KĨ THUẬT AN TOÀN ĐIỆN
Khái niệm chung
Khoa học hiện nay phân tích tương đối đầy đủ về sự tác hại của dòng điện với con
người. Dựa vào số liệu lấy từ thực tế xảy ra hay thí nghiệm trên các động vật. Trong số
các tai nạn do điện giật trầm trọng nhất là chết người.
100% tai nạn thì 76,4% tai nạn ở U<1000V
23,6% tai nạn ở U>1000V.
Phân tích theo nghề nghiệp có: - Nạn nhân có nghề điện: 42,2%.
- Nạn nhân không có nghề điện: 57,8% .
Nguyên nhân
- Do chạm trực tiếp vào các bộ phận có dòng điện chạy qua: 55,9% trong đó:
+ Không phải do công việc yêu cầu 30,6%.
+ Do công việc yêu cầu 1,7%.
+ Đóng nhầm điện lúc sửa chữa, thao tác 23,6%.
- Chạm phải bộ phận bằng kim loại của thiết bị có điện áp 22,8% trong đó:
+ Lúc không có nối đất 22,2%.
+ Lúc có nối đất 0,6%.
- Chạm phải vật không bằng kim loại có điện áp: nền nhà, tường nhà 20,1%.
- Do hồ quang lúc thao tác 1,12%.
- Bị chấn thương do từ trường, điện trường cao áp, siêu cao áp, cực cao áp 0,08%.
Nguyên nhân chính gây tai nạn là do chủ quan, sai quy trình quy phạm, quản lí
chưa tốt, học tập đào tạo chưa chu đáo.

CHƯƠNG I
TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ CON NGƯỜI
Thực tế người có bị điện giật hay không là do có dòng điện đi qua người gây sinh
lí phức tạp, nó có thể huỷ hoại thần kinh, huỷ hoại cơ quan tuần hoàn máu và hô hấp.
Dòng càng cao, thời gian càng lớn càng nguy hiểm. Tuy nhiên nếu dòng điện đi qua
người đúng vị trí và cường độ có thể chữa bệnh.Dòng điện tác hại càng mạnh với người
nghiện rượu.
Sự tổn thương do dòng điện gây nên có thể chia thành 4 loại:


R
da
C
da
U
ng- Điện áp (điện áp tăng thì R
ng
giảm).
- Áp lực lên người.
1.2 Ảnh hưởng của trị số dòng điện giật
Nguyên nhân gây nên tổn thương là do dòng điện đi qua người. Về nguyên tắc
dòng càng lớn càng nguy hiểm, thời gian tồn tại dòng qua người càng lâu càng nguy
hiểm nhưng nếu nguồn vào đúng các huyệt và có giá trị nhỏ có tác dụng chữa bệnh.
Trị số dòng điện (mA) Tác dụng của dòng ~
f=50÷60Hz
Tác dụng của dòng 1 chiều
0,6÷1,5 Bắt đàu thấy tê ngón tay Không cảm giác gì.
2÷3 Ngón tay tê mạnh Không cảm giác gì.
5÷7 Bắp thịt co, rung Dau như kim đam nóng
8÷10 Tay khó rời khỏi vật có điện,
đau và nhức khớp tay
Nóng tăng lên.
20÷25 Tay không rời được, khó thở Nóng tăng mạnh, bắp tịt co
quắp nhưng chưa mạnh
50÷80 Tê liệt hô hấp, tim đập mạnh Nóng mạnh, bắp thịt co rút,
khó thở.

