10 Yếu tố nguy hiểm gây tai nạn điện

Khi làm việc trong lĩnh vực cơ điện, ít nhiều bạn sẽ phải tiếp xúc với nhiều nguồn điện khác nhau. Bạn có hiểu rõ những yếu tố nguy hiểm gây ra tai nạn điện? Hôm nay Phan Khang Điền cùng các bạn cùng tìm hiểu về 10 yếu tố nguy hiểm gây ra tai nạn điện

1. Chạm trực tiếp vào dây pha hạ thế (điện áp dưới 1000V)

Hệ thống lưới điện hạ thế tần số công nghiệp 50 Hz phổ biến hiện nay là lưới điện 3 pha 4 dây trung tính nối đất trực tiếp với điện áp đường dây (pha – pha) là 380V, điện áp pha (pha – trung tính) là 220V như sơ đồ sau:

Nối đất trung tính nhằm đảm bảo ổn định điện áp pha khi dây nối đất bị lỗi hoặc tải lệch pha.

Khi một người chạm trực tiếp vào dây pha, trở thành dây dẫn ngắn mạch hoặc mắc nối tiếp qua một thiết bị điện, làm mạch điện bị đóng, một dòng điện sẽ chạy qua người. Dòng điện có thể đủ lớn để làm hỏng các bộ phận của cơ thể con người, dẫn đến thương tích hoặc tử vong.

Khi ở gần, sửa chữa hoặc sử dụng điện, chúng ta cần chú ý để không xảy ra các dạng mạch kín sau:

• (1) Kết nối pha này với pha kia
• (2) Nối dây pha với dây trung tính
• (3) Nối dây pha với đất

2. Chạm trực tiếp vào dây trung tính điện áp thấp

Một trong những điều kiện kỹ thuật bảo đảm an toàn vận hành và an toàn cho con người, hệ thống trung tính của lưới điện hạ áp công nghiệp phải có:

• Nối đất trung tính của máy biến áp
• Dây trung tính được nối từ đầu nối đất của máy biến áp
• Nối đất trung tính lặp lại

Nếu dây trung tính được nối đất chắc chắn thì người chạm trực tiếp vào dây trung tính sẽ chỉ phải chịu một lượng dòng điện rò qua cơ thể không đủ gây nguy hiểm vì lúc này mạch điện chạy qua người là: dây trung tính – người và đất, hơn nữa nếu tải cân bằng 3 pha thì dòng điện trong dây trung tính rất nhỏ.

Trong trường hợp nguy hiểm khi dây trung tính nối đất phía nguồn, người trực tiếp chạm vào dây trung tính sẽ có dòng điện từ dây pha chạy qua thiết bị và truyền qua người. Mạch kín sẽ là: dây pha – thiết bị điện – đoạn dây trung tính – người và đất. Dòng điện chạy qua người sẽ bằng dòng điện chạy qua thiết bị, có thể gây tử vong. Nếu có nối đất trung tính lặp lại, dòng điện sẽ chia thành hai nhánh: một nhánh đi qua người và một nhánh đi qua mặt đất lặp lại. Cường độ dòng điện phụ thuộc vào điện trở của mạch. Nếu điện trở của mạch nối đất lặp lại lớn thì dòng điện chạy qua cơ thể có thể lớn đến mức nguy hiểm.

Một đặc điểm nguy hiểm nữa là khi mất trung tính, các thiết bị điện không hoạt động nhưng vẫn có điện ra đến các đầu dây. Vì vậy, trước khi liên lạc, bạn phải kiểm tra để đảm bảo không có điện.

3. Tạo hồ quang điện hạ thế

Khi đoản mạch không đi qua điện trở tải sẽ gây ra đoản mạch pha này sang pha khác hoặc pha về trung tính. Với dòng điện lớn ở khe hở đủ hẹp sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện trong không khí và xuất hiện tia lửa hồ quang.

Đối với các điểm đấu nối tiếp xúc kém còn xảy ra hiện tượng phóng điện hồ quang trong không khí trong khe hẹp. Với cáp điện hai, ba hoặc bốn lõi, trong trường hợp phát sinh hồ quang do tiếp xúc, nó cũng gây đoản mạch sang dây lân cận do nhiệt độ làm hỏng lớp cách điện, tạo ra sự phóng điện giữa pha và phát triển lỗi từ ngắn mạch một pha đến hai pha và ba pha gây ra hồ quang lớn. Trong trường hợp dây dẫn hẹp (chẳng hạn như cực aptomat), hồ quang ngắn mạch một pha có thể truyền sang pha liền kề và tạo ra ngắn mạch hai rồi ba pha.

Những người ở gần khu vực tạo ra hồ quang có thể bị ngọn lửa nhiệt độ cao, mạnh tấn công.

