Đề cương môn An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp- Trường Đại học bách khoa - Đại học đà nẵng

1. Định nghĩa
Điện áp bước là hiệu điện thế giữa hai điểm tiếp xúc với đất khi một người hoặc động vật
đứng cách nhau một khoảng nhất định trong vùng bị ảnh hưởng bởi dòng điện rò hoặc
dòng điện ngắn mạch chảy qua đất.
Ví dụ: Khi có sự cố như sét đánh hoặc thiết bị điện bị hỏng, dòng điện sẽ truyền qua đất.
Một người đứng trên mặt đất sẽ chịu điện áp giữa hai bàn chân, gọi là điện áp bước.
Hình ảnh biểu diễn điện áp bước
2. Công thức cơ bản
Gọi Ub là điện áp bước Ta có U −U b = U ch 1 ch 2
Trong đó Uch 1 , U ch 2 là điện áp đặt vào 2 chân người.
Hay nếu chân thứ nhất đứng ở vị trí cách điểm chạm đất là x còn chân thứ hai ở vị trí (x+a) thì : I . ρ . a U −U d b = U = ch 1 ch 2
2 πx ( x+ a)
Trong đó : I dlà dòng điện chạm đất, dòng điện rò lớn sẽ làm tăng điện áp bước.
a là độ dài khoảng bước chân của người , thường lấy a = 0,8 (m)
ρ là điện trở suất của đất, loại đất có điện trở suất thấp (như đất ẩm) làm giảm
điện áp bước, trong khi đất khô hoặc đá có điện trở suất cao sẽ tăng nguy cơ.
Từ công thức trên ta rút ra được các kết luận sau:
+ Cường độ dòng điện rò lớn sẽ làm tăng điện áp bước.
+ Khoảng cách giữa hai chân càng lớn thì điện áp bước càng cao.
+ Càng xa chỗ chạm đất thì điện áp bước sẽ càng bé (khác với điện áp tiếp xúc)
+ Ở khoảng cách xa chỗ chạm đất 20m trở lên có thể xem điện áp bước bằng 0.
+ Điện áp bước có thể bằng 0 mặc đầu người đứng gần chỗ chạm đất, đó là trường
hợp khi hai chân người đều đặt trên cùng 1 vòng tròn đẳng thế.
3. Ứng dụng và Biện pháp an toàn
• Từ việc tính toán điện áp bước ta có thể ứng dụng để phục vụ các công việc sau:
+ Trong thiết kế trạm điện và đường dây cao áp, cần giảm thiểu điện áp bước để
bảo vệ con người và động vật.
+ Xem xét khi xây dựng hệ thống nối đất và lắp đặt các thiết bị bảo vệ như lưới nối đất.
• Biện pháp an toàn:
Người ta không tiêu chuẩn hóa điện áp bước nhưng không nên cho rằng điện áp bước
không nguy hiểm đến tính mạng con người. Dòng điện qua hai chân người thường ít
nguy hiểm nhưng với trị số lớn ( trên 100V) thì các cơ bắp của người có thể bị co rút làm người ngã xuống.
Điện áp bước có thể đạt đến trị số lớn vì vậy mặc dù không tiêu chuẩn hóa điện áp bước
nhưng để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người, quy định là khi có xảy ra chạm đất phải
cấm người đến gần chỗ bị chạm khoảng cách sau:
+ Từ 4m đến 5m đối với thiết bị trong nhà.
+ Từ 8m tới 10m đối với thiết bị ngoài trời.
Ngoài ra ta cũng có thể hạn chế tối đa rủi ro bằng điện áp bước thông qua các giải pháp sau sau:
+ Tăng mật độ lưới nối đất: Phân tán dòng điện rò để giảm điện áp.
+ Sử dụng lớp cách điện: Như giày cách điện hoặc lớp vật liệu cách điện trên mặt đất. ĐIỆN ÁP TIẾP XÚC 1. Định nghĩa
Điện áp tiếp xúc là hiệu điện thế giữa bề mặt mà một người chạm vào và điểm tiếp xúc
với đất (thường là bàn chân) khi có dòng điện rò hoặc dòng ngắn mạch qua hệ thống nối đất.
Ví dụ: Khi chạm tay vào vỏ kim loại của một thiết bị điện bị rò điện, dòng điện có thể
truyền qua cơ thể nếu có sự chênh lệch điện áp giữa vỏ và đất.
Hình Điện áp tiếp xúc
2. Công thức cơ bản
Tay người chạm vào thiết bị nào cũng đều có điện áp là Uđ trong lúc đó điện áp của chân
người Uch lại phụ thuộc vào người đứng tức là phụ thuộc vào khoảng cách từ chỗ đứng
đến vật nối đất. Kết quả là người bị tác động đến hiệu số điện áp đặt vào tay và chân, đó là điện áp tiếp xúc :
U =U −U tx đ ch
Như vậy điện áp tiếp xúc phụ thuộc vào khoảng cách từ vỏ thiết bị được nối đất.
Trong trường hợp chung có thể biểu diễn điện áp tiếp xúc theo biểu thức : U =α .U tx đ
Trong đó α là hệ số tiếp xúc (α ≤ 1 ¿
Trong thực tế điện áp tiếp xúc thường bén hơn điện áp giảng trên vật nối đất. 3. Đặc điểm
• Điện áp tiếp xúc phụ thuộc vào:
o Cường độ dòng điện rò.
o Điện trở của hệ thống nối đất.
o Chất lượng tiếp xúc giữa bề mặt dẫn điện và đất.
• Tính chất nguy hiểm:
o Điện áp tiếp xúc thường nguy hiểm hơn điện áp bước vì nó trực tiếp tác
động lên cơ thể qua tay và chân, dẫn đến dòng điện đi qua ngực, gây nguy
cơ cao về ngừng tim hoặc tổn thương nghiêm trọng.
4. Ứng dụng và Biện pháp an toàn Ứng dụng:
• Trong thiết kế hệ thống điện, điện áp tiếp xúc cần được giảm thiểu để bảo vệ con người và thiết bị.
• Sử dụng trong đánh giá mức độ an toàn của các thiết bị nối đất. Biện pháp an toàn:
1. Tăng hiệu quả của hệ thống nối đất:
o Lắp đặt lưới nối đất hoặc cọc nối đất để giảm điện trở nối đất.
o Sử dụng các vật liệu có điện trở suất thấp như đồng hoặc thép mạ kẽm cho hệ thống nối đất.
2. Bảo vệ vỏ thiết bị:
o Sử dụng vỏ cách điện hoặc bảo vệ bằng các lớp cách điện.
o Kết nối vỏ kim loại của thiết bị với hệ thống nối đất để tránh tích tụ điện áp.
3. Sử dụng thiết bị bảo vệ:
o Lắp đặt thiết bị ngắt dòng rò (RCD – Residual Current Device) để phát hiện
và ngắt dòng điện rò khi vượt ngưỡng an toàn.
o Kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ các thiết bị điện để phát hiện hư hỏng sớm.
4. Quy tắc an toàn cho người vận hành:
o Tránh tiếp xúc trực tiếp với thiết bị điện, đặc biệt khi không có thiết bị bảo vệ.
o Đeo găng tay cách điện và giày cách điện khi làm việc gần thiết bị điện áp cao.