòng qua người $I_{ng} = \frac{U}{2R_{ng} + R_{cđ}}$), mạng 1 pha trung tính nối đất; phân tích mạng 3 pha hạ áp ($U < 1000,\text{V}$) và cao áp ($U > 1000,\text{V}$) ở chế độ trung tính cách điện hoặc trung tính trực tiếp nối đất ($380/220,\text{V}$).
• Chương 3: Bảo vệ nối đất (5 giờ): Bản chất tạo mạch có điện dẫn lớn nối vỏ thiết bị xuống đất ($U_đ = I_đ \cdot R_đ$); phân biệt nối đất tập trung và nối đất mạch vòng; phạm vi bắt buộc áp dụng đối với thiết bị cao áp ($> 1000,\text{V}$) và mạng hạ áp trung tính cách ly; công thức xác định điện trở tản $R_đ$, điện trở suất của đất $\rho$, hệ số mùa $K_m$; quy định tiêu chuẩn $R_đ \le 0{,}5,\Omega$ cho mạng cao áp có dòng chạm đất lớn ($I_đ > 500,\text{A}$) và $R_đ \le 4,\Omega$ cho mạng hạ áp.
• Chương 4: Bảo vệ nối dây trung tính (5 giờ): Áp dụng cho mạng 3 pha 4 dây điện áp $< 1000,\text{V}$ có trung tính trực tiếp nối đất; nguyên lý chuyển sự cố chạm vỏ thiết bị thành ngắn mạch 1 pha nhằm kích hoạt khí cụ bảo vệ (aptomat, cầu chì) ngắt nguồn; phân tích nối đất làm việc ($R_0$) và nối đất lặp lại ($R_{nl}$).
• Chương 5: Dụng cụ, phương tiện cần thiết cho an toàn điện và Cấp cứu người khi bị điện giật (6 giờ): Phân loại phương tiện bảo vệ (chính, phụ), dụng cụ kiểm tra điện thế; phương pháp tách nạn nhân khỏi nguồn điện; kỹ thuật sơ cứu hồi sinh tổng hợp hô hấp nhân tạo và ép tim ngoài lồng ngực.

2.2. Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý thuyết giải tích dựa trên:

1. Định luật Ohm vi phân: Khảo sát trường mật độ dòng $J = \frac{I_đ}{2\pi X^2}$ và phương trình điện trường $E = \rho \cdot J$ trong môi trường đất bán cầu đồng nhất.
2. Lý thuyết phân bố điện áp hyperbol: Mô hình hóa đường cong sụt áp quanh điểm ngắn mạch chạm đất, xác định vùng ảnh hưởng nguy hiểm ($X < 20,\text{m}$, trong đó khoảng cách $1,\text{m}$ chiếm đến $68%$ điện áp rơi).
3. Mô hình tương đương tổng trở cơ thể người: Thiết lập sơ đồ thay thế gồm điện trở tác dụng lớp sừng $R_1$, điện trở nội tạng $R_2$, điện dung lớp da $C$, chuẩn hóa giá trị tính toán trung bình $R_{ng} = 1000,\Omega$.

Thông số / Khái niệm kỹ thuật	Công thức / Giá trị tiêu chuẩn	Ý nghĩa ứng dụng trong giáo trình
Điện trở cơ thể người ($R_{ng}$)	$1000,\Omega$ (chuẩn hóa tính toán)	Cơ sở tính toán dòng điện chạm trực tiếp và gián tiếp
Dòng điện an toàn cho phép ($I_{cp}$)	$\le 10,\text{mA}$ (AC), $\le 50,\text{mA}$ (DC)	Ngưỡng giới hạn để rơ le hoặc cách điện bảo đảm an toàn
Điện áp bước ($U_b$)	$U_b = \frac{I_đ \cdot \rho \cdot a}{2\pi \cdot x(x+a)}$ với $a = 0{,}8,\text{m}$	Xác định vùng an toàn ngoài bán kính $20,\text{m}$ quanh điểm chạm đất
Điện trở nối đất mạng cao áp ($I_đ > 500,\text{A}$)	$R_đ \le 0{,}5,\Omega$ ($R_{nt} \le 1,\Omega$)	Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho mạng truyền tải $\ge 110,\text{kV}$
Điện trở nối đất mạng hạ áp ($U < 1000,\text{V}$)	$R_đ \le 4,\Omega$ (hoặc $10,\Omega$ nếu $S \le 100,\text{kVA}$)	Quy chuẩn an toàn cho xưởng sản xuất và trạm phân phối