4. Phóng điện cao thế (điện áp 1000V trở lên)

Điện cao thế cũng gây ra hiện tượng phóng điện giữa các pha và phóng điện qua các khe hở tiếp xúc như điện hạ thế nhưng mức độ nguy hiểm cao hơn.

Khi bật dao cách ly cao áp (có tải) sẽ tạo ra một khe hở hẹp làm xuất hiện hồ quang. Do không có thiết bị dập hồ quang nên hồ quang phát triển, làm chập mạch các pha, gây ra sự cố.

Ngoài ra, điện cao thế còn có hiện tượng phóng điện qua không khí do điện dung. Đó là hiện tượng khi người đứng gần nguồn điện cao áp ở một khoảng cách nhất định sẽ bị phóng điện vào cơ thể qua không khí.

Đối với đường dây trên không có điện áp từ 1000V trở lên, chúng ta cần chú ý đến điện dung của đường dây nối đất. Khoảng cách phóng điện phụ thuộc vào điện áp đường dây, cường độ dòng điện trong dây và mật độ điện tích trong môi trường không khí.

Sau khi cắt điện, trên dây vẫn còn một lượng điện tích gọi là điện tích dư. Lượng điện tích dư phụ thuộc vào thông số nguồn điện và thời gian cắt điện. Nếu người ta chạm vào sẽ có dòng điện chạy qua gây nguy hiểm.

Người bị phóng điện ở điện áp cao ngoài yếu tố nguy hiểm do nhiệt độ của tia lửa điện hồ quang mạnh còn có dòng điện chạy qua.

5. Cảm ứng điện

Với dây dẫn điện, khi có dòng điện chạy qua dây dẫn sẽ xuất hiện từ trường xung quanh dây dẫn. Cường độ của từ trường xung quanh dây dẫn phụ thuộc vào điện áp, tần số và dòng điện.

Theo nguyên lý cảm ứng từ, nếu một đường sức từ đi qua một dây kim loại thì sẽ xuất hiện một dòng điện cảm ứng trong dây kim loại. Cường độ từ trường càng lớn thì dòng điện cảm ứng càng mạnh.

Khi bất kỳ đường dây kim loại nào đi gần đường dây điện áp cao đang hoạt động ở một khoảng cách nhất định thì sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng trong đường dây kim loại. Dòng điện này có thể đủ lớn để gây nguy hiểm.

6. Điện áp bước

Khi lớp cách điện của thiết bị điện bị thủng, dây đứt rơi xuống đất, sứ vỡ chạm vào dầm hoặc điện chạm vào tường, hàng rào… sẽ có dòng điện truyền xuống đất hay gọi là dòng chạm đất. Nếu thiết bị bảo vệ không kịp thời cắt nguồn điện thì dòng điện sẽ lan rộng trong lòng đất.

Quỹ tích các điểm có điện trở cách đều điểm tiếp xúc với mặt đất sẽ tạo ra một bề mặt đẳng tĩnh. Càng ở xa điểm tiếp xúc với mặt đất, do điện trở mặt đất càng tăng nên dòng điện tiêu tán trong mặt đất càng giảm, do đó điện áp giảm.

Để khảo sát đồ thị phân bố điện áp trong vùng dòng điện rò đất, giả sử dòng điện đi vào đất qua một cực kim loại hình bán cầu có phương trình tính tại điểm A là:

Từ phương trình khảo sát, xác định được phân bố điện áp trong vùng dòng rò chạm đất đối với điểm cực xa bên ngoài vùng dòng rò có dạng đường hypercarbon.

Nhìn vào đồ thị ta thấy: tại điểm 0: điện áp chạm đất nơi nó chạm trực tiếp vào đất:

Ud = Idd

Trong đó: rd: điện trở tiêu tán khi tiếp xúc với đất.

Càng xa điểm tiếp xúc với mặt đất, do điện trở mặt đất tăng nên dòng điện tiêu tán trong mặt đất giảm đi đáng kể khiến điện áp tại các điểm trên mặt đất giảm.

Khi chạm vào hai điểm có điện áp khác nhau, điện áp đặt vào hai điểm đó gọi là điện áp bước:

Ub = UA – UB

Không thể cho rằng điện áp bước không nguy hiểm. Dòng điện chạy qua chân con người không đi qua hệ tuần hoàn, đường hô hấp mà sẽ làm cơ bắp của con người co giật, khiến người đó ngã xuống, tay hoặc đầu chạm đất, dòng điện sẽ đi qua tim và gây nguy hiểm đến tính mạng.

7. Điện chạm vào vỏ kim loại

Vỏ thiết bị điện trong nội dung này nên được hiểu là bao gồm các cấu trúc bao quanh và giá đỡ bằng kim loại.

