Giáo trình An toàn điện

GIÁO TRÌNH
AN TOÀN ĐIỆN
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên
Chương 1 Khái niệm chung về an toàn điện
Hiện nay ở nước ta điện đã được sử dụng rộng rãi trong các xí nghiệp, công trường, nông trường, từ thành thị đến các vùng nông thôn hẻo lánh. Số người tiếp xúc với điện ngày càng nhiều. Vì vậy vấn đề an toàn điện đang trở thành một trong những vấn đề quan trọng nhất của công tác bảo hộ lao động.
Thiếu hiểu biết về an toàn điện, không tuân theo các nguyên tắc về kỹ thuật an toàn điện có thể gây ra tai nạn. Khác với các loại nguy hiểm khác, nguy hiểm về điện nhiều khi khó phát hiện trước bằng giác quan như nhìn, nghe, mà chỉ có thể biết được khi tiếp xúc với các phần tử mang điện nhưng khi đó có thể bị chấn thương trầm trọng thậm chí chết người. Chính vì lẽ đó cần hiểu những khái niệm cơ bản về an toàn điện.
1.1. Những nguy hiểm dẫn đến tai nạn do dòng điện gây ra
1.1.1. Điện giật
Điện giật là do tiếp xúc với các phần tử dẫn điện có điện áp: có thể sự tiếp xúc của một phần thân người với phần tử có điện áp hay qua trung gian của một vật dẫn điện.
1. Nguyên nhân
Không tôn trọng khoảng cách cho phép, khoảng cách quá hẹp... nên tiếp xúc với các vật có điện áp hoặc các vật bị hỏng cách điện...
Có 2 loại tiếp xúc: 
a) Tiếp xúc trực tiếp
- Tiếp xúc với các phần tử đang có điện áp làm việc.
- Tiếp xúc với các phần tử đã được cắt ra khỏi nguồn điện, nhưng vẫn còn tích điện tích (do điện dung).
- Tiếp xúc với các phần tử đã được cắt ra khỏi nguồn điện làm việc, nhưng phần tử này vẫn còn chịu một điện áp cảm ứng do ảnh hưởng của điện từ hay cảm ứng tĩnh điện do các trang thiết bị khác đặt gần.
b) Tiếp xúc gián tiếp
- Tiếp xúc với các phần tử như rào chắn, vỏ hay các thanh thép giữ các thiết bị, hoặc tiếp xúc trực tiếp với trang thiết bị điện mà chúng đã có điện áp do chạm vỏ (cách điện đã bị hỏng)...
- Tiếp xúc với các phần tử có điện áp cảm ứng do ảnh hưởng điện từ hay tĩnh điện (trường hợp ống dẫn nước hay ống dẫn khí dài đặt gần một số tuyến đường sắt chạy bằng điện xoay chiều một pha hay một số đường dây truyền tải năng lượng điện ba pha ở chế độ mất cân bằng).
- Tiếp xúc đồng thời ở hai điểm trên mặt đất hay trên sàn có các điện thế khác nhau (do đó có dòng điện chạy qua người từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp).
c) Nhận xét
- Khi tiếp xúc trực tiếp thì người ta đã biết trước được, trông thấy và cảm giác trước được có sự nguy hiểm và tìm các biện pháp để đề phòng điện giật.
- Khi tiếp xúc gián tiếp thì ngược lại, người ta cũng không cảm giác trước được sự nguy hiểm hoặc cũng chưa lường hết được tai nạn có thể xảy ra khi vỏ thiết bị điện bị chạm điện...
2. Phương tiện bảo vệ
a) Khi tiếp xúc trực tiếp
- Biên soạn ra những qui định, quy phạm về an toàn, và đòi hỏi mọi người làm về điện phải được học tập kỹ về các quy định này và không được tiếp xúc với các phần tử mang điện.
- Phải sử dụng các trang bị bảo hộ cá nhân để tạo sự ngăn cách giữa người với các phần tử mang điện và chỉ tổ chức thực hiện các công việc sau khi sự nguy hiểm do điện giật không còn nữa.
- Để đề phòng các tai nạn do tiếp xúc trực tiếp thì các hệ thống bảo vệ phải tác động ngay lập tức khi sự cố. Chúng sẽ giới hạn điện áp tiếp xúc đến một giá trị thấp nhất, được tính toán theo quy phạm, và sẽ loại trừ thiết bị bị sự cố ra khỏi lưới điện trong một khoảng thời gian cần thiết.
b) Khi tiếp xúc gián tiếp
Để tránh tai nạn do tiếp xúc gián tiếp cần phải quan tâm đặc biệt hơn vì khả năng người công nhân tiếp xúc với vỏ các thiết bị, các lưới rào hay các phần giá đỡ của thiết bị điện sẽ nhiều hơn rất nhiều so với số lần tiếp xúc với các phần tử để trần có dòng điện làm việc đi qua.
Chú ý: Công nhân và kỹ thuật viên có quyền từ chối tất cả các yêu cầu nếu thấy không đảm bảo an toàn khi lao động.
1.1.2. Đốt cháy điện
Đốt cháy điện có thể phát sinh khi xảy ra ngắn mạch nguy hiểm, kèm theo nó là nhiệt lượng sinh ra rất lớn và là kết quả của phát sinh hồ quang điện.
