Giáo trình môn học An toàn điện nghề Thí nghiệm điện trình độ Trung cấp - Trường Cao đẳng Dầu khí

Giáo trình an toàn điện nghề thí nghiệm điện trình độ trung cấp cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết cho học viên trong lĩnh vực điện.

• Tác giả: Lê Thị Thu Hường
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Thí Nghiệm Điện
• Đề tài: Giáo Trình An Toàn Điện
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2020
• 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 Trung Cấp

Giáo trình An toàn điện trung cấp cho nghề thí nghiệm điện được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức cơ bản và cần thiết cho sinh viên trong lĩnh vực điện. Nội dung giáo trình không chỉ giúp người học nắm vững các khái niệm về an toàn điện, mà còn trang bị cho họ khả năng xử lý các sự cố điện thường gặp trong thực tế. Giáo trình này bao gồm 5 chương, mỗi chương đều có những nội dung quan trọng và thiết thực cho việc học tập và ứng dụng trong nghề nghiệp.

1.1. Mục Tiêu Của Giáo Trình An Toàn Điện

Mục tiêu chính của giáo trình là giúp người học hiểu rõ các khái niệm cơ bản về an toàn điện, từ đó có thể áp dụng vào thực tiễn. Sau khi hoàn thành khóa học, sinh viên sẽ có khả năng phân tích và xử lý các tình huống liên quan đến điện trong quá trình vận hành.

1.2. Cấu Trúc Giáo Trình An Toàn Điện

Giáo trình được chia thành 5 chương, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh khác nhau của an toàn điện. Các chương bao gồm: khái niệm về an toàn điện, phân tích an toàn các mạng điện, bảo vệ nối đất, bảo vệ nối dây trung tính, và dụng cụ cần thiết cho an toàn điện.

II. Vấn Đề An Toàn Điện Trong Nghề Thí Nghiệm Điện

Trong quá trình thí nghiệm điện, vấn đề an toàn luôn được đặt lên hàng đầu. Các sự cố điện có thể xảy ra bất cứ lúc nào và có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Việc hiểu rõ các quy định về an toàn điện là rất cần thiết để bảo vệ bản thân và đồng nghiệp trong môi trường làm việc. Những thách thức này đòi hỏi người học phải có kiến thức vững vàng và kỹ năng thực hành tốt.

2.1. Các Nguyên Nhân Gây Tai Nạn Điện

Tai nạn điện thường xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau, bao gồm thiết bị không đạt tiêu chuẩn, thiếu kiến thức về an toàn điện, và không tuân thủ quy định. Việc nhận diện và phòng ngừa các nguyên nhân này là rất quan trọng.

2.2. Hệ Thống Quy Định An Toàn Điện

Hệ thống quy định về an toàn điện bao gồm các tiêu chuẩn và hướng dẫn cụ thể nhằm đảm bảo an toàn cho người lao động. Những quy định này cần được tuân thủ nghiêm ngặt trong mọi hoạt động liên quan đến điện.

III. Phương Pháp Bảo Vệ An Toàn Điện Hiệu Quả

Để đảm bảo an toàn trong quá trình thí nghiệm điện, việc áp dụng các phương pháp bảo vệ là rất cần thiết. Các phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu rủi ro mà còn nâng cao hiệu quả công việc. Việc hiểu rõ và thực hiện đúng các phương pháp bảo vệ sẽ giúp người học tự tin hơn trong công việc.

3.1. Bảo Vệ Nối Đất Trong Hệ Thống Điện

Bảo vệ nối đất là một trong những phương pháp quan trọng nhất trong an toàn điện. Nó giúp ngăn ngừa các sự cố điện có thể xảy ra do sự cố cách điện hoặc rò rỉ điện. Việc thực hiện đúng quy trình nối đất sẽ bảo vệ an toàn cho người và thiết bị.

3.2. Sử Dụng Dụng Cụ An Toàn Điện

Sử dụng đúng các dụng cụ và thiết bị bảo vệ cá nhân là rất quan trọng trong nghề thí nghiệm điện. Các dụng cụ này bao gồm găng tay cách điện, giày bảo hộ, và các thiết bị kiểm tra điện. Việc trang bị đầy đủ và sử dụng đúng cách sẽ giúp giảm thiểu nguy cơ tai nạn.