2.3. Kỹ năng phát triển

Tài liệu rèn luyện cho người học ba nhóm kỹ năng cốt lõi:

• Kỹ năng tính toán phân tích: Xác định dòng điện chạy qua người trong các sơ đồ nối dây một pha, ba pha; đánh giá trị số sụt áp $U_{tx}$ và $U_b$ dưới tác động của điện trở suất môi trường đất.
• Kỹ năng thiết kế và lựa chọn giải pháp kỹ thuật: Phân biệt điều kiện kỹ thuật để áp dụng bảo vệ nối đất (mạng trung tính cách điện) hoặc bảo vệ nối dây trung tính (mạng 3 pha 4 dây trung tính nối đất); tính toán điện trở nối đất nhân tạo có xét hệ số mùa $K_m$.
• Kỹ năng thao tác và ứng phó sự cố: Phân loại và sử dụng dụng cụ kiểm tra điện thế; xử lý ngắt nguồn và thao tác hô hấp nhân tạo, ép tim cấp cứu nạn nhân ngừng thở, ngừng tim.

---

3. Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình quy định cụ thể định hướng sư phạm và cách thức tổ chức dạy – học tại nhà xưởng/phòng học chuyên môn:

                  QUY TRÌNH DẠY - HỌC VÀ ĐÁNH GIÁ MÔ ĐUN
                  
   [GIẢNG VIÊN]                                    [NGƯỜI HỌC]

• Phương pháp sư phạm: Kết hợp diễn giảng giải tích lý thuyết với phương pháp dạy học nêu vấn đề (problem-based learning). Giảng viên sử dụng hệ thống phiếu học tập và đưa ra các bài tập tình huống sự cố điện điển hình trong sản xuất (đứt dây nối đất, chạm vỏ thiết bị, ngắn mạch một pha).
• Hệ thống bài tập và củng cố: Cuối mỗi chương đều tích hợp bộ câu hỏi trắc nghiệm khách quan 4 lựa chọn (A, B, C, D) bao quát toàn bộ kiến thức định lượng (tính toán điện áp bước tại vị trí cách điểm chạm $2{,}2,\text{m}$, xác định ngưỡng dòng điện gây tê liệt, phân loại xí nghiệp có độ ẩm $> 75%$ hoặc nhiệt độ $> 35^\circ\text{C}$).
• Quy chuẩn đánh giá kết quả:
  • Đánh giá thường xuyên: 01 cột điểm hỏi miệng trong các buổi học.
  • Kiểm tra định kỳ (02 bài): Bài kiểm tra số 1 bao gồm kiến thức Chương 1, Chương 2, Chương 3; Bài kiểm tra số 2 bao gồm kiến thức Chương 4, Chương 5.
  • Đánh giá thái độ: Điểm danh và quan sát năng lực tự chủ, tính chính xác, kỷ luật an toàn lao động làm điều kiện dự thi.
  • Thi kết thúc môn học: Hình thức trắc nghiệm trên máy vi tính.
• Điều kiện thực hiện và hướng dẫn tự học: Phòng học lý thuyết chuyên môn hóa trang bị máy tính, máy chiếu; người học phải nghiên cứu trước bài giảng theo từng chương, hoàn thành bài tập cá nhân/nhóm và nộp đúng tiến độ.