- Tai nạn đốt cháy điện là do chạm đất kéo theo phát sinh hồ quang điện mạnh.
- Sự đốt cháy điện là do dòng điện rất lớn chạy qua cơ thể người.
- Trong đại đa số các trường hợp đốt cháy điện xảy ra ở các phần tử thường xuyên có điện áp và có thể xem như tai nạn do tiếp xúc trực tiếp.
1.1.3. Hoả hoạn và nổ
- Hoả hoạn: do dòng điện, có thể xảy ra ở các buồng điện, vật liệu dễ cháy để gần với dây dẫn có dòng điện chạy qua. Khi dòng điện đi qua dây dẫn vượt quá giới hạn cho phép làm cho dây dẫn bị đốt nóng hoặc do hồ quang điện sinh ra.
- Sự nổ: do dòng điện, có thể xảy ra tại các buồng điện hoặc gần nơi có hợp chất nổ. Hợp chất nổ này để gần các đường dây điện có dòng điện quá lớn, khi nhiệt độ của dây dẫn vượt quá giới hạn cho phép sẽ sinh ra nổ.
Nhận xét: So với điện giật và đốt cháy điện thì số tai nạn do hoả hoạn và nổ ở trang thiết bị điện có ít hơn. Đại đa số các trường hợp tai nạn xảy ra là do điện giật.
1.2. Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người
1.2.1. Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người
Khi người tiếp xúc với các phần tử mang điện, sẽ có dòng điện chạy qua người làm cho cơ thể bị tổn thương toàn bộ, nguy hiểm nhất là dòng điện đi qua tim và hệ thống thần kinh. Có thể chia tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người làm hai loại:
1. Tác dụng kích thích
Phần lớn các trường hợp chết người vì điện giật là do tác dụng kích thích, do người tiếp xúc với điện áp thấp.
Khi tác dụng kích thích, điện áp đặt vào người nhỏ nên dòng điện qua người nhỏ (25¸100)mA, thời gian dòng điện qua người tương đối ngắn (vài giây), không thấy rõ chỗ dòng điện vào người và người bị nạn không có thương tích.
Khi người mới chạm vào điện, vì điện trở của người còn lớn, dòng điện qua người nhỏ, tác dụng của nó chỉ làm cho bắp thịt, cơ co quắp lại. Nếu nạn nhân không rời khỏi vật mang điện, thì điện trở của người dần dần giảm xuống làm dòng điện tăng lên, hiện tượng co quắp càng tăng lên.
Thời gian tiếp xúc với vật mang điện càng lâu càng nguy hiểm vì người không còn khả năng tách rời khỏi vật mang điện đưa đến tê liệt tuần hoàn và hô hấp. 
2. Tác dụng gây chấn thương
Tác dụng gây chấn thương thường xảy ra do người tiếp xúc với điện áp cao. Khi người đến gần vật mang điện (³ 6kV) tuy chưa tiếp xúc nhưng vì điện áp cao sinh ra hồ quang điện, dòng điện qua hồ quang chạy qua người tương đối lớn. 
Do phản xạ tự nhiên của người rất nhanh, người có khuynh hướng tránh xa vật mang điện làm hồ quang điện chuyển qua vật có nối đất gần đấy, vì vậy dòng điện qua người trong thời gian rất ngắn, tác dụng kích thích ít nhưng người bị nạn có thể bị chấn thương hay chết do hồ quang đốt cháy da thịt.
* Kết luận.
Qua sự phân tích ở trên ta thấy: tác dụng chủ yếu của tai nạn về điện là do dòng điện qua người gây nên chứ không phải do điện áp. 
Khi phân tích an toàn trong mạng điện chúng ta chỉ xét đến giá trị dòng điện qua người. Tuy nhiên khi quy định về an toàn điện thường lại dựa vào điện áp và dùng khái niệm điện áp cho phép vì nó dễ xác định và cụ thể hơn.
1.2.2. Những yếu tố xác định tình trạng nguy hiểm khi bị điện giật
1. Giá trị dòng điện qua cơ thể người
Giá trị dòng điện đi qua người là yếu tố quan trọng nhất và phụ thuộc vào: 
- Điện áp mà người phải chịu.
- Điện trở của cơ thể người khi tiếp xúc với phần có điện áp.
a) Dòng điện cho phép
Qua các thí nghiệm người ta đã rút ra mức độ phản ứng của cơ thể người đối với dòng điện xoay chiều và một chiều như (bảng 1-1):
Bảng 1-1
Cường độ dòng điện (mA)
Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể người
Dòng điện xoay chiều (50-60 Hz)
Dòng điện một chiều
0,6¸1,5
Bắt đầu có cảm giác, ngón tay run nhẹ
Không có cảm giác
2¸3
Ngón tay bị tê rất mạnh
Không có cảm giác
5¸7
Bắp thịt tay co lại và rung
Đau như kim đâm, thấy nóng
8¸10
Tay khó rời vật mang điện nhưng có thể rời được, ngón tay, khớp tay, bàn tay cảm thấy đau.
Nóng tăng lên rất mạnh
20¸25
Tay không thể rời vật mang điện, đau tăng lên, rất khó thở.
