Nguyên nhân tai nạn điện và biện pháp kỹ thuật bảo vệ?

Nguyên nhân xảy ra tai nạn về điện trong hoạt động sử dụng điện

• Do tổ chức, quản lý công tác lắp đặt, xây dựng, sửa chữa công trình điện chưa tốt.
• Do vi phạm quy trình kỹ thuật an toàn, đóng điện khi có người đang sửa chữa, tác vận hành thiết bị điện không đúng qui trình.

Tai nạn về điện thường xảy ra ở cấp điện áp U ≤ 1000 V với các trường hợp:

• Chạm gián tiếp qua cách điện không tốt.
• Chạm trực tiếp vào vật mang điện.
• Do sự phóng điện hồ quang.
• Do điện áp bước.

Các biện pháp kỹ thuật bảo vệ an toàn trong hoạt động sử dụng điện

Có hàng ngàn biện pháp và quy trình kỹ thuật an toàn được áp dụng tùy vào đặc điểm từng nhà máy, cơ quan. Ở đây chỉ trình bày những biện pháp kỹ thuật chung nhất có tính chất phổ biến nhất áp dụng được cho mọi loại hình nhà máy.

Kiểm tra cách điện định kỳ và thường xuyên

Cách điện tốt là biện pháp quan trọng hàng đầu để bảo vệ không cho điện rò ra vỏ máy gây nguy hiểm cho người sử dụng, tránh truyền điện giữa các pha gây ra ngắn mạch.

Trong thực tế sản xuất có thể do việc sử dụng máy móc cũ kỹ, cách điện bị già cỗi, hoặc có thể do lắp ráp, giữ gìn bảo quản cách điện không tốt, nên hiện tượng điện rò ra vỏ thiết bị trở thành phổ biến. Vì vậy trong quá trình sử dụng thiết bị, phải nghiêm chỉnh chấp hành các chế độ về sử dụng, kiểm tra, thử nghiệm cách điện của thiết bị. Nếu sử dụng quá điện áp, cách điện sẽ hư hỏng. Thiếu sự kiểm tra, thí nghiệm sẽ không phát hiện được kịp thời để sửa chữa hoặc thay thế.

Bảo vệ bằng biện pháp nối đất vỏ thiết bị

Khi cách điện bị hư hỏng, vỏ kim loại của thiết bị điện có thể xuất hiện điện áp cao. Khi người chạm vào, có thể bị tai nạn. Để an toàn, người ta nối đất những phần kim loại của vỏ máy, khi có điện áp chạm vỏ thì dòng điện sẽ đi xuống đất. Điện áp trên vỏ thiết bị khi đó là Uvỏ =Iđ.Rđ, do đó nếu Rđ có giá trị càng bé thì Uvỏ giảm xuống. Cần phải tính toán Rđ sao cho Uvỏ giảm đến một giá trị an toàn, không gây nguy hiểm cho người chạm vào vỏ thiết bị.

Theo quy định giá trị điện trở nối đất như sau:

• Rđ ≤ 4Ω khi công suất của nguồn điện cấp cho nhà máy (máy phát, máy biến áp,…) ≥100kVA.
• Rđ ≤10Ω khi công suất của nguồn điện cấp cho nhà máy (máy phát, máy biến áp,…) <100kVA.

Có 2 hình thức nối đất vỏ thiết bị là nối đất tập trung và nối đất hình lưới.

Nối đất tập trung

Mỗi thiết bị trong nhà xưởng có một hệ thống nối đất riêng, trong thực tế người ta đóng từ 2-3 cọc theo cho mỗi vị trí máy. Biện pháp này khó giảm được điện trở nối đất đến giá trị bé do phạm vi đóng cọc tiếp địa rất nhỏ (xung quanh 1 thiết bị).

Biện pháp này có nhược điểm là phân bố điện thế trong đất không đồng đều nên trong thực tế ít sử dụng.

Nối đất hình lưới

Lưới được bố trí theo chu vi nhà máy. Mỗi một ô lưới thường có kích thước 5x5m và tại điểm giao của lưới người ta đóng 1 cọc thép có chiều dài 2,5m, đầu trên cách mặt đất 0,8÷1m.