qua tim.
Đường đi của dòng điện có ý nghĩa cực kì quan trọng, vì vậy dòng điện qua tim
hoặc cơ quan hô hấp phụ thuộc cách tiếp xúc của người với mạch điện. Khi dòng điện
qua người thì phân bố đèu trên cơ quan lồng ngực. Phân lượng dòng qua tim trong
trường hợp “tay – chân” có trị số lớn nhất nên cần có biện pháp phòng ngừa.
1.5 Ảnh hưởng của tần số dòng điện giật
Z = R
ng
+ jX ; X = 1/ωC = 1/2πfC
Trong thực tế thì tần số càng cao thì càng bớt nguy hiểm.
STT Tần số (Hz) U
thí nghiệm
(V) Số chó thí
nghiệm
Xác suất chó bị
chết
1 50 117÷120 15 100%
2 100 117÷120 21 45%
3 125 100÷121 10 20%
4 150 120÷125 10 0%
Giải thích ảnh hưởng của tần số của dòng điện giật có thể dựa vào tế bào máu.
Khi tần số thấp thì mức độ co và giãn của tế bào máu lớn dễ bị phá hoại, nếu tần số tăng
lên thì mức độ kích thích của tế bào máu ít hơn. Nếu tần số quá cao (ti vi, đài) và tác
dụng lâu dài thì nguy hiểm. Nếu tần số cao, công suất lớn càng nguy hiểm (lò vi sóng).
1.6 Điện áp cho phép
- Càng bé càng tốt. Một số nước quy định điện áp cho phép khác nhau.
VD: Hà Lan, Thụy Điển, Pháp : U = 24 V.
Ba Lan, Thụy Sỹ, Tiệp Khắc : U = 50 V.
Liên Xô, Việt Nam : U = 65, 36, 12 V.


Gọi: J : là mật độ dòng điện trong đất.
γ : là điện dẫn suất của đất.
ρ : điện trở suất của đất.
E : cường độ điện trường đi trong đất.
=> J = γE = E/ρ =>E = Jρ (1)
Biết I
đất
=> J = I
đất
/(2πx
2
) (2)
I
đất
ρ I
đ.
ρ
du = E.dx = Jρ.dx = dx ; φ
A
= U
A
=
2πx
2
2πx
A
U
A
= k/x
A

A
U
cđ
I
đ
r
0
U
0
U
A
U
cđ
= I
đ
.R
đ(A)
( cđ - cách điện )
U
o
= I
đ
.r
o
R
A
= U
A
/I
A

nối đất ( r
o
) và mức độ cân bằng thế α (α ≤ 1). Trong thực tế vận hành thiết bị điện, điện
áp tiếp xúc không được tiêu chuẩn hoá.
3.3 Điện áp bước
Điện áp đặt lên 2 chân người gọi là điện áp bước (thế giữa 2 chân khác nhau ).
ρI
đ
U
b
= U
x
– U
x+a
=
2π
x
∫
x+a
dx ρI
đ
1 1
= ( - )
x
2
2π x x + a

VD : - Ở khoảng cách > 20m → U
b
= 0

(2)
(1)
r
1
r
2

R
ng
Khi người chạm phải pha (1)
r
2
r
2
U U
r’
1
U
ng
r
1
U
ng
R
ngCác bước tính toán:
R
ng

1
(3)
U
ng
4. Tính I
ng
: I
ng
= (4)
R
ng

U.r’
1
I
ng
= (4’)
R
ng
.(r’
1
+ r
2
)
U.r’
1
I
ng
= (5)
R

cđ
≥ 20 Ω
440 V : r
cđ
≥ 42 Ω
=> cần đầu tư vốn ban đầu lớn.
- Mắc nối tiếp R
ng
là R
nền
, đi ủng, găng, thảm cao su,…
U
=> I
ng
= (7)
2(R
ng
+ r
n
) + r
cđ
Trong trường hợp chung (r
1
≠ r
2
), từ (5) ta có :
U.r
1
I
ng

r
n
r
1

r
0

U.r
1
I
ng
= (9)
(R
ng
+ r
n
)( r
1
+ r
0
) + r
1
.r
0
R
0
≈ 0 => I
ng
= U/(R

4.3 Phân tích an toàn trong mạng điện cách điện đối với đất có điện dung lớn
Mạng điện điện áp bé có điện dung lớn thường xuất hiện trong mạng dùng cáp
điện.
a) Sự nguy hiểm của điện tích dư
Khi mạng điện cắt khỏi nguồn thì điện áp vẫn còn dư, nếu đúng thời điểm quá
trình quá độ thì điện áp có thể tăng gấp 2 lần.
Khi chạm 2 cực: U
0
i
ng
= e
-τ/Rng.C
12