Nóng tăng lên và bắt đầu có hiện tượng co quắp
50¸80
Hô hấp bị tê liệt, tim đập mạnh
Rất nóng, các bắp thịt co quắp, khó thở
90¸100
Hô hấp bị tê liệt, kéo dài 3 giây thì tim bị tê liệt và ngừng đập.
Hô hấp bị tê liệt
Nhận xét:
- Giá trị lớn nhất của dòng điện không nguy hiểm đối với người là Ing £ 10mA đối với dòng điện xoay chiều có tần số công nghiệp và Ing £ 50mA đối dòng điện một chiều.
- Với dòng điện xoay chiều khoảng (10¸50)mA, người bị điện giật khó có thể tự mình rời khỏi vật mang điện vì sự co giật của các cơ bắp.
- Khi giá trị dòng điện vượt quá 50 mA, có thể đưa đến tình trạng chết do điện giật vì sự mất ổn định của hệ thần kinh và sự co giãn của các sợi cơ tim và làm tim ngừng đập.
b) Các yếu tố ảnh hưởng đến dòng điện qua cơ thể người
- Điện trở người.
Trong đó: 
	- C1, R1 là điện dung và điện trở của lớp da ở vị trí dòng điện Ing đi vào người.
	- R2 là điện trở trong của người.
	- C3, R3 là điện dung và điện trở của lớp da ở vị trí dòng điện Ing đi ra.
Ing
Ing
Ing
Ung
Hình 1-1: Sơ đồ điện trở của cơ thể người.
C1
R1
R2
C3
R3
Giá trị dòng điện đi qua cơ thể người khi tiếp xúc với phần tử có điện áp phụ thuộc vào điện trở của cơ thể người khi tiếp xúc. Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng, giá trị và đặc tính của điện trở cơ thể người rất khác nhau và phụ thuộc vào hệ cơ bắp, vào cơ quan nội tạng, hệ thần kinh... Điện trở người không chỉ phụ thuộc vào tính chất vật lý, vào sự thích ứng của cơ thể mà còn phụ thuộc vào trạng thái sinh học rất phức tạp của cơ thể. Do đó giá trị điện trở của cơ thể người không hoàn toàn như nhau đối với tất cả mọi người. Ngay đối với một người cũng không thể có cùng một điện trở trong những điều kiện khác nhau, hay trong những thời điểm khác nhau.
Để đơn giản điện trở cơ thể người có thể phân thành 2 phần (hình 1-1):
+ Điện trở của lớp da: bộ phận quan trọng đối với điện trở của cơ thể người, điện trở người phụ thuộc vào điện trở của lớp sừng ở da dày khoảng (0,05¸0,2)mm, vì lớp sừng da rất khô và có tác dụng như chất cách điện.
+ Điện trở của các bộ phận bên trong cơ thể: có giá trị không đáng kể có giá trị khoảng (570¸1000)W.
Khi tiếp xúc với vật mang điện nếu da người còn nguyên vẹn và khô, điện trở của người có thể khoảng (40 ¸100) kW thậm chí đạt đến 500 kW. Nếu ở chỗ tiếp xúc, lớp ngoài của da không còn (do bị cắt, bị tổn thương...) hoặc nếu tính dẫn điện của da tăng lên do điều kiện môi trường xung quanh thì lúc ấy điện trở của cơ thể người có thể giảm xuống nhỏ hơn 1000 W.
Điện trở cơ thể người khi bị điện giật phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Điện áp đặt lên người: giá trị này phụ thuộc vào chiều dầy của lớp sừng trên da. Khi điện áp đặt lên người lớn sẽ xuất hiện sự xuyên thủng da. Khi da bắt đầu bị xuyên thủng thì điện trở người bắt đầu giảm, khi chấm dứt quá trình này thì điện trở người có một giá trị gần như không đổi. Sự xuyên thủng da bắt đầu từ điện áp khoảng (10¸50)V.
- Vị trí mà cơ thể tiếp xúc với phần tử mang điện áp: biểu hiện mức độ nguy hiểm của điện giật, nó phụ thuộc vào độ nhạy cảm của hệ thần kinh tại nơi tiếp xúc (có thể là đầu, tay, chân...), phụ thuộc vào độ dầy của lớp da.
- Diện tích tiếp xúc: giá trị này càng lớn thì điện trở người càng nhỏ, do đó sự nguy hiểm do điện giật càng lớn.
- áp lực tiếp xúc: giá trị này càng lớn thì điện trở người càng nhỏ, càng nguy hiểm.
- Điều kiện môi trường: 
+ Độ ẩm của môi trường xung quanh càng tăng, sẽ tăng mức độ nguy hiểm. Đại đa số các trường hợp điện giật chết người, độ ẩm đã góp phần khá quan trọng trong việc tạo ra những điều kiện tai nạn. 
+ Độ ẩm càng lớn thì độ dẫn điện của lớp da sẽ tăng lên, tức là điện trở người càng nhỏ. Bên cạnh độ ẩm thì mồ hôi, các chất hoá học dẫn điện, bụi... hay những yếu tố khác sẽ tăng độ dẫn điện của da, cuối cùng sẽ đưa đến làm giảm điện trở của người.
+ Một cách gián tiếp thì nhiệt độ môi trường xung quanh cũng ảnh hưởng đến điện trở người. Khi nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên, tuyến mồ hôi hoạt động nhiều hơn và do đó điện trở người sẽ giảm đi.
Độ ẩm, nhiệt độ và mức độ bẩn... của cơ thể người sẽ làm giảm điện trở suất của da và ảnh hưởng đến mức độ nguy hiểm.
Trong tính toán thường lấy điện trở người khoảng 1000W.
- Thời gian dòng điện tác dụng: là một yếu tố ảnh hưởng gián tiếp đến điện trở người. Khi mới bắt đầu tiếp xúc với điện áp, lớp da sẽ cùng với cơ thể tạo nên điện trở có giá trị khá cao và do có điện áp nên sẽ xảy ra quá trình xuyên thủng da làm điện trở giảm đưa đến dòng qua người tăng, đồng thời khi dòng điện qua người tăng, nhiệt lượng của cơ thể toả ra sẽ tăng, tạo nên sự hoạt động tích cực của các tuyến mồ hôi, điều này dẫn đến điện trở người càng giảm. Kết quả là dòng điện chạy qua người càng ngày càng tăng, điện trở của người càng ngày càng giảm, tức là thời gian dòng điện tác dụng càng lâu càng nguy hiểm.
* Điện áp cho phép.
Trong thực tế các qui trình qui phạm về an toàn điện thường qui định theo điện áp, lấy điện áp cho phép làm tiêu chuẩn an toàn. Vì điện áp dễ xác định hơn.
Với điện trở người khoảng 1000W. Điện áp < 40V được xem là điện áp an toàn.
Trường hợp đặc biệt: các dụng cụ, thiết bị cầm tay làm việc trong các hầm ngầm, mặc dù cung cấp với điện áp nhỏ < 24V, nhưng không có các phương tiện bảo hộ khác (cách điện để làm việc), thì vẫn xem như rất nguy hiểm vì người khi đó sẽ trở thành vật tiếp xúc rất tốt và thường xuyên với trang thiết bị và dụng cụ điện, khi xảy ra sự cố thời gian tồn tại dòng qua người thường dài.
Theo tài liệu của Liên Xô, có 6,6% điện giật chết người ở điện áp nhỏ hơn 24V. Như vậy không cho phép ta thiết lập giá trị giới hạn nhất định của điện áp nguy hiểm và không nguy hiểm. Vì sự nguy hiểm phụ thuộc trực tiếp vào giá trị của dòng điện mà không phụ thuộc vào điện áp. Mặt khác, ta không thể xác định mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp khi điện giật vì điện trở của cơ thể người thay đổi không theo quy luật và trong một phạm vi khá rộng.
2. Đường đi của dòng điện qua người
Nếu dòng điện đi qua tim hay vị trí có hệ thần kinh tập trung hoặc vị trí các khớp nối ở tay... thì mức độ nguy hiểm càng cao. 
Những vị trí nguy hiểm là: vùng đầu (đặc biệt là vùng: óc, gáy, cổ, thái dương), vùng ngực, vùng cuống phổi, vùng bụng... và thông thường là những vùng tập trung dây thần kinh như đầu ngón tay, chân...
Bảng 1-2
Đường đi dòng điện qua người
Phân lượng dòng điện qua tim (%)
Từ chân qua chân
0,4
Từ tay qua tay
3,3
Từ tay trái qua chân
3,7
Từ tay phải qua chân
6,7
Người ta thường đo phân lượng dòng điện qua tim để đánh giá mức độ nguy hiểm của các dòng điện qua người. Bằng thực nghiệm, phân lượng dòng điện qua tim theo các con đường dòng điện qua người (bảng 1-2).
Từ bảng trên ta thấy: 
- Dòng điện đi từ chân qua chân là ít nguy hiểm nhất. 
- Dòng điện đi từ tay phải qua chân là nguy hiểm nhất với phân lượng dòng điện qua tim là 6,7%. Bởi vì, phần lớn dòng điện đi qua tim theo trục dọc mà trục này nằm nằm trên đường từ tay phải đến chân.
3. Tần số dòng điện
Dòng điện xoay chiều nguy hiểm hơn dòng điện một chiều. Mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào tần số của dòng điện. 
* Nguyên nhân:
Khi dòng điện 1 chiều đi vào cơ thể các Ion trong tế bào phâ ... .
- Khi trị số điện trở suất > 7.104 W.cm cần sử dụng hình thức nối đất tia, mạch vòng hoặc hỗn hợp.
Nếu đất có nhiều đá tảng, đá vỉa thì cho phép kéo dài tia tới chỗ có điện trở suất nhỏ nhưng không nên kéo dài quá 100 m.
Hệ thống nối đất có nhiều cọc, khoảng cách giữa các cọc không được nhỏ hơn hai lần chiều dài của cọc. Chỉ khi thực hiện khoảng cách nói trên gặp nhiều khó khăn hoặc điện trở suất của đất nhỏ thì được phép giảm khoảng cách trên nhưng không được nhỏ hơn chiều dài của cọc.