---

4. Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh các nguyên tắc an toàn công nghiệp gắn liền với hạ tầng kỹ thuật ngành dầu khí và năng lượng:

                            DỮ LIỆU ĐỊNH LƯỢNG KỸ THUẬT
                            

• Tính chuẩn xác của dữ liệu định lượng: Giáo trình cung cấp các bảng tham số kỹ thuật chi tiết phục vụ tính toán thực nghiệm:
  • Bảng 1.1: Định lượng tác dụng của dòng điện xoay chiều và một chiều lên cơ thể từ $0{,}5,\text{mA}$ đến $100,\text{mA}$.
  • Bảng 3.1: Hệ số tăng cao mùa $K_m$ ($K_1, K_2, K_3$) tương ứng với các độ ẩm đất và hình thức chôn điện cực (thanh dẹt chôn sâu $0{,}5\text{--}0{,}8,\text{m}$, cọc thép góc).
  • Bảng 4.2: Định mức điện trở nối đất cột đường dây cao áp theo điện trở suất của đất $\rho$ (từ dưới $10^4,\Omega\cdot\text{cm}$ đến trên $5\cdot 10^4,\Omega\cdot\text{cm}$).
• Quy phạm khoảng cách an toàn điện áp bước: Quy định rõ giới hạn cấm người đến gần điểm chạm đất: từ $4\text{--}5,\text{m}$ đối với thiết bị trong nhà và từ $8\text{--}10,\text{m}$ đối với thiết bị ngoài trời.
• Tích hợp thực tiễn vận hành công nghiệp: Phân tích trực tiếp các lỗi vận hành điện trong nhà máy nhiệt điện, trạm phân phối $380/220,\text{V}$ và lưới truyền tải $\ge 110,\text{kV}$. Việc chuyển tiếp giữa lý thuyết vật lý sang tính toán thiết kế nối đất giúp sinh viên giải quyết trực tiếp bài toán chạm vỏ thiết bị công nghiệp.

---

5. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình ELET5201 được biên soạn theo chương trình khung chuẩn, xác định rõ nhóm đối tượng và điều kiện tiên quyết:

• Học sinh, sinh viên: Áp dụng cho các hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề:
  • Lắp đặt thiết bị điện
  • Vận hành nhà máy nhiệt điện
  • Thí nghiệm điện
  • Bảo trì thiết bị điện
• Vị trí phân bổ và điều kiện tiên quyết: Nằm trong nhóm Môn học kỹ thuật cơ sở (Nhóm II.1, tổng 14 tín chỉ/270 giờ). Mô đun được bố trí học trước hoặc song song với các môn: Mạch điện cơ bản (ELEI52033), Mạch điện (ELEI53132), Vẽ điện chuyên ngành (ELEC52166), Vật liệu điện (ELET62064), Khí cụ điện (ELEI53117); làm tiền đề bắt buộc để học tiếp các mô đun chuyên môn nghề như Đo lường điện (ELEI53115), Trang bị điện 1 & 2 (ELET55157, ELEI62158), Máy điện (ELEI56135), Lắp đặt thiết bị bảo vệ (ELEC65127).
• Giảng viên và kỹ thuật viên: Dùng làm khung chuẩn thiết kế giáo án lý thuyết, bài giảng điện tử và phiếu học tập; là tài liệu đối chuẩn quy phạm kỹ thuật an toàn cho kỹ thuật viên tại các xưởng thực hành và nhà máy sản xuất.

---

6. Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này phục vụ đối tượng đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn phục vụ đào tạo trình độ Cao đẳng và Trung cấp cho sinh viên thuộc các nghề: Lắp đặt thiết bị điện, Vận hành nhà máy nhiệt điện, Thí nghiệm điện, và Bảo trì thiết bị điện tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp tương đương.

2. Người học cần đáp ứng kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận giáo trình?

Người học cần hoàn thành các môn học chung/đại cương (Tin học, Vật lý đại cương) và nắm vững nguyên lý cơ bản về mạch điện một chiều, xoay chiều để tiếp thu các bài toán giải tích mạng điện và mạch đẳng trị trong giáo trình.

3. Điểm khác biệt kỹ thuật căn bản giữa bảo vệ nối đất và bảo vệ nối dây trung tính là gì?