Để xây dựng đường phân bố điện thế trên mặt đất ta lần lượt xây dựng đường hypebol cho từng cọc riêng rẽ (đường nét đứt). Sau đó cộng độ lớn (giá trị tung độ) của tất cả các đường hypebol sẽ được đường phân bố điện thế tổng hợp (đường nét liền). Nhìn vào đường phân bố điện thế tổng hợp ta thấy nó bằng phẳng hơn, do đó điện áp tiếp xúc và điện áp bước sẽ giảm xuống so với khi nối đất tập trung. Ta phân tích nhận định này như sau:

Ví dụ máy 1 bị hỏng gây ra chạm điện vào vỏ máy, khi đó thiện áp chạm vỏ sẽ lan tỏa đến tất cả các cọc nối đất và tạp ra đường phân bố điện thế trên mặt đất là nét liền. Khi đó điện áp tiếp xúc đặt lên người là Utx1 =φA-φC.

Nếu không nối đất hình lưới mà nối đất tập trung tại máy 1 thì đường phân bố điện thế là đường cong AB (nét chấm), khi đó điện áp tiếp xúc là Utx2 =φA-φB.

Dễ dàng nhận thấy Utx1 < Utx2 do đó nối đất hình lưới an toàn hơn.

Phương thức nối đất này tuy tốn kém nhưng trị số nối đất giảm xuống rất bé, bất kỳ thiết bị nào trong nhà máy đều nối đến hệ thống gần nhất và phân bố điện thế trên mặt đất tương đối đồng đều nên giảm được điện áp bước và điện áp tiếp xúc.

Bảo vệ bằng biện pháp nối vỏ thiết bị với dây trung tính của lưới điện

Vỏ của tất cả các thiết bị điện được nối với dây trung tính, trong đó dây trung tính được nối đất trực tiếp đảm bảo trị số Rđ theo yêu cầu. Dây trung tính thường nối đất tại nguồn điện cấp cho nhà máy (nối đất tại trạm biến áp).

Khi có sự cố hỏng máy điện (ví dụ máy điện 1 pha) thì điện áp sẽ chạm vỏ máy, dòng điện đi từ pha B® vỏ máy điện 1 pha ® dây nối vỏ ® dây trung tính N ® Trở về nguồn điện. Do đường đi của dòng điện không qua bất kỳ điện trở nào nên giá trị của nó rất lớn (tương đương dòng điện ngắn mạch 1 pha), như vậy thiết bị đóng cắt tự động ở đầu nguồn nhận biết ngay sự cố và tách mạch điện bị sự cố ra khỏi lưới điện.

Lưu ý: dù dòng điện rất lớn nhưng điện áp chạm vỏ thấp do Rđ của trạm biến áp bé, do đó người chạm vỏ thiết bị được an toàn.

Tuy nhiên với phương thức nối đất này sẽ xảy ra tình trạng cực kỳ nguy hiểm nếu dây trung tính bị đứt, dòng điện chạm vỏ không chạy theo dây trung tính được. Khi đó điện áp chạm vỏ rất lớn, người chạm vào bị giật rất nguy hiểm. Để khắc phục tình trạng này thì dọc theo dây trung tính phải nối đất lặp lại (cỡ khoảng 150m÷200m) đặt 1 bộ. Khi đó dù dây trung tính bị đứt, dòng điện không về nguồn được thì nó chạy đến bộ nối đất lặp lại và đi xuống đất.

Bảo vệ nối dây trung tính dùng cho mạng điện 4 dây điện áp < 1000V có trung tính nối đất. Bảo vệ nối dây trung tính dùng cho mọi cơ sở sản xuất không phụ thuộc vào môi trường xung quanh. Biện pháp này vừa đơn giản, rẻ tiền lại dễ có khả năng thực hiện, nên hầu hết các cơ sở sản xuất công nghiệp hiện nay đều dùng loại bảo vệ này.

Bảo vệ bằng biện pháp lắp thiết bị tự động phát hiện và cách ly sự cố

Lắp đặt máy cắt, rơle bảo vệ là biện pháp tự động tách thiết bị điện xảy ra sự cố ra khỏi lưới trong thời gian ngắn nhất. Khi thiết bị điện hỏng, vỏ của nó xuất hiện điện áp đến một giá trị nào đó thì bảo vệ sẽ tác động cắt thiết bị bị sự cố ra khỏi lưới điện, đảm bảo an toàn cho người nếu người chạm vào vỏ thiết bị. Biện pháp này có thể dùng để bổ sung hoặc thay thế cho bảo vệ nối đất và nối dây trung tính.

Kết luận

Qua bài đăng trên chúng ta đã biết được các nguyên nhân thường gặp về tai nạn điện và các biện pháp kỹ thuật để bảo vệ chúng ta khỏi tai nạn về điện.

Đọc tiếp:

• Phương pháp tách người bị tai nạn điện và Sơ cứu?
• Nối đất bảo vệ là gì? Mục đích, ý nghĩa và tính toán?