Trình tự tính toán nối đất chống sét giống như ở phần trên chỉ khác là thay hệ số h bằng hxk và tính thêm điện trở nối đất xung kích:
Rxk = axk . Rxc
2. Phân cấp công trình bảo vệ chống sét
Đối với các công trình kiến trúc, phân các công trình thành 3 cấp.
a) Cấp I
Những công trình, trong đó có toả ra các chất khí hoặc hơi cháy, cũng như các loại hoặc sợi cháy dễ dàng chuyển sang trạng thái lơ lửng và có khả năng kết hợp với không khí hoặc các chất ôxy hoá khác tạo thành các hỗn hợp nổ. Khả năng tạo thành các hỗn hợp nổ có thể xảy ra ngay trong điều kiện làm việc bình thường, kể cả điều kiện làm việc bình thường ngắn hạn khi xảy ra nổ sẽ gây ra những phá hoại lớn và làm chết người.
Đối với các công trình cấp I, nhất thiết phải bố trí thiết bị chống sét độc lập với công trình. Điện trở nối đất xung kích không được lớn hơn 10W nếu điện trở suất tính toán của đất rtt 40W nếu điện trở suất tính toán của đất < 5.104 W.cm.
b) Cấp II
Những công trình, trong đó có toả ra các chất khí, hơi, hoặc sợi cháy và có khả năng kết hợp với không khí hoặc các chất ôxy hoá khác tạo thành các hỗn hợp nổ. Nhưng khả năng này chỉ xảy ra khi có sự cố hoặc làm sai quy tắc, không thể xảy ra trong khi làm việc bình thường. Khi xảy ra nổ chỉ gây ra những hư hỏng nhỏ và không chết người.
Đối với các công trình cấp II. Nếu bố trí thiết bị chống sét độc lập với công trình thì điện trở nối đất xung kích yêu cầu như các công trình cấp I. Nếu bố trí thiết bị chống sét trực tiếp trên công trình thì điện trở nối đất xung kích không được lớn hơn 5W.
c) Cấp III
Tất cả những công trình còn lại.
Đối với các công trình cấp III, cần phải đặt thiết bị chống sét ngay trên công trình, chỉ được đặt thiết bị chống sét độc lập với công trình trong những trường hợp đặc biệt thuận lợi về kỹ thuật và kinh tế.
Nếu đặt thiết bị chống sét độc lập với công trình, trị số điện trở nối đất xung kích quy định như sau:
+ < 20 W nếu rtt < 5.104 Wcm.
+ < 50 W nếu rtt ³ 5.104 Wcm.
3.7.4. Ví dụ
Ví dụ 1:
Trạm biến áp (110/10)kV có dòng điện lớn nhất đi qua vật nối đất khi ngắn mạch chạm đất phía 110 kV là 3,2kA. Dòng ngắn mạch phía 10 kV là 42 A. Điện trở nối đất tự nhiên là 1,2 W. Tính nối đất mạch vòng bảo vệ cho trạm biến áp, với đất nơi đặt trạm là đất sét.
Bài giải
+ Xác định điện trở nối đất yêu cầu.
- Phía 110 kV yêu cầu điện trở nối đất bằng 0,5W.
- Phía 10 kV (trung tính cách điện với đất) điện trở nối đất Rd phải thoả mãn theo biểu thức:
	(W)
Vì dùng trang bị nối đất chung cho cả điện áp dưới và trên 1 kV.
Như vậy trong tính toán lấy Rd £ Rcp.max = 0,5 W
- Điện trở nối đất nhân tạo khi kể đến điện trở nối đất tự nhiên Rtn = 1,2 W là:
	(W)
Vậy điện trở nối đất nhân tạo cần thiết kế là: 0,875 W.
+ Xác định sơ đồ hệ thống tiếp đất.
Hệ thống nối đất dùng thép góc L= 50x50x6mm, dài 2,5m chôn sâu cách mặt đất 0,8m và sử dụng thanh nối thành vòng.
+ Xác định điện trở nối đất của 1 cọc.
- Điện trở suất của đất tại chỗ đặt tiếp đất, với đất sét tra (bảng 3-5): r=104 Wcm. 
- Hệ số mùa, K = 1,4 với điện cực đóng thẳng đứng dài (2¸3)m đóng ở độ sâu ³ 0,8m.
- Điện trở suất tính toán đối với điện cực thẳng đứng: rtt = r.K = 1,4. 104(Wcm)
- Điện trở nối đất của 1 cọc xác định theo biểu thức:
Trong đó: 
d = 0,95. b = 0,95. 0,05 = 0,0475 	(m)
	(m)
	(W)
+ Xác định sơ bộ số cọc nối đất thẳng đứng.
 Sơ bộ chọn hệ số sử dụng hc = 0,6 do đó:
	(cọc)
Sơ bộ chọn bằng: 85 cọc.
+ Xác định điện trở nối đất của thanh ngang.
Điện cực ngang dùng thép thanh 40x4 mm2 được hàn ở đầu trên của thép góc có kể đến ảnh hưởng do màn chắn (nếu kể đến ảnh hưởng của màn chắn chia cho hth). 
- Tra bảng với 85 cọc, ta có hệ số sử dụng thanh nối thành vòng với tỷ số a/ = 2 nghĩa là cọc cách cọc 5m, là hth = 0,25.