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

Giáo trình An toàn điện không chỉ là lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành điện. Sau khi hoàn thành khóa học, sinh viên có thể áp dụng kiến thức đã học vào thực tế, từ việc vận hành thiết bị đến xử lý sự cố. Điều này giúp nâng cao chất lượng công việc và đảm bảo an toàn cho mọi người.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Về An Toàn Điện

Nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các biện pháp an toàn điện có thể giảm thiểu đáng kể số vụ tai nạn trong ngành điện. Các số liệu thống kê cho thấy tỷ lệ tai nạn giảm rõ rệt khi người lao động được đào tạo bài bản về an toàn.

4.2. Thực Hành An Toàn Điện Trong Môi Trường Làm Việc

Thực hành an toàn điện trong môi trường làm việc là rất quan trọng. Người lao động cần được trang bị kiến thức và kỹ năng để xử lý các tình huống khẩn cấp, từ đó đảm bảo an toàn cho bản thân và đồng nghiệp.

V. Kết Luận Về Giáo Trình An Toàn Điện

Giáo trình An toàn điện trung cấp cho nghề thí nghiệm điện là một tài liệu quan trọng, cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết cho sinh viên. Việc nắm vững các khái niệm và quy định về an toàn điện sẽ giúp người học tự tin hơn trong công việc và giảm thiểu rủi ro tai nạn. Tương lai của ngành điện sẽ phụ thuộc vào việc nâng cao ý thức và trách nhiệm của người lao động trong việc thực hiện an toàn điện.

5.1. Tương Lai Của An Toàn Điện Trong Ngành Điện

Tương lai của an toàn điện trong ngành điện sẽ ngày càng được chú trọng hơn. Các công nghệ mới và quy định nghiêm ngặt sẽ giúp nâng cao mức độ an toàn cho người lao động.

5.2. Khuyến Khích Đào Tạo An Toàn Điện

Khuyến khích đào tạo về an toàn điện là cần thiết để nâng cao nhận thức và kỹ năng cho người lao động. Việc này không chỉ giúp bảo vệ sức khỏe mà còn nâng cao hiệu quả công việc trong ngành điện.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình An toàn điện (Mã mô đun: KTĐ19MH1) được biên soạn bởi Tổ bộ môn Điện – Trường Cao đẳng Dầu khí và ban hành chính thức theo Quyết định số 188/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020. Môn học có khối lượng đào tạo gồm 02 tín chỉ với tổng thời lượng 30 giờ (trong đó có 28 giờ giảng dạy lý thuyết và 02 giờ kiểm tra định kỳ). Trong khung chương trình đào tạo trình độ Trung cấp và Cao đẳng khối ngành kỹ thuật điện (tiêu biểu như nghề Thí nghiệm điện, Vận hành nhà máy nhiệt điện, Bảo trì thiết bị điện), mô đun này giữ vị trí là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc, được bố trí giảng dạy trước các mô đun chuyên môn thực hành nghề như Đo lường điện, Khí cụ điện, Bảo vệ rơ le, Trang bị điện và Thí nghiệm thiết bị điện.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc trang bị cho người học ba nhóm năng lực chuẩn đầu ra:

• Về kiến thức: Trình bày được bản chất các hiện tượng vật lý trong an toàn điện, nguyên nhân gây tai nạn điện, cơ chế tác hại sinh học của dòng điện đối với cơ thể người, cùng phương pháp phân tích an toàn trong các mô hình mạng điện một pha và ba pha.
• Về kỹ năng: Phân tích, tính toán được các thông số an toàn mạng điện, lựa chọn chính xác các phương tiện bảo hộ, dụng cụ kiểm tra điện và thực hiện đúng kỹ thuật sơ cứu nạn nhân bị điện giật.
• Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tác phong công nghiệp, tính cẩn thận, chính xác và ý thức tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn, bảo hộ lao động.

