An toàn điện là gì? Những Khái Niệm Cơ Bản Về An Toàn Điện

An toàn điện là gì?

An toàn điện là một trong những vấn đề quan trọng của công tác bảo hộ lao động: Những nguyên nhân có thể gây ra tai nạn điện:

• Thiếu các hiểu biết về an toàn điện.
• Không tuân theo các quy tắc về an toàn điện.

Dòng điện có thể làm chết người:

• Trường hợp chung: khoảng 100[mA].
• Có trường hợp chỉ khoảng (5 – 10)[mA] đã làm chết người (tuỳ thuộc điều kiện nơi xảy ra tai nạn và trạng thái sức khoẻ của nạn nhân).

Dòng điện đi qua cơ thể con người gây nên phản ứng sinh lý phức tạp như:

• Huỷ hoại cơ quan thần kinh điều khiển các giác quan bên trong của người, làm tê liệt cơ bắp,
• Huỷ hoại cơ quan hô hấp, sưng màng phổi, …
• Huỷ hoại cơ quan tuần hoàn máu.

Các hình thức sản xuất điện năng

Tuabin phát điện. Phần lớn điện năng được sản xuất bởi máy phát điện tại các nhà máy điện. Máy phát điện được nối với tuabin, chuyển động quay của tuabin dẫn động máy phát điện và tạo ra điện.

Tuabin phát điện có thể là:

Tuabin hơi nước: năng lượng nhiệt thu được từ hơi nước:

• qua quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (như than, khí thiên nhiên  hay dầu mỏ  tại các nhà máy nhiệt điện); hay:
• Phản ứng hạt nhân (như trong các nhà máy điện nguyên tử) làm nước bốc hơi, dưới áp suất cao làm quay tuabin  nước.

Tuabin thủy điện: nước được tụ lại với thế năng lớn, năng lượng dòng chảy của nước làm quay tuabin.

Tuabin gió: gió có thể trực tiếp làm quay tuabin khí nóng. Tuabin có thể được vận hành trực tiếp từ các khí nóng trong quá trình đốt cháy khí thiên nhiên hay dầu.

Động cơ phát điện kiểu píttông. Các máy phát điện nhỏ hoạt động với động cơ píttông (động cơ đốt trong), nhiên liệu là dầu diesel hay xăng, khí sinh học hay khí thiên nhiên.

1. Điện trở của người

Điện trở của cơ thể người:

• Da có điện trở lớn nhất, chủ yếu do trên da có lớp sừng dày khoảng (0,05 – 0,2) [mm].
• Xương có điện trở tương đối lớn.
• Thịt và máu có điện trở nhỏ.

Điện trở của người rất không ổn định và phụ thuộc:

• Trạng thái sức khoẻ của cơ thể, trạng thái thần kinh của người, VD:
  • Khi người khô ráo, điện trở là (10.000 – 100.000)[Ω]
  • Điện trở người phụ thuộc vào chiều dày lớp sừng da, nếu mất lớp sừng trên da thì điện trở người còn khoảng (800 – 1000) [Ω]
• Môi trường xung quanh.
  • Điều kiện tổn thương

VD:

• Khi tiếp xúc điện, nếu da người bị dí mạnh trên các cực điện, điện trở da cũng giảm đi. Với điện áp bé (50 – 60)[V] có thể xem điện trở tỷ lệ nghịch với diện tích tiếp xúc.
• Khi tiếp xúc điện U > 250[V], có khi chỉ cần (10 – 30)[V], thì sẽ có hiện tượng đánh thủng điện, lúc này điện trở người có thể xem như tương ứng với trường hợp bị bóc hết lớp da ngoài.
• Khi có dòng điện qua người, da bị đốt nóng, mồ hôi toát ra làm điện trở người giảm xuống:
  • với dòng điện 0,1 [mA] điện trở người  R_{người = 500.000 [}Ω]
  • với dòng điện 10 [mA] điện trở người  R_{người = 8.000 [}Ω]
• Khi có dòng điện qua người, điện trở người giảm tỷ lệ với thời gian tác dụng của dòng điện, vì da bị đốt nóng, mồ hôi thoát ra và có sự thay đổi về điện phân.

2. Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người

Khi con người tiếp xúc với mạng điện, sẽ có dòng điện chạy qua người và dòng điện sẽ tác dụng vào cơ thể người.

Dòng điện là yếu tố vật lý trực tiếp gây ra tổn thương khi bị điện giật. Điện trở của thân người, điện áp đặt vào người chỉ làm biến đổi trị số dòng điện mà thôi.

Mức độ nguy hiểm của điện giật tuỳ theo:

• Biên độ dòng điện (trị số dòng điện).
• Tần số dòng điện.
• Đường đi của dòng điện.
• Thời gian tồn tại điện giật.
• Trình trạng sức khỏe (hoàn cảnh xảy ra tai nạn, và phản xạ của nạn nhân).

Trị số dòng điện an toàn:

• Với dòng điện xoay chiều tần số (50 – 60)[Hz] lấy bằng 10[mA];
• Với dòng một chiều lấy bằng 50[mA].

Bảng 5.1. Ngưỡng giá trị dòng điện I_ng giới hạn gây tác hại lên cơ thể người.

3. Ảnh hưởng của thời gian điện giật

Thời gian điện giật càng lâu, điện trở người càng bị giảm xuống vì lớp da bị nóng dần lên và lớp sừng trên da bị chọc thủng ngày càng tăng dần. Và như vậy tác hại của dòng điện với cơ thể người càng tăng lên.

Khi dòng điện tác động trong thời gian ngắn, thì tính chất nguy hiểm phụ thuộc vào nhịp tim đập. Mỗi chu kỳ giãn của tim kéo dài độ 1 giây. Trong chu kỳ có khoảng 0,1 sec tim nghỉ làm việc (giữa trạng thái co và giãn) và ở thời điểm này tim rất nhạy cảm với dòng điện đi qua nó.

Nếu thời gian dòng điện qua người lớn hơn 1 giây thế nào cũng trùng với thời điểm nói trên của tim. Thí nghiệm cho thấy rằng dù dòng điện lớn (gần bằng 10 mA) đi qua người mà không gặp thời điểm nghỉ của tim cũng không có nguy hiểm gì.

Căn cứ vào lý luận trên, ở các mạng cao áp 110 kV, 35 kV, 10 kV, và 6 kV… tai nạn do điện gây ra ít dẫn đến trường hợp tim ngừng đập hay ngừng hô hấp. Với điện áp cao dòng điện xuất hiện trước khi người chạm vào vật mang điện, dòng điện này tác động rất mạnh vào người và gây cho cơ thể người một phản xạ tức thời. Kết quả là hồ quang điện bị dập tắt ngay (hoặc chuyển qua bộ phận bên cạnh), dòng điện chỉ tồn tại trong khoảng vài phần của giây. Với thời gian ngắn như vậy rất ít khi làm tim ngừng đập hay hô hấp bị tê liệt.

Tuy nhiên, không nên kết luận điện áp cao không nguy hiểm vì dòng điện lớn này qua cơ thể trong thời gian ngắn nhưng có thể đốt cháy nghiêm trọng và làm chết người. Hơn nữa khi làm việc trên cao do phản xạ mà dể bị rơi xuống đất rất nguy hiểm.

Thời gian và điện áp điện giật (xem bảng 5.2): (theo quy định của Uỷ ban điện quốc tế IEC).

Bảng 5.2. Điện áp và thời gian tiếp xúc cho phép.

 4. Đường đi của dòng điện

Đường đi của dòng điện qua người: người ta đo phân lượng dòng điện qua tim người để đánh giá mức độ nguy hiểm của các con đường dòng điện qua người.

Qua thí nghiệm nhiều lần và có kết quả sau:

Bảng 5.3. Dòng điện đi qua tim.

5. Ảnh hưởng của tần số dòng điện

Tổng trở cơ thể người giảm xuống đối với tần số dòng điện tăng. Tuy nhiên, trong thực tế thì ngược lại, tần số càng tăng thì công suất hiệu dụng càng giảm, mức độ nguy hiểm càng giảm.

Tần số điện lực (50 – 60)[Hz] là nguy hiểm. Khi trị số của tần số bé hoặc lớn hơn trị số nói trên mức độ nguy hiểm sẽ giảm xuống.

6. Điện áp cho phép

Dự đoán trị số dòng điện an toàn cho phép qua người trong nhiều trường hợp không làm được.

Xác định giới hạn an toàn cho người không dựa vào “dòng điện an toàn” mà phải theo “điện áp cho phép”.

Thường dùng tiêu chuẩn “điện áp cho phép”, vì mỗi mạng điện lực quốc gia có một điện áp tương đối ổn định.

Tiêu chuẩn điện áp cho phép ở mỗi nước mỗi khác:

Bảng 5.4.  Tiêu chuẩn điện áp cho phép ở các quốc gia tham khảo.

Nguyên nhân xảy ra các tai nạn điện

• Do trình độ 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, công tác vận hành thiết bị điện không đúng qui trình.
• Tai nạn về điện thường xảy ra ở cấp điện áp U ≥ 1000[V]:
  • Chạm gián tiếp.
  • Chạm trực tiếp.
  • Tai nạn do sự phóng điện hồ quang.
  • Tai nạn xảy ra do “ điện áp bước”.