R
ng
I
U
0
R
ng
2C
12
C
12
τ
1
Chuyển đổi sơ đồ:
+(2)
C
22
2C
12
U/2
U
R
ng
C
11
2C
12
U/2
-(1)
C
11
+ C
22
R
ng
U -τ
I
ng
= . e Rng (C
11
+ 2C

C
22
+(2)
+ C
22
R
2
- C
12

C
11
R
ng
R
1
-
- (1)
Trước khi người chạm phải dây (1) thì C
11
và C
22
mắc nối tiếp với nhau
( C
11
= C
22
) => Q
11
= Q

Rng (C11 + 2C22)
2R
ng
(12)
Đối với điện áp thấp thì điện trở cách điện nối đất mỗi pha đều có. Khi người
chạm pha (1) => R
ng
// R
1

R
ng
.R
1
R’
1
=
R
ng
+ R
1
U’
1
= I
rò
.R’
1
U’
2
= U – U’

∑I
ng
∑I
ng
i
ng
R
ng
T
c) Điện dung trong mạng điện xoay chiều
U
R
ng
C
11
C
22
Muốn tính i
ng
=> tính Z
(2)
X
2
rđt đẳng trị
X
đt

(1)
(2)
Z

- Điện áp cao. Cấp điện áp :
+ Trung áp 6, 10, 12, 22, 35kV → thường là trung tính cách điện hoặc nối đất qua
một điện trở tác dụng.
+ Cao áp 110, 220, 330kV. Mạng điện này thường có trung tính trực tiếp nối đất
→ khi có ngắn mạch ( 1 pha nối đất ) → dòng ngắn mạch lớn.
+ Siêu cao áp 500, 750, …kV. Theo dòng ngắn mạch : bé I
n
< 500A
lớn I
n
> 500A
Khi dòng ngắn mạch lớn thì tại chỗ bị ngắn mạch sẽ có dòng điện đi qua đất →
tạo 1 vùng rò điện → nguy hiểm (điện áp bước ).
Ở tại điểm trung tính → có dòng đi vào đất có trị số lớn, nếu phân bố không tốt →
gây điện áp bước → nguy hiểm tính mạng.
=> Cẩn thận với mạng điện ba pha có thể xảy ra thương vong trong các trường
hợp : + Chạm phải 2 hoặc 3 cực
+ Chạm phải 1 cực và đất
+ Chạm phải vật bình thường không mang điện áp nhưng xuất hiện điện áp bất
ngờ do cách điện bị hỏng.
+ Tác dụng của điện áp bước.
5.1 Phân tích an toàn trong mạng điện có trung tính cách điện
1. Trường hợp chung : g
1≠ g
2
≠


.u
1
+ g
2
.u
2
+ g
3
.u
3
+ C
1
.du
1
/dt + C
2
.du
2
/dt + C
3
.du
3
/dt = 0 (1)
( u
1
, u
2
, u
3
: trị số tức thời của điện áp pha )

( u
21
, u
32
, u
13
: trị số tức thời của điện áp dây )
=> u
2
= u
1
– u
12

u
3
= u
1
– u
13
thay vào (1)
=> (g
1
+ g
2
+ g
3
).u
1
+ (C

+

g
3
= g

C
1
+

C
2
+

C
3
= C (3)
U → u.e
jωt
; du/dt → jωu.e
jωt
Ũ
1
(g + jωC) = Ũ
21
(g
2
+ jωC
2
) –Ũ

3
/2
đặt A = [3(g
3
+ g
2
) +
3
ω(C
3
– C
2
)]
2
+ [
3
(g
2
– g
3
) + 3ω(C
2
+ C
3
)]
2
B = (g
1
+ g
2