Về cấu trúc và cách tiếp cận, tài liệu được tổ chức thành 5 chương với logic xây dựng từ cơ sở khoa học tác động của dòng điện đến phân tích giải tích mạng điện, các giải pháp kỹ thuật bảo vệ chuyên sâu và quy trình an toàn thực tế. Điểm đặc sắc của giáo trình là việc tích hợp các bài toán định lượng cụ thể, thông số sự cố điển hình và tiêu chuẩn kỹ thuật tiếp địa trong vận hành nhà máy nhiệt điện và hệ thống điện công nghiệp.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình bao gồm 5 chương chuyên đề với nội dung và tiến trình logic chặt chẽ:

• Chương 1: Các khái niệm về an toàn điện (8 giờ lý thuyết): Khảo sát ba tác dụng cơ bản của dòng điện lên cơ thể người (nhiệt, điện phân, sinh lý); phân tích các nguyên nhân gây tử vong (ngừng thở, ngừng tim, rung tim, sốc điện). Trình bày mô hình tương đương điện trở cơ thể người ($R_1, R_2, C$, tính toán trung bình $1000,\Omega$) và các yếu tố ảnh hưởng gồm: trị số dòng điện (Bảng 1.1 phân loại dòng điện xoay chiều và một chiều từ $0{,}5,\text{mA}$ đến $100,\text{mA}$), đường đi của dòng điện qua tim/phổi, thời gian tác dụng qua pha T của chu trình tim ($0{,}4,\text{s}$), và tần số dòng điện (nguy hiểm nhất ở $50-60,\text{Hz}$). Chương này thiết lập mô hình toán học giải tích hiện tượng dòng điện trong đất qua điện cực bán cầu: $$\vec{E} = \rho \cdot \vec{J}, \quad J = \frac{I_đ}{2\pi X^2}, \quad U_A = \frac{K}{X_A} = \frac{I_đ \cdot \rho}{2\pi X_A}$$ Đồng thời làm rõ khái niệm điện thế bề mặt $U_đ = I_đ \cdot R_đ$, điện trở tản $R_đ = \frac{\rho}{2\pi r_0}$, điện áp tiếp xúc ($U_{tx} = \alpha \cdot U_đ$), điện áp bước ($U_b = U_{ch1} - U_{ch2}$ với bước chân $a = 0{,}8,\text{m}$), điện áp cho phép theo tiêu chuẩn quốc tế và phân loại xí nghiệp (nguy hiểm, đặc biệt nguy hiểm, ít nguy hiểm).
• Chương 2: Phân tích an toàn các mạng điện (6 giờ: 5h lý thuyết, 1h kiểm tra): Phân tích trạng thái tiếp xúc một pha trong mạng điện một pha (trung tính cách điện và trung tính nối đất trực tiếp) và mạng điện ba pha. Xác định công thức tính dòng điện qua người $I_{ng}$ theo điện trở cách điện $R_{cđ}$, điện trở nền $R_n$, điện dung mạng $C$ ở cả hai cấp điện áp hạ áp ($U < 1000,\text{V}$) và cao áp ($U > 1000,\text{V}$), tương ứng với chế độ dòng chạm đất lớn ($I_đ > 500,\text{A}$) và dòng chạm đất bé ($I_đ < 500,\text{A}$).
• Chương 3: Bảo vệ nối đất (5 giờ lý thuyết): Phân tích mục đích giảm điện áp tiếp xúc trên vỏ thiết bị khi xảy ra sự cố chạm vỏ ($U_{ng} = I_0 \cdot R_{tđ}$); so sánh hai hình thức nối đất tập trung và nối đất mạch vòng. Quy định phạm vi áp dụng cho mạng cao áp và hạ áp; khảo sát điện trở suất của đất $\rho$ theo thành phần đất, độ ẩm ($15-80%$), nhiệt độ, độ nén và hệ số mùa $K_m$ (Bảng 3.1). Xác định các định mức điện trở nối đất tiêu chuẩn ($R_đ \le 0{,}5,\Omega$ cho mạng cao áp có dòng chạm đất lớn; $R_đ \le 4,\Omega$ hoặc $10,\Omega$ cho mạng hạ áp; quy chuẩn nối đất cho đường dây trên không theo Bảng 4-2).
• Chương 4: Bảo vệ nối dây trung tính (5 giờ lý thuyết): Giải thích nguyên lý thay thế bảo vệ nối đất bằng nối dây trung tính trong mạng 3 pha 4 dây điện áp $<1000,\text{V}$ có trung tính trực tiếp nối đất (mạng 380/220V, 220/127V). Chứng minh trường hợp bảo vệ nối đất không bảo đảm an toàn khi dòng chạm vỏ nhỏ ($I_đ = 27{,}5,\text{A}$) không đủ làm đứt cầu chì khiến điện áp nguy hiểm $110,\text{V}$ tồn tại kéo dài trên vỏ; từ đó xác định cơ chế biến sự cố chạm vỏ thành ngắn mạch một pha để khí cụ bảo vệ ngắt điện nhanh. Khảo sát vai trò của nối đất làm việc ($R_0 \le 4,\Omega$ hoặc $8,\Omega$) và nối đất lặp lại dây trung tính.
• Chương 5: Dụng cụ, phương tiện cần thiết cho an toàn điện. Cấp cứu người khi bị điện giật (6 giờ: 5h lý thuyết, 1h kiểm tra): Trình bày các biện pháp ngăn ngừa tiếp xúc điện áp, phương tiện bảo vệ, dụng cụ kiểm tra điện và quy trình các bước sơ cấp cứu người bị điện giật (tách nạn nhân khỏi mạch điện, hô hấp nhân tạo, xoa bóp tim ngoài lồng ngực).