• Bảo vệ nối đất (Chương 3): Áp dụng cho mạng có trung tính cách điện đối với đất (hoặc thiết bị cao áp $> 1000,\text{V}$), nguyên lý là tạo ra một mạch dẫn có điện trở nhỏ ($R_đ$) song song với người để hạ thấp điện áp giáng trên vỏ thiết bị ($U_đ = I_đ \cdot R_đ$) xuống mức an toàn.
• Bảo vệ nối dây trung tính (Chương 4): Bắt buộc áp dụng cho mạng 3 pha 4 dây điện áp $< 1000,\text{V}$ có trung tính trực tiếp nối đất ($380/220,\text{V}$), nguyên lý là nối vỏ kim loại với dây trung tính để biến sự cố chạm vỏ thành hiện tượng ngắn mạch 1 pha, làm dòng điện tăng cao đủ kích hoạt thiết bị bảo vệ (cầu chì, aptomat) cắt nhanh nguồn điện.

       SO SÁNH BẢO VỆ NỐI ĐẤT VÀ BẢO VỆ NỐI DÂY TRUNG TÍNH
       
 tiêu chí           BẢO VỆ NỐI ĐẤT (Chương 3)    BẢO VỆ NỐI TRUNG TÍNH (Chương 4)
 Mạng áp dụng       Mạng trung tính cách điện    Mạng 3 pha 4 dây trung tính
                    (hoặc mọi mạng >1000V)       nối đất (<1000V, 380/220V)
 Bản chất kỹ thuật  Tạo mạch rẽ dòng điện trở    Biến sự cố chạm vỏ thành
                    nhỏ xuống đất qua Rđ         ngắn mạch 1 pha
 Cơ chế bảo vệ      Hạ điện áp vỏ (Uđ = Iđ·Rđ)   Kích hoạt khí cụ (cầu chì/CB)
                    xuống ngưỡng cho phép        cắt nhanh nguồn điện

4. Quy trình tự học và kiểm tra kết quả học tập được thiết kế như thế nào?

Người học cần nghiên cứu nội dung lý thuyết từng chương, làm việc với hệ thống câu hỏi củng cố trắc nghiệm ở cuối chương, và giải các bài tập tình huống tính toán dòng qua người $I_{ng}$, điện thế $U_b$, $U_{tx}$. Đánh giá kết quả gồm 02 bài kiểm tra định kỳ lý thuyết và 01 bài thi kết thúc môn trắc nghiệm trên máy tính.

5. Giáo trình sử dụng những tài liệu tham khảo nào?

Giáo trình kế thừa các tài liệu kỹ thuật chuẩn trong đào tạo cơ sở điện:

• Phan Đăng Khải (2002), Giáo trình kỹ thuật lắp đặt điện, NXB Giáo dục.
• Nguyễn Minh Đức (2007), Thực hành lắp đặt dây điện và đấu dây cho các thiết bị điện dùng trong nhà ở và văn phòng hiện đại, NXB Giao thông Vận tải.
• Nguyễn Xuân Phú (1996), Kỹ thuật an toàn trong cung cấp và sử dụng điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
• Nguyễn Thế Đạt (2002), Giáo trình an toàn lao động, Vụ THCN - Dạy nghề, NXB Giáo dục.
• Nguyễn Đình Thắng (2002), Giáo trình an toàn điện, Vụ THCN - Dạy nghề, NXB Giáo dục.
• Nguyễn Bá Dương (2004), Những vấn đề cơ bản của khoa học tổ chức, NXB Chính trị Quốc gia.