Trong quá trình hoạt động, thiết bị điện có thể gặp sự cố về điện đến vỏ do hư hỏng lớp cách điện hoặc đứt đầu dây từ bên trong hoặc bên ngoài chạm vào vỏ.

Đối với các thiết bị điện cao thế, hạ thế, theo quy định phải được nối đất an toàn nếu không việc nối đất không đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

Tuy nhiên, nếu thiết bị bảo vệ không cắt kịp thời sẽ gây nguy hiểm cho con người.

7.1. Sơ đồ nối đất an toàn

Nguyên lý làm việc: Khi một pha chạm vào vỏ thiết bị sẽ xảy ra sự cố chạm đất qua thiết bị nối đất và dòng điện tiêu tán xuống đất tương tự như hiện tượng điện áp bước nêu ở phần 6. Độ lớn của điện áp chạm đất trên vỏ thiết bị phụ thuộc vào dòng điện chạm đất và điện trở tiêu tán mặt đất tại điểm nối đất (Ud = Iđrđ).

• Ưu điểm của sơ đồ này là nhỏ gọn, dễ thực hiện và có thể sử dụng ngay cả đối với các thiết bị không có bảo vệ ở phía đầu vào điện.
• Nhược điểm là thiết bị điện hạ thế không có rơ-le chạm đất. Nếu có bảo vệ ngắn mạch thì sẽ không cắt kịp thời nên khó phát hiện và vẫn gây nguy hiểm cho con người.

7.2. Sơ đồ kết nối không

Kết nối không là: vỏ thiết bị điện được kết nối trực tiếp với dây trung tính.

Nguyên lý làm việc: Khi một pha chạm vào vỏ sẽ xảy ra hiện tượng chập mạch mạnh 1 pha, thiết bị bảo vệ sẽ cắt nguồn điện.

• Ưu điểm của phương án này là cắt điện kịp thời, loại bỏ sớm các yếu tố nguy hiểm cho người dân.
• Nhược điểm là nếu thiết bị bảo vệ không đảm bảo an toàn, khi điện chạm vào vỏ sẽ gây cháy nổ làm hỏng các thiết bị điện. Vì vậy, khi áp dụng phương án này cần bố trí, lắp đặt các thiết bị bảo vệ tin cậy.

7.3. Sơ đồ nối đất kết hợp với kết nối không

Nguyên lý làm việc: Khi một pha chạm vào vỏ sẽ xảy ra hiện tượng chập mạch mạnh một pha. Theo sơ đồ kết nối không, thiết bị bảo vệ sẽ cắt nguồn điện. Nếu thiết bị bảo vệ không thể cắt nguồn điện, sơ đồ nối đất sẽ hoạt động như nêu ở phần 7.2.

8. Kết nối nguồn sai

Sau khi cắt điện bằng các thiết bị đóng, cắt như cầu dao, cầu chì, cầu dao, cầu dao… để sửa chữa, nếu không có biện pháp phòng ngừa, người khác có thể bật nhầm máy lên.

Biện pháp phòng ngừa hiệu quả là sử dụng khóa để khóa hộp số và hộp bảo vệ. Chìa khóa phải được người sửa chữa hoặc người chịu trách nhiệm vận hành giữ và chỉ được đóng lại sau khi công việc sửa chữa đã hoàn thành.

9. Sai quy trình

Ví dụ:

• Không kiểm tra nguồn điện đầy đủ hoặc cắt toàn bộ tải khi vận hành cầu dao cách ly cao áp (không có bình chữa cháy hồ quang).
• Không đủ điều kiện an toàn khi vận hành như: không có trang bị an toàn. Máy cắt điện áp thấp không có hộp bảo vệ…
• Trước khi vận hành, không kiểm tra tình trạng của thiết bị để phát hiện các hư hỏng như: lưỡi dao lỏng rơi ra, lưỡi dao bị đoản mạch, cháy lớp cách điện, đứt, v.v..
• Sau khi đóng hoặc cắt nguồn, không kiểm tra vị trí lưỡi cắt.
• Việc tắt hoặc cắt điện không nằm trong phạm vi yêu cầu.

10. Các nguồn năng lượng khác lao vào

Khi cắt điện để sửa chữa, nếu không thực hiện các biện pháp đảm bảo an toàn (như nối đất, ngắt thiết bị ra khỏi lưới điện…) thì một nguồn điện khác có thể đi vào gây nguy hiểm.

Ví dụ:

• Đường dây đang sửa rơi vào đường dây khác đang có điện.
• Đường dây đang mang điện rơi chạm vào đường dây đang sửa chữa.
• Máy phát điện cung cấp điện trở lại đường dây đang được sửa chữa.
• Những tia sét đến từ xa.
• Cảm ứng từ dây chuyền vận hành khác.

(Bài viết dựa trên Nguồn: vnk.edu.vn)

Trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong – Nhà phân phối thiết bị điện Schneider