= C
3
= 0
r
1
= r
2
= r
3
= r
cđ
(1)
(2)
(3)
r
1
r
2
r
3

R
ng
I
ng
= 3U/(3R
ng
+ r) (6)
Qua (6) ta thấy để giảm dòng điện :
+ tăng cường cách điện cho mạng

1
r
3
) + r
1
r
2
r
3
2. Mạng điện trung tính cách điện điện áp > 1000V
r
1
= r
2
= r
3
= ∞ => g = 0
C
1
= C
2
= C
3
= C

C
1
C
2
C

C
1
C
2
C
3
C
đt
r
1
= r
2
= r
3
= r ; C
1
= C
2
= C
3
= C ; Z = rđt + jXđt =
jXr
jrX
−
−
3 Ũ 3Ũ(r – jX)
Ĩ
ng
= =
3R

1. Ý nghĩa của việc nối đất trung tính
U
A
U
ng
U
B
U
C
U
hd
r
0
U
0
- Khi có trung tính trực tiếp nối đất thì về mặt cách điện dễ thực thi, đem hiệu quả
kinh tế cao, kích thước thiết bị giảm.
- Khi đường dây có sự cố ngắn mạch : Ing có trị số lớn, hệ thống bảo vệ tác
động,sự cố tồn tại trong thời gian ngắn.Khi chưa có chạm đất :
Ü
A
= Ї
A
Z
A
= Ü
phA
; Ü
B
= Ї

trường hợp trung tính cách điện. Nếu r
0
≠ 0 ; U
0
≠ 0 : U
phđ
= I
đ
.r
phđ
U
ng
= (U
0
2
+ U
fB
2
+ U
0
. U
fB
)
1/2
Kết quả tính toán cho thấy khi mạng điện có trung tính trực tiếp nối đất, khi 1 pha bị
chạm đất thì điện áp các pha còn lại sẽ vượt quá điện áp pha và điện áp đặt lên người
phụ thuộc đại lượng r
0
, r
fđ

tăng cách điện của dây, kiểm tra cách điện đường dây, thiết bị điện và dùng các hệ thống
bảo vệ tác động nhanh hoặc báo động chạm đất.
Tóm lại : Với mạng điện ba pha điện áp trên dưới 1000V đều có thể gây sự cố rất nguy
hiểm. Phải có những phương pháp phòng ngừa đúng đắn, quy trình vận hành an toàn.CHƯƠNG 6
BẢO VỆ NỐI ĐẤT
6.1 Mục đích và ý nghĩa của nối đất
Căn cứ vào thực tế chúng ta có 3 loại nối đất :
- Nối đất làm việc. VD : MBA có trung tính nối đất, nối đất của kháng điện, tụ điện …
- Nối đất an toàn : là nối đất của vỏ thiết bị hoặc những phần dẫn bình thường không có
điện áp nhưng xuất hiện điện áp bất ngờ.
- Nối đất chống sét : khi bị sét đánh thì tản dòng điện sét xuống đất ( vài trăm kA ).
Khi cách điện tốt U
lv
≥ 110kV, có thể dùng chung cho cả ba loại nối đất.
Để thực hiện nối đất (tạo điện trở nối đất)
R
HT
: + nối đất tự nhiên R
tn
+ nối đất nhân tạo R
nt
R
HT
= R
tn
// R
nt

2
g
1
g
ng
g
đ
U
ng
g’
1
(1)
g
1
’ = g
1
+ g
đ
+ g
ng
g
2
= (g
1
+ g
ng
+ g
đ
)g
2

2
/(g
1
+ g
2
+ g
ng
+ g
đ
)
Cho g
1
, g
2
, g
ng
bé => I
ng
= Ug
2
g
ng
/g
đ
→ để I
ng
giảm => tăng g
đ
TB1 TB2
Muốn giảm trị số dòng I

1. Đóng cọc chôn nổi
ρ
đ
: điện trở suất của đất
d L
d L

Trích đoạn Dùng nhiều cột thu lô

---