PHẦN HAI • MỘT SỐ VẤN ĐỂ CỤ THỂ VÀ CÁC BÀI TOÁN CẦN GIẢI QUYẾT TRONG AN TOÀN ĐIỆN • KỸ THUẬT CHỐNG SÉT MỚI XUẤT hiện gan đây TRÊN THẾ GIỚI CHƯƠNG 12 MỘT SÔ VẤN ĐỀ CỤ THỂ VÀ CÁC BÀI TOÁN CAN GIẢI QUYẾT TRONG AN TOÀN ĐIỆN 12. MỘT SỐ NÉT TÓM TAT về sự NGUY HIỂM của dòng điện 12. CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN LÀ NGUYÊN NHÂN CHỦ YỂU CỬA Sự NGUY HIỂM a) Vấn đề chung Những giá trị có thể làm chết người : 50mA dối với dòng điện một chiều, 25mA đôi với dòng điện xoay chiều. Điện trở cơ thể người khi có dòng điện chạy qua phụ thuộc vào nhiều yếu tô': - điện áp tiếp xúc (Uc) : điện áp đặt vào giữa hai phầri của cơ thể.
- trạng thái của da người : da nhám hay trơn, khô hay ẩm. - Tình trạng tiếp xúc với đất : chân không hay chân được đi giày. Nếu ta gọi : + Ri là điện trở dưới da của các bộ phận khác nhau tạo nên cơ thể con người hay điện trở các cơ quan nội tạng đã tạo ra nên cơ thể con người (trừ da). + Zp Jà tổng trở của da : tiếp xúc giữa tay và dây dẫn điện, được thể hiện tương đương về phương diện điện là một tập hợp của điện dung và 278 điện trở được nô'i song song nhau; những thực nghiệm cho ta thấy nếu điện áp trên 80V thì điện dung này bị ngắn mạch, (hình 12.
Về phương diện thực nghiệm, người ta đã rút ra được kết luận là : điện trở của cơ thể con người là khoảng 1000 Q. trong những điều kiện sau đây : da ở trạng thái ẩm, chân không đi giày và trong khu vực bị ướt. Trong những điều kiện đó, người ta có thể bị nguy hiểm đô'i với điện áp : 0,025 X 1000 = 25 V. Chính vì vậy nên người ta đã cho phép xác định điện áp giới hạn an toàn là 24V.
Điện áp giới hạn [Ul] = 24V b) Hiệu ứng sinh lý đối với dòng điện xoay chiều 50 Hz. Dòng điện gây nên những ảnh hưởng chủ yếu sau đây đô’i với sự sông : hô hấp và lưu thông máu. Dòng điện cũng có thể tạo nên cảm giác nóng rực khi đi qua nội tạng. Hiệu ứng sinh lý đô'i với cường độ dòng điện ở người thành niên là như sau.
- từ 0 đến 0,5 mA : không có cảm giác gì - từ 0,5 đến 10mA : cảm giác đau nhẹ, khó chịu; sau đó, tay bắt đầu đau, cảm giác tay khó rời vật mang điện dần dần tăng lên. - từ 10mA đến 30mA : cơ bắp bi co cứng, áp suất. tay khó rời đến lúc không thể rời vật mang điện, sự đau đớn tăng đần và khó thở. Thời gian ở các trường hợp trên không xác định.
- từ 30 mA đến 75 mA : đó là ngưỡng của sự tê liệt hô hấp. Giai đoạn này áp suất máu tảng lên tiếp tục, nhịp thở hỗn loạn đến lúc hô hấp bị tê liệt, tim đập mạnh hỗn loạn đến ngừng đập tức thời; thể hiện sự làm việc không bình thường của tim và dẫn đến giai đoạn tim rung, ngừng đập hẳn. Thời gian dòng điện chạy từ 25 đến 30 giây. - từ 75 mA đến 1A : đó là ngưỡng của sự rung tim không thuận nghịch : và đưa đến ngừng đập hẳn, thêm vào đó có hiện tượng nội tạng nóng nhiều do có dòng điện đi qua khá lớn.