Progression logic (Tiến trình logic): Nội dung được phát triển tuyến tính từ cơ chế vi mô (tác động sinh - lý học của dòng điện lên tế bào và cơ thể) $\to$ giải tích toán học mạch điện tổng quát $\to$ các giải pháp công trình kỹ thuật bảo vệ hệ thống $\to$ quy chuẩn thao tác an toàn và xử lý sự cố cấp cứu.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết trường điện từ trong môi trường dẫn điện: Khảo sát sự phân bố mật độ dòng điện $J$ và điện trường $E$ theo định luật Ohm dạng vi phân, xác định đường cong phân bố điện thế hyperbol quanh điểm chạm đất.
• Nguyên lý giải tích mạch sự cố an toàn: Thiết lập sơ đồ tương đương tính toán dòng điện qua người $I_{ng}$ dựa trên mối quan hệ giữa điện áp nguồn, điện trở người ($R_{ng}$), điện trở cách điện ($R_{cđ}$), điện trở nối đất ($R_đ$) và điện trở nền ($R_n$).
• Khung quy chuẩn kỹ thuật an toàn điện: Hệ thống hóa các ngưỡng giá trị dòng điện an toàn ($10,\text{mA}$ xoay chiều, $50,\text{mA}$ một chiều), các cấp điện trở nối đất tiêu chuẩn ($0{,}5,\Omega$, $4,\Omega$, $10,\Omega$, $50,\Omega$) và khoảng cách cách ly an toàn khi xuất hiện điện áp bước ($4-5,\text{m}$ trong nhà, $8-10,\text{m}$ ngoài trời).

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Tính toán giá trị dòng điện sự cố, điện trở tiếp địa của hệ thống điện cực bán cầu, thanh dẹt, cọc thép; tính toán kiểm tra điều kiện tác động của thiết bị bảo vệ khi nối dây trung tính.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích và đánh giá mức độ nguy hiểm của các trường hợp tiếp xúc một pha, ngắn mạch chạm vỏ trong từng dạng cấu trúc lưới điện và chế độ trung tính.
• Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Nhận diện môi trường xí nghiệp theo cấp độ nguy hiểm; lựa chọn, kiểm tra phương tiện bảo hộ lao động và thực hiện thuần thục các thao tác tách nguồn điện, ép tim ngoài lồng ngực kết hợp hô hấp nhân tạo.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach)

Giáo trình định hướng áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực trong môi trường phòng học lý thuyết chuyên môn hóa trang bị máy tính và máy chiếu:

• Phương pháp diễn giảng kết hợp trực quan hóa thông qua sơ đồ giải tích và đồ thị phân bố điện thế.
• Phương pháp vấn đáp và dạy học theo vấn đề (problem-based learning), đặt người học vào các tình huống sự cố rò điện thực tế trong nhà máy.
• Tổ chức học tập kết hợp giữa hoạt động độc lập và thảo luận nhóm thông qua hệ thống phiếu học tập định hướng.

Bài tập, trường hợp nghiên cứu và thực hành

Tài liệu cung cấp chuỗi bài tập tình huống gắn với các thông số kỹ thuật định lượng cụ thể:

• Bài toán tính điện áp bước $U_b = 193,\text{V}$ khi có dòng chạm đất $I_đ = 100,\text{A}$, điện trở suất $\rho = 10^4,\Omega\cdot\text{cm}$ tại vị trí cách điểm chạm $2{,}2,\text{m}$.
• Bài toán phân tích an toàn mạng một pha $220,\text{V}$ khi tiếp xúc dây nối đất trong điều kiện làm việc bình thường ($U_{ng} = 5%U = 11,\text{V}$) và khi ngắn mạch ($U_{ng} \approx 0{,}5U$).
• Bài toán xác định dòng chạm vỏ $I_đ = 27{,}5,\text{A}$ trong mạng 380/220V để đánh giá khả năng ngắt của cầu chì bảo vệ.
• Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm củng cố kiến thức được chuẩn hóa cuối mỗi chương học.

Phương pháp đánh giá và hướng dẫn tự học

Quy trình kiểm tra, đánh giá kết thúc môn học được quy định cụ thể theo các đầu điểm:

• Đánh giá thường xuyên: Kiểm tra hỏi miệng trên lớp và đánh giá mức độ chuyên cần, tinh thần trách nhiệm.
• Đánh giá định kỳ: 02 bài kiểm tra viết/trắc nghiệm lý thuyết (Bài số 1 bao gồm Chương 1, 2, 3; Bài số 2 bao gồm Chương 4, 5).
• Thi kết thúc môn học: Thực hiện theo hình thức trắc nghiệm trên máy vi tính.
• Hướng dẫn tự học: Sinh viên bắt buộc phải đọc trước nội dung từng chương trong giáo trình, chuẩn bị đầy đủ học liệu, hoàn thành phiếu học tập cá nhân và báo cáo bài tập tình huống theo đúng thời hạn quy định.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Tính cập nhật và pháp lý đào tạo: Nội dung giáo trình được biên soạn và chuẩn hóa theo Quyết định số 188/QĐ-CĐDK ngày 25/03/2020 của Trường Cao đẳng Dầu khí, đáp ứng khung chương trình đào tạo mô đun kỹ thuật cơ sở cho trình độ Trung cấp và Cao đẳng.
• Hệ thống hóa quy chuẩn kỹ thuật chuyên ngành: Giáo trình tích hợp các quy chuẩn kỹ thuật điện và phân loại lưới điện công nghiệp hiện hành:
  • Phân loại rõ cấp điện áp cao áp ($U > 1000,\text{V}$) và hạ áp ($U < 1000,\text{V}$).
  • Phân định chế độ vận hành mạng truyền tải ($U \ge 110,\text{kV}$) nối đất trực tiếp và mạng phân phối ($U \le 35,\text{kV}$) có trung tính cách điện hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang Pêtécxen để bù dòng điện dung.
• Tính liên hệ thực tiễn và liên kết ngành nghề: Tài liệu đưa ra các số liệu khảo sát thực nghiệm trong ngành năng lượng và dầu khí:
  • Bảng tra cứu điện trở suất của các loại đất tự nhiên (đất sét $1 \cdot 10^4,\Omega\cdot\text{cm}$, đất đen $0{,}5 \cdot 10^4,\Omega\cdot\text{cm}$) và bảng hệ số mùa $K_m$ ($K_1, K_2, K_3$) cho các hình thức tiếp địa cọc thép, thanh dẹt chôn sâu $0{,}5-0{,}8,\text{m}$.
  • Hướng dẫn phân tích sự cố chạm vỏ trong điều kiện nhà xưởng vận hành máy phát, máy biến áp và trạm phân phối điện thực tế.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên và chương trình đào tạo: Giáo trình được thiết kế làm tài liệu học tập chính khóa cho học sinh, sinh viên trình độ Trung cấp và Cao đẳng thuộc các chuyên ngành kỹ thuật điện:
  • Nghề Thí nghiệm điện
  • Nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện
  • Nghề Bảo trì thiết bị điện
  • Nghề Lắp đặt thiết bị điện
• Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học chung và môn học kỹ thuật cơ sở trong chương trình khung trước khi học mô đun này:
  • An toàn vệ sinh lao động (Mã MH: ATMT19MH01)
  • Điện kỹ thuật cơ bản (Mã MH: KTĐ19MH7)
  • Tin học (Mã MH: MHCB19MH09)
• Giảng viên và hướng dẫn sử dụng: Giảng viên thuộc Tổ bộ môn Điện sử dụng giáo trình để xây dựng giáo án bài giảng lý thuyết theo từng buổi học, thiết kế hệ thống phiếu học tập và biên soạn ngân hàng câu hỏi kiểm tra định kỳ, đề thi trắc nghiệm kết thúc môn học.
• Tự học và tài liệu tham khảo: Tài liệu phục vụ cho công nhân kỹ thuật, kỹ thuật viên vận hành trạm điện và nhân viên an toàn lao động tại các doanh nghiệp công nghiệp tra cứu các tiêu chuẩn nối đất, phương pháp tính toán an toàn và quy trình sơ cấp cứu tai nạn điện.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Giáo trình được biên soạn phục vụ cho học sinh, sinh viên trình độ Trung cấp và Cao đẳng thuộc các ngành Vận hành nhà máy nhiệt điện, Thí nghiệm điện, Bảo trì và Lắp đặt thiết bị điện; đồng thời làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật tại các cơ sở công nghiệp.

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

Người học cần hoàn thành học phần An toàn vệ sinh lao động (ATMT19MH01) và Điện kỹ thuật cơ bản (KTĐ19MH7) để nắm vững các định luật mạch điện một chiều, xoay chiều và các khái niệm cơ bản về bảo hộ lao động.

3. Điểm khác biệt về nội dung của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết an toàn điện thông thường?

Tài liệu tập trung chuyên sâu vào mô hình tính toán giải tích dòng điện sự cố theo từng chế độ nối đất của điểm trung tính nguồn ($U \ge 110,\text{kV}$, $U \le 35,\text{kV}$, mạng hạ áp 380/220V) và cung cấp các bảng thông số thực nghiệm tiếp địa gắn với môi trường nhà máy nhiệt điện.

4. Phương pháp tự học giáo trình đạt hiệu quả cao nhất là gì?

Người học cần kết hợp đọc trước đề cương lý thuyết từng chương, tự giải lại các bài toán mẫu về tính toán $U_{tx}, U_b, I_{ng}$, hoàn thành hệ thống câu hỏi củng cố trắc nghiệm cuối chương và liên hệ với các quy chuẩn an toàn tại xưởng thực hành.

5. Những tài liệu tham khảo chính nào được trích dẫn trong giáo trình?

Giáo trình trích dẫn 6 tài liệu tham khảo tiêu chuẩn trong danh mục học liệu:

• Phan Đăng Khải, Giáo trình kỹ thuật lắp đặt điện, NXB Giáo dục, 2002.
• Nguyễn Minh Đức, 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, 2007.
• Nguyễn Xuân Phú, Kỹ thuật an toàn trong cung cấp và sử dụng điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1996.
• Nguyễn Thế Đạt, Giáo trình an toàn lao động, Vụ THCN - Dạy nghề, NXB Giáo Dục, 2002.
• Nguyễn Đình Thắng, Giáo trình an toàn điện, Vụ THCN - Dạy nghề, NXB Giáo Dục, 2002.
• Nguyễn Bá Dương, Những vấn đề cơ bản của khoa học tổ chức, NXB Chính trị Quốc gia, Hà Nội, 2004.

---

Kết luận

Giáo trình An toàn điện (KTĐ19MH1) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp hệ thống kiến thức nền tảng và phương pháp luận giải tích hoàn chỉnh về an toàn điện, phân tích chế độ mạng điện và các giải pháp bảo vệ tiếp địa, nối dây trung tính trong kỹ thuật công nghiệp.

Tiến trình học tập được thiết kế mạch lạc: từ nhận thức các tác động sinh - vật lý học của dòng điện (Chương 1), tính toán trạng thái sự cố mạng điện một pha và ba pha (Chương 2), áp dụng các giải pháp kỹ thuật nối đất, nối trung tính (Chương 3, 4), cho đến rèn luyện kỹ năng trang bị bảo hộ và sơ cấp cứu (Chương 5). Mô đun này là cơ sở trực tiếp để sinh viên tiếp thu các học phần kỹ thuật chuyên sâu tiếp theo như Đo lường điện (KTĐ19MĐ14), Bảo vệ rơ le (KTĐ19MĐ6), Thí nghiệm khí cụ điện (KTĐ19MĐ41) và Thí nghiệm máy cắt điện (KTĐ19MĐ43). Để củng cố kiến thức, người học cần tham khảo thêm các giáo trình chuyên khảo của các tác giả Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Đình Thắng và các quy phạm an toàn điện hiện hành.

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 10 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 12 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 13 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 14 mức độ nguy hiểm cũng giảm.