---

7. Kết luận

Giáo trình An toàn điện (ELET5201) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp hệ thống kiến thức nền tảng và phương pháp giải tích kỹ thuật chuẩn xác về an toàn trong hệ thống điện công nghiệp. Lộ trình đào tạo được xây dựng chặt chẽ từ giải tích định lượng các tác động điện trường đến việc thiết lập giải pháp kỹ thuật nối đất, nối dây trung tính và xử lý cấp cứu nạn nhân. Việc hoàn thành mô đun này là điều kiện tiên quyết để người học tiếp cận các nội dung chuyên môn nghề phức tạp trong chương trình đào tạo kỹ thuật điện trình độ Cao đẳng và Trung cấp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: 1.1 TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI: Người bị điện giật là do tiếp xúc với mạch điện có điện áp hay nói một cách khác là do có dòng điện chạy qua cơ thể người. Dòng điện chạy qua cơ thể người sẽ gây ra các tác dụng sau đây: - Tác dụng nhiệt: làm cháy bỏng thân thể, thần kinh, tim não và các cơ quan nội tạng khác gây ra các rối loạn nghiêm trọng về chức năng. - Tác dụng điện phân: biểu hiện ở việc phân ly máu và các chất lỏng hữu cơ dẫn đến phá huỷ thành phần hoá lý của máu và các tế bào. - Tác dụng sinh lý: gây ra sự hưng phấn và kích thích các tổ chức sống dẫn đến co rút các bắp thịt trong đó có tim và phổi.

Kết quả có thể đưa đến phá hoại, thậm chí làm ngừng hẳn hoạt động hô hấp và tuần hoàn. Các nguyên nhân chủ yếu gây chết người bởi dòng điện thường là tim phổi ngừng làm việc và sốc điện: Tim ngừng đập là trường hợp nguy hiểm nhất và thường cứu sống nạn nhân hơn là ngừng thở và sốc điện. Tác dụng dòng điện đến cơ tim có thể gây ra ngừng tim hoặc rung tim. Rung tim là hiện tượng co rút nhanh và lộn xộn các sợi cơ tim làm cho các mạch máu trong cơ thể bị ngừng hoạt động dẫn đến tim ngừng đập hoàn toàn.

Ngừng thở thường xảy ra nhiều hơn so với ngừng tim, người ta thấy bắt đầu khó thở do sự co rút do có dòng điện 20-25mA tần số 50Hz chạy qua cơ thể. Nếu dòng điện tác dụng lâu thì sự co rút các cơ lồng ngực mạnh thêm dẫn đến ngạt thở, dần dần nạn nhân mất ý thức, mất cảm giác rồi ngạt thở cuối cùng tim ngừng đập và chết lâm sàng. Sốc điện là phản ứng phản xạ thần kinh đặc biệt của cơ thể do sự hưng phấn mạnh bởi tác dụng của dòng điện dẫn đến rối loạn nghiêm trọng tuần hoàn, hô hấp và quá trình trao đổi chất. Tình trạng sốc điện kéo dài độ vài chục phút cho đến một ngày đêm, nếu nạn nhân được cứu chữa kịp thời thì có thể bình phục.

Hiện nay còn nhiều ý kiến khác nhau trong việc xác định nguyên nhân đầu tiên và quan trọng nhất dẫn đến chết người. ý kiến thứ nhất cho rằng đó là do tim ngừng đập song loại ý kiến thứ hai lại cho rằng đó là do phổi ngừng thở vì theo họ trong nhiều trường hợp tai nạn điện giật thì nạn nhân đã được cứu sống chỉ đơn thuần bằng biện pháp hô hấp nhân tạo thôi. Loại ý kiến thứ ba cho rằng khi có dòng điện qua Trang 11 người thì đầu tiên nó phá hoại hệ thống hô hấp sau đó nó làm ngừng trệ hoạt động tuần hoàn Do có nhiều quan điểm khác nhau như vậy nên hiện nay trong việc cứu chữa nạn nhân bị điện giật người ta khuyên nên áp dụng tất cả các biện pháp để vừa phục hồi hệ thống hô hấp (thực hiện hô hấp nhân tạo) vừa phục hồi hệ thống tuần hoàn (xoa bóp tim ) 1.1 ĐIỆN TRỞ CƠ THỂ NGƯỜI: Thân thể người ta gồm có da thịt xương máu.tạo thành và có một tổng trở nào đó đối với dòng điện chạy qua người. Lớp da có điện trở lớn nhất mà điện trở của da là do điện trở của lớp sừng trên da quyết định.