- Hệ số mùa, K = 4,5 đối với điện cực ngang khi chôn sâu (0,3¸0,5)m.
- Điện trở suất tính toán đối với điện cực ngang:	 rtt = r.K = 4,5. 104	(Wcm)
- Điện trở tản của thanh có chu vi vòng: = 2. 85. a = 2. 85. 2,5 = 425 m.
=	(W)
Sử dụng 1 thanh ngang nên Rth.1 = Rth
+ Xác định chính xác điện trở của các điện cực thẳng đứng.
®	(W)
+Xác định chính xác số điện cực thẳng đứng.
Hệ số sử dụng hc tra (bảng 3-8), khi a/ = 2 và n = 85 thì hc = 0,53: 
Do đó:	(cọc)
Vậy, chọn 87 thanh thép góc l = 50x50x4 làm điện cực thẳng đứng.
Ví dụ 2:
Trong trạm phân phối có máy biến áp hạ áp (10/0,4)kV. Dòng điện điện dung chạm đất 1 pha của mạng 10 kV bằng 25 A, phía hạ áp trung tính nối đất trực tiếp với đất tại nơi tiếp đất là đất sét có điện trở suất r = 0,6.104 W cm. Tính toán trang bị nối đất trạm phân phối 10 kV khi không có nối đất tự nhiên.
Bài giải
+ Xác định điện trở nối đất yêu cầu.
- Điện trở nối đất của trạm khi dùng chung cho thiết bị 10 và 0,4 kV được xác định theo biểu thức:
- Điện trở nối đất của trung tính máy biến áp < 4 W. 
Vậy trang bị nối đất dùng chung cho các thiết bị 10 kV và trung tính máy biến áp phía 0,4 kV phải có trị số điện trở < 4 W.
+ Xác định sơ đồ hệ thống tiếp đất.
Chọn cực nối đất là các cọc thép góc L50x50x5mm. Có chiều dài = 2,5m. Các cọc này được nối liên kết với nhau bằng các thanh thép dẹt: 4x20mm. Giả thiết nối đất theo mạch vòng và chu vi của mạch vòng là 80m, các cọc đóng cách nhau 5m và đóng sâu xuống dưới mặt đất 0,7 m.
+ Xác định điện trở nối đất của 1 cọc.
- Điện trở suất tính toán, chọn hệ số mùa K = 2, điện trở suất tính toán là:
rtt = r. K = 0,6 .104. 2 = 1,2.104 	W cm.
- Điện trở suất tính toán 1 cọc.
Trong đó: 
d = 0,95. b = 0,95. 0,05 = 0,0475 	(m)
	(m)
	(W)
+ Xác định sơ bộ số cọc nối đất thẳng đứng.
 Sơ bộ chọn hệ số sử dụng hd = 0,6 do đó:
	(cọc)
Sơ bộ chọn bằng 70 cọc.
+ Xác định điện trở nối đất của thanh ngang khi kể đến ảnh hưởng của màn chắn.
- Tra bảng với 70 cọc, ta có hệ số sử dụng thanh nối thành vòng với tỷ số a/ = 2, là hth = 0,26.
- Hệ số mùa, K = 4,5 đối với điện cực ngang khi chôn sâu (0,3¸0,5)m.
- Điện trở suất tính toán đối với điện cực ngang:	 rtt = r.K = 4,5. 104	(Wcm)
- Điện trở tản của thanh có chu vi vòng: 80 m.
	(W)
+ Xác định chính xác điện trở của các điện cực thẳng đứng.
®	(W)
+Xác định chính xác số điện cực thẳng đứng.
Hệ số sử dụng hc tra (bảng 3-8), khi a/ = 2 và n = 70 thì hc = 0,54: Do đó:
	(cọc)
Vậy, chọn 79 thanh thép góc l = 50x50x4 làm điện cực thẳng đứng.
Ví dụ 3:
Tính toán nối đất lặp lại ở cuối đường dây 0,4kV có trung tính nối đất, công suất của máy biến áp cung cấp là 100 kVA, đặt trong vùng đất có r = 2.104 W.cm. Không có nối đất tự nhiên.
Bài giải
Đối với máy biến áp có công suất lớn hơn 100 kVA điện trở nối đất lặp lại không được vượt quá 10W.
Sơ bộ dùng 10 cọc điện cực thẳng đứng dùng thép góc L=60x60x6mm, dài l = 2,5m làm cọc, chọn thép tròn có đường kính F = 8 mm làm thanh nối.
- Điện trở khuếch tán của một cọc:
 	(W)
	(m)
Các cọc chôn thành mạch vòng liên kết bằng các thanh nối. Các cọc chôn cách nhau a = 2. = 2. 2,5 = 5 m. 
Vậy, với tra bảng ta có: h = 0,69.
Thanh nối dùng thép tròn có đường kính 8mm, chiều dài thanh nối tính đến cột điện gần bằng 60m và chôn sâu 80cm.
Hệ số sử dụng của điện cực ngang, tra bảng với số cọc 10, a/ = 2 được hth = 0,4.
- Điện trở khuếch tán của thanh ngang không kể đến ảnh hưưỏng của màn chắn:
	(W)
- Điện trở của cả hệ thống:
	(W)
Như vậy số cọc chọn 10 cọc như trên đạt yêu cầu.
Chương 4 Cấp cứu người bị điện giật
4.1. Khái quát chung
Khi thấy người bị tai nạn điện, mọi công dân phải có trách nhiệm tìm mọi biện pháp để cứu người bị nạn.
Để cứu người có kết quả phải hành động nhanh chóng kịp thời và có phương pháp. Kinh nghiệm thực tế cho thấy, hầu hết các trường hợp bị điện giật nếu kịp thời cứu chữa thì khả năng cứu sống rất cao.
Công nhân, nhân viên ngành điện phải được thường xuyên học tập về sự nguy hiểm của dòng điện, những biện pháp cứu chữa, đồng thời học cách thực hành cứu người bị tai nạn điện, phương pháp hô hấp nhân tạo.
4.2. Phương pháp cứu chữa người bị nạn ra khỏi mạch điện 
Khi người bị điện giật, dòng điện sẽ đi qua người, vì vậy phải nhanh chóng đưa người bị nạn tách khỏi mạch điện. Người cứu chữa cũng có thể bị điện giật nếu chạm vào người bị nạn mà không được cách điện. Do đó, người cứu chữa phải chú ý những điểm sau:
4.2.1. Trường hợp cắt được mạch điện
Tốt nhất là cắt điện bằng những thiết bị đóng cắt ở gần nhất như công tắc, cầu dao, máy cắt, nhưng khi cắt điện phải chú ý:
- Nếu mạch điện có đèn chiếu sáng thì phải chuẩn bị ngay ánh sáng khác để thay thế.
- Nếu người bị nạn ở trên cao thì phải có phương pháp hứng đỡ khi người bị nạn rơi xuống. 
Nếu không có các thiết bị đóng cắt ở gần có thể dùng búa, rìu cán gỗ... để chặt dây điện.
4.2.2. Trường hợp không cắt được mạch điện
Phải phân biệt người bị nạn do điện hạ áp hay điện cao áp mà sử dụng các biện pháp sau:
- Nếu mạch điện hạ thế: người cứu chữa phải có biện pháp an toàn cá nhân thật tốt như đứng trên bàn, ghế gỗ khô, đi dép cao su hoặc đi ủng, mang găng tay cách điện... Dùng tay mang găng tay cao su để tách người bị nạn ra khỏi dây dẫn điện hoặc dùng gậy tre, gỗ gạt dây điện ra khỏi người bị nạn hoặc túm lấy quần áo của người bị nạn kéo ra. Tuyệt đối không được nắm tay hoặc chạm vào người bị nạn vì như vậy dòng điện sẽ truyền sang người cứu.
- Nếu ở mạch điện cao thế: tốt nhất là người cứu có ủng và găng tay cao su hoặc sào cách điện để gạt đẩy người bị nạn ra khỏi mạch điện. Nếu không có dụng cụ an toàn thì phải làm ngắn mạch đường dây bằng cách lấy dây đồng hoặc dây nhôm, dây thép nối đất một đầu rồi ném lên đường dây tạo ngắn mạch các pha.
4.3. Các phương pháp cấp cứu
4.3.1. Các phương pháp cấp cứu ngay khi người bị nạn được tách khỏi mạch điện.
Ngay sau khi người bị nạn thoát khỏi mạch điện, phải căn cứ vào trạng thái của người bị nạn để xử lý cho thích hợp. Ta phân ra các trường hợp sau:
1. Người bị nạn chưa mất tri giác
Khi người bị nạn chưa bị mất tri giác, chỉ bị mê đi trong chốc lát, còn thở yếu... phải đặt người bị nạn ở chỗ thoáng khí, yên tĩnh và cấp tốc đi mời y, bác sỹ ngay, nếu không mời y, bác sỹ thì phải chuyển ngay người bị nạn đến cơ quan y tế gần nhất.
2. Người bị nạn mất tri giác
Khi người bị nạn đã mất tri giác nhưng vẫn còn thở nhẹ tim đập yếu thì phải đặt người bị nạn ở chỗ thoáng khí, yên tĩnh nới rộng quần áo, thắt lưng, xem có gì trong miệng thì lấy ra, cho ngửi amoniac, nước tiểu, xoa bóp toàn thân cho nóng lên, đồng thời đi mời y bác sỹ ngay.
3. Người bị nạn đã tắt thở
Nếu người bị nạn tắt thở, tim ngừng đập thì phải đưa người bị nạn ra chỗ thoáng khí, bằng phẳng, nới rộng quần áo và thắt lưng, moi miệng xem có vướng gì không rồi nhanh chóng làm hô hấp nhân tạo hay hà hơi thổi ngạt kết hợp với xoa bóp tim ngoài lòng ngực cho đến khi có y, bác sỹ đến và có ý kiến quyết định mới thôi.
4.3.2. Các phương pháp hô hấp
1. Hô hấp nhân tạo
Làm hô hấp nhân tạo có hai phương pháp:
a) Phương pháp đặt người bị nạn nằm sấp: đặt người bị nạn nằm sấp, một tay đặt dưới đầu, một tay duỗi thẳng, mặt nghiêng về phía tay duỗi thẳng, moi nhớt dãi trong miệng và kéo lưỡi ra nếu lưỡi thụt vào.
Người làm hô hấp ngồi trên lưng người bị nạn, hai đầu gối qùy xuống kẹp vào hai bên hông, hai bàn tay để vào hai bên cạnh sườn, hai ngón tay cái sát sống lưng. ấn tay xuống và đưa cả khối lượng người làm hô hấp về phía trước đếm ''1-2-3'' rồi lại từ từ đưa tay về, tay vẫn để ở lưng đếm “4-5-6”, cứ làm như vậy 12 lần trong một phút đều đều theo nhịp thở của mình, cho đến lúc người bị nạn thở được hoặc có ý kiến quyết định của y, bác sỹ mới thôi. Phương pháp này chỉ cần một người thực hiện.
b) Phương pháp đặt người bị nạn nằm ngửa: đặt người bị nạn nằm ngửa, dưới lưng đặt một cái gối hoặc quần áo vo tròn lại, đầu hơi ngửa, moi hết nhớt dãi, lấy khăn sạch kéo lưỡi ra và một người ngồi giữ lưỡi. 
Người cứu ngồi phía trên đầu, hai đầu gồi qùy trước cách đầu độ (20¸30)cm, hai tay cầm lấy hai cánh tay gần khuỷu, từ từ đưa lên phía đầu, sau (2¸3)s lại nhẹ nhàng đưa tay người bị nạn xuống dưới, gập lại và lấy sức của người cứu để ép khuỷu tay của người bị nạn vào lồng ngực của họ, sau đó hai ba giây lại đưa trở lên đầu. Cần thực hiện (16¸18) lần/phút. Thực hiện đều và đếm ''1-2-3'' lúc hít vào và ''4-5-6'' lúc thở ra, cho đến khi người bị nạn từ từ thở được hoặc có ý kiến quyết định của y, bác sỹ mới thôi.
Phương pháp này cần hai người thực hiện, một người giữ lưỡi và một người làm hô hấp. 
2. Hà hơi thổi ngạt
Nên đặt nạn nhân nằm ngửa, đầu hơi ngửa, người cấp cứu quỳ bên cạnh, sát ngang vai. Dùng tay ngửa hẳn đầu nạn nhân ra phía trước để cho cuống lưỡi không bít kín đường hô hấp, cũng có khi thoạt đầu dùng động tác này thì nạn nhân đã bắt đầu thở được.
Nếu nạn nhân chưa thở được, người cấp cứu vẫn để đầu nạn nhân ở tư thế trên, một tay mở miệng, một tay luồn một ngón tay có cuốn vải sạch kiểm tra trong họng nạn nhân, lau hết đờm dãi.
Người cấp cứu hít thật mạnh, một tay vẫn mở miệng, tay kia vít đầu nạn nhân xuống rồi áp kín miệng mình vào miệng nạn nhân và thổi mạnh.
Ngực nạn nhân phồng lên, người cấp cứu ngẩng đầu lên hít hơi thứ hai, khi đó do sức đàn hồi của lồng ngực nạn nhân sẽ tự thở ra. 
Tiếp tục như vậy với nhịp độ 14 lần/phút, liên tục cho đến khi nạn nhân tỉnh thở trở lại hoặc có ý kiến của y, bác sỹ mới thôi.
3. Hà hơi thổi ngạt kết hợp với ấn tim ngoài lồng ngực (xoa bóp ngoài lồng ngực)
 Nếu gặp nạn nhân mê man không nhúc nhích, tím tái, ngừng thở, không nghe tim đập, ta phải lập tức ấn tim ngoài lồng ngực kết hợp với hà hơi thổi ngạt.
- Một người tiến hành hà hơi thổi ngạt như trên.
- Người thứ hai làm việc ấn tim.
Hai bàn tay ấn tim chồng lên nhau, đè 1/3 dưới xương ức nạn nhân. ấn mạnh bằng cả sức cơ thể tì xuống vùng ức (đề phòng nạn nhân có thể bị gẫy xương).
Nhịp độ phối hợp giữa hai người cấp cứu như sau: cứ ấn tim (4¸5) lần thì lại thổi ngạt một lần, tức là ấn (50¸60) lần/phút.
Thổi ngạt kết hợp với ấn tim là phương pháp hiệu quả nhất, nhưng cần lưu ý khi nạn nhân bị tổn thương cột sống ta không nên làm động tác ấn tim.
Tóm lại: cứu người bị tai nạn điện là một công việc khẩn cấp, làm càng nhanh càng tốt. Tuỳ theo hoàn cảnh mà áp dụng phương pháp cứu chữa cho thích hợp. Phải hết sức bình tĩnh và kiên trì để xử lý. Chỉ được phép coi như người bị nạn đã chết khi đã có bằng chứng rõ ràng như vỡ sọ, cháy toàn thân, hay có quyết định của y, bác sỹ, nếu không thì phải kiên trì cứu chữa.
Tài liệu tham khảo.
1. Nguyễn Đình Thắng-Giáo trình An toàn điện-NXB Giáo dục.
2. Phạm Duy Tân-Giáo trình An toàn điện-Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp.
3. Nguyễn Xuân Phú-An toàn điện-NXB Khoa học & Kỹ thuật.