Thời gian dòng điện chạy từ 0,1 đến 0,3 giây. CÁC TRƯỜNG HỢP CHẾT DO ĐIỆN GIẬT : - Do tiếp xúc trực tiếp : Khi người chạm hay tiếp xúc trực tiep một bộ phận có mang điện áp. - Do tiếp xúc gián tiếp : khi người chạm vào vỏ của thiết bị hay vỏ kim loại của hệ thông thiết bị nào đó bị sự cố chạm điện (dây pha chạm vỏ thiết bị làm cho vỏ có điện áp). Tiếp xúc trực tiếp Trong trường hợp điện áp thấp (< 1000V) nguồn điện đưa điện đến các hộ tiêu thụ điện ở gia đình với thứ cấp của máy biến áp (của Sở điện) đã có điểm trung tính được tiếp đất; đồng thời điểm trung tính này cũng là điểm xuất phát của đường dây trung tính (dây N - hình 12.
Trong trường hợp sự cố, đất là vật dẫn điện sẽ tạo nên vòng dẫn điện khép kín có dòng điện chạy Ic (hình 12. Dòng điện này sẽ chạy qua cơ thể người để xuống đất và dòng điện này chỉ được giới hạn bởi : - điện trở cơ thể người Rc. - điện trở tiếp xúc : giữa người - dây điện có điện áp và giữa người - đất. - điện trở của đất.
- điện trở của hệ thông tiếp đất (nối đất) của máy biến áp. Tập hợp của các điện trở sẽ gây ảnh hưởng đến trị số của dòng điện chạy Ic. Như trường hợp ở hình 12.2 ta thấy : nguy hiểm chết do điện giật rất cao vì điện áp tiếp xúc uc gần bàng 220V của lưới điện 220/380V.2: Giói thiêu hình ảnh khi người tiếp xúc trực tiếp bộ phận có mang điện ap. điện trở tiếp xúc giữa ngưởi - dây điện có điện áp.
điện trở cơ thể người Rc 3. điện trở tiếp xúc giữa người - đất. máy biến áp của Sở điện 280 2. Tiếp xúc gián tiếp Hình 12.4 cho ta hình ảnh tiếp xúc gián tiếp.
Dòng điện chạy qua cơ thế người Ic tùy thuộc vào điện áp tiêp xúc Uc và vào điện trở cơ thể Rc- Người ta đang làm việc ở một chỗ nào đó được xác định cụ thể sẽ có một điện trở cơ thể liên quan đến trạng thái tiếp xúc của người này với đất Tiêu chuẩn đã xếp hạng : những điện áp tiếp xúc lớn nhất cho phép hay điện áp giới hạn Ul, phụ thuộc vào tình trạng khu vực và thời gian tiếp xúc (xem hình 12. Ul = 50 V : đối với một người có điện trở cơ thể bình thường, da khô hay ẩm, đi giày, hoạt động trong những khu vực khô hay ẩm. Ul - 25V đối với một người có điện trở cơ thể yếu, da ướt, chân đi đất, hoạt động trong khu vực ẩm ướt.3 giới thiệu điện áp tiếp xúc giả định tính bằng Vón). Giới thiệu điện áp tiếp xúc giả định tính bằng vôn [V], Hình 12.GÌỚÌ thiệu con người tiếp xúc gián tiếp.
281 Người chạm vào vỏ của thiết bị mà thiết bị bị sự cô' chạm mát Rn - Hệ thống tiếp đất của trung tính lưới điện. Id - Dòng điện sự cô' Pe - Dây dẫn bảo vệ : nô'i giữa hệ thống tiếp đâ't bảo vệ của trang thiết bị Ru và vỏ kim loại của thiết bị bị chạm mát. Ru - Hệ thống nối đất bảo vệ của trang thiết bị sử dụng điện. Ic - Dòng điện đi qua cơ thể người.
CÁC BÀI TOÁN Bài toán 1 Trên một đường dây 230/400 V, một người thợ điện muốn kiểm tra dây dẫn pha xem có cung cấp điện tốt không. Anh tạ chạm vào dây pha L3 nhờ một loại dụng cụ thử nghiệm như hình vẽ. Dụng cụ này đươc cấu tạo bởi một bản kim loại, đèn nêôn và một điện trở 56 Kíl đặt liên tiếp nhau, (hình 12. Để thực hiện việc kiểm tra này, anh ta đã đặt đôi chân lên nền lát gạch vuông.