Điện trở của người là một đại lượng rất không ổn định và không chỉ phụ thuộc vào trạng thái sức khoẻ của cơ thể người từng lúc mà còn phụ thuộc vào môi trường xung quanh, điều kiện tổn thương. Qua nghiên cứu rút ra một số kết luận cơ bản về giá trị điện trở cơ thể người như sau: - Điện trở cơ thể người là một đại lượng không thuần nhất. Thí nghiệm cho thấy dòng điện đi qua người và điện áp đặt vào có sự lệch pha. Sơ đồ thay của điện trở người có thể biểu diển bằng hình vẽ sau: Trong đó: R1: điện trở tác dụng của da R2: điện trở của tổng các bộ phận bên trong cơ thể người C: điện dung của da và lớp thịt dưới da Vì thành phần điện dung rất bé nên trong tính toán thường bỏ qua.

- Điện trở của người luôn luôn thay đổi trong một phạm vi rất lớn từ vài chục ngàn Ω đến 600 Ω. Trong tính toán thường lấy giá trị trung bình là 1000 Ω. Khi da bị ẩm hoặc khi tiếp xúc với nước hoặc do mồ hôi đều làm cho điện trở người giảm xuống - Điện trở của người phụ thuộc vào áp lực và diện tích tiếp xúc. Áp lực và diện tích tiếp xúc càng tăng thì điện trở người càng giảm.

Sự thay đổi này rất dễ nhìn thấy trong vùng áp lực nhỏ hơn 1kG/cm2 (hình 1.1: Sự phụ thuộc của điện trở người vào áp lực tiếp xúc - Điện trở người giảm đi khi có dòng điện đi qua người, giảm tỉ lệ với thời gian tác dụng của dòng điện. Điều này có thể giải thích vì da bị đốt nóng và có sự thay đổi về điện phân - Điện trở người phụ thuộc điện áp đặt vào vì ngoài hiện tượng điện phân còn có hiện tượng chọc thủng. Khi điện áp đặt vào 250V lúc này lớp da ngoài cùng mất hết tác dụng nên điện trở người giảm xuống rất thấp.2: Sự phụ thuộc điện trở người vào điện áp ứng với các thời gian tiếp xúc khác nhau (0,015s và 3s). Đường đi của dòng điện tay – tay Đường đi của dòng điện tay - chân 1.

ẢNH HƯỞNG CỦA TRỊ SỐ DÒNG ĐIỆN GIẬT ĐẾN TAI NẠN ĐIỆN: Dòng điện là nhân tố vật lý trực tiếp gây tổn thương khi bị điện giật. Cho tới nay vẫn còn nhiều ý kiến khác nhau về giá trị dòng điện có thể gây nguy hiểm chết người.Trường hợp chung thì dòng điện 100mA xoay chiều gây nguy hiểm chết người. Tuy vậy cũng có trường hợp dòng điện chỉ khoảng 5- 10mA đã làm chết người bởi vì còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nữa như điều kiện nơi xảy ra tai nạn, sức khoẻ trạng thái thần kinh của từng nạn nhân, đường đi của dòng điện. Trong tính toán thường lấy trị số dòng điện an toàn là 10mA đối với dòng điện xoay chiều và 50mA với dòng điện một chiều.1 cho phép đánh giá tác dụng của dòng điện đối với Trang 13 cơ thể người: Tác dụng của dòng Trị số dòng Tác dụng của dòng điện xoay chiều điện điện (mA) một chiều 0.5 Bắt đầu thấy ngón tay tê Không có cảm giác gì 2-3 Ngón tay tê rất mạnh Không có cảm giác gì Đau như kim châm cảm 3-7 Bắp thịt co lại và rung thấy nóng Tay đã khó rời khỏi vật có điện nhưng vẫn rời được.

8 - 10 Ngón tay, khớp tay, lòng bàn tay cảm thấy Nóng tăng lên đau Nóng càng tăng lên thịt co 20 - 25 Tay không rời khỏi vật có điện, đau khó thở quắp lại nhưng chưa mạnh Cơ quan hô hấp bị tê liệt. Tim bắt đầu đập Cảm giác nóng mạnh. Bắp 50 - 80 mạnh thịt ở tay co rút, khó thở. Cơ quan hô hấp bị tê liệt.

Kéo dài 3 giây 90 - 100 Cơ quan hô hấp bị tê liệt hoặc dài hơn tim bị tê liệt đến ngừng đập Bảng 1.1: Tác dụng dòng điện đến cơ thể con người theo trị số dòng điện Qua bảng 1-1 ta thấy dòng điện xoay chiều nguy hiểm hơn dòng một chiều vì: - Qua nghiên cứu người ta thấy rằng trị số dòng điện tác dụng lên người không phải là trị số hiệu dụng mà là trị số biên độ của nó. - Đối với dòng xoay chiều trên cơ thể người tồn tại nhiều vùng nhạy nguy hiểm.3 ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG ĐIỆN GIẬT ĐẾN TAI NẠN ĐIỆN GIẬT: Về đường đi của dòng điện qua người có thể có rất nhiều trường hợp khác nhau, tuy vậy có những đường đi cơ bản thường gặp là: dòng qua tay - chân, tay - tay, chân - chân. Một vấn đề còn tranh cải là đường đi nào là nguy hiểm nhất. Đa số các nhà nghiên cứu cho rằng đường đi nguy hiểm nhất phụ thuộc vào số phần trăm dòng điện tổng qua tim và phổi.

Theo quan điểm này thì dòng điện đi từ tay phải qua chân, đầu qua chân, đầu qua tay là những đường đi nguy hiểm nhất vì: Dòng đi từ tay qua tay có 3.3% dòng điện tổng qua tim Dòng đi từ tay trái qua chân có 3.7% dòng điện tổng qua tim Dòng đi từ tay phải qua chân có 6.7% dòng điện tổng qua tim Dòng đi từ chân qua chân có 0.4% dòng điện tổng qua tim Dòng đi từ đầu qua tay có 7% dòng điện tổng qua tim Trang 14 Dòng đi từ đầu qua chân có 6.8% dòng điện tổng qua tim.4 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN DÒNG ĐIỆN QUA NGƯỜI ĐẾN TAI NẠN ĐIỆN GIẬT: Yếu tố thời gian tác động của dòng điện vào cơ thể người rất quan trọng và biểu hiện dưới nhiều hình thái khác nhau. Đầu tiên chúng ta thấy thời gian tác dụng của dòng điện ảnh hưởng đến điện trở của người. Thời gian tác dụng càng lâu, điện trở của người càng bị giảm xuống vì lớp da bị nóng dần và lớp sừng trên da bị chọc thủng càng nhiều. Thứ hai là thời gian tác dụng của dòng điên càng lâu thì xác suất trùng hợp với thời điểm chạy qua tim với pha T (là pha dể thương tổn nhất của chu trình tim) tăng lên.

Hay nói một cách khác trong mỗi chu kỳ của tim kéo dài độ một giây có 0,4s tim nghỉ làm việc (giữa trạng thái co và giãn) ở thời điểm này tim rất nhạy cảm với dòng điện đi qua nó; Hình 1.3: Sự nguy hiểm khi thời điểm dòng điện chạy qua tim trùng với pha T của chu trình tim. Điện tâm đồ của người khoẻ b. Đặc tính phụ thuộc giữa xác suất xảy ra tai nạn và thời điểm dòng điện chạy qua tim 1.5 ẢNH HƯỞNG CỦA TẦN SỐ DÒNG ĐIỆN GIẬT ĐẾN TAI NẠN ĐIỆN GIẬT: Ta xét xem khi tần số thay đổi thì tai nạn xảy ra nặng hay nhẹ Theo lý luận thông thường thì khi tần số f tăng lên thì tổng trở cơ thể người giảm xuống vì điện kháng của da người do điện dung tạo ra:. dẫn đến dòng điện tăng càng nguy hiểm.

Tuy nhiên qua thực tế và nghiên cứu người ta thấy rằng tần số nguy hiểm nhất là từ (50 - 60)Hz. Nếu tần số lớn hơn tần số này thì mức độ nguy hiểm giảm còn nếu tần số bé hơn thì Trang 15 mức độ nguy hiểm cũng giảm.