Như vậy, giông như bất cứ một mạch điện nào cũng đều bao gồm nguồn điện (một máy phát điện) và một mạch vòng kín dẫn điện. Hây xác định mạch điện này và hãy vẽ con đường đòng điện Ic đi qua nguời. Hãy tính dòng điện Ic đi qua người và xuống đất. Giả thiết điện trở người Rc = 2KÍ2.
Người thợ điện có nguy hiểm không, vì sao ? (nếu ta không tinh đến sụt áp ở chỗ tiếp xúc : tay - dung cụ thử nghiệm và hai bàn chân - đất; tức là các điện trở tiếp xúc này bằng 0). Anh ta thực hiện việc kiểm tra này lần nữa, lần này anh ta đứng trên chiếc ghế gỗ cách điện đối với đất, anh ta sẽ nhận thấy gì ? 5. Anh ta vẫn đứng trên ghê' gỗ, song lần này anh đặt tay kia trên đường ống nước bằng đồng, nằm cạnh đó, đường ống này từ đất đưa lên. Vậy anh ta sẽ nhận thấy gì ? Hãy vẽ mạch điện đi trong trương hơp này.
Dòng điện sẽ đi qua bản kim loại, đèn nêon, điện trờ 5Ỗ Krt. điện trở cơ thể con người Rc, đất, điện trở của hệ thống tiếp đát dây trung tính Rn rời đến điểm trung tính của lưới điện. Dòng điện đi qua cơ thể người : Ic là : Ic = 230/(56 + 2). Người thợ điện không hề nguy hiểm vì: Uc = 0,0039 X 2000 = 7,8V Giá trị này nằm dưới giá trị an 25 toàn V.
Ghế gỗ cách điện đô'i với đất nên sẽ làm tăng điện trở của mạch dòng điện đi qua người. Vì vậy nên dòng điện đi qua người sẽ bé hơn rất nhiều so với giá trị đã tính ở trường hợp trên (0,0039A) và đèn nêon ở dụng cụ thử nghiệm sẽ cháy với ánh sáng yếu hơn. Khi tiếp xúc với ông nước thì sẽ làm giảm điện trở của mạch dòng điện đi qua người. Do vậy, ở trường hợp này dòng điện Ic trở nên rất đáng kể và đạt đến giá trị rất nguy hiểm đến tính mạng.
Đèn nêon ở đụng cụ thử nghiệm sẽ cháy rất sáng. Giới thiệu bài toán 1. Máy biến áp điện lực; 2. Hệ thống tiếp đất dây trung tính Rn phía hạ áp máy biến áp; 3.
283 Bài toán 2 Anh A bất thình lình chạm vào dây dẫn pha trong thời gian 1 giây. Điện trđ cơ thể của anh ta lúc này là 2000 £1 và không kể đến tất cả các điện trở nô’i nô'i tiếp trong mạch kín của dòng điện đi qua người anh ta. Thứ câ'p của máy biến áp cung câ'p một điện áp 230/400V (hình vẽ 12-6). Giông như mọi mạch điện thông thường, trong mạch này sẽ có nguồn là một máy phát và một mạch vòng dẫn điện.
Hãy vẽ đường đi của dòng điện Ic trong mạch này. Điện áp nào mà anh A phải chịu. Tính toán dòng điện đi qua người Ic của anh A. Anh A có nguy hiểm không.
Hiện tượng sinh lý sẽ xảy ra như thế nào đô'i với anh A. Anh B chạm vào dây trung tính. Vậy anh B có bị nguy hiểm không, vì sao ? Bài giải 2 1. Dòng điện Ic sẽ xuất phát từ L3 rồi trở về điểm trung tính của lưới điện hạ thế 230/400V, thông qua điện trở cơ thể người anh A là Rc, đất, điện trở của hệ thống tiếp đất dây trung tính.
Anh A phải chịu một điện áp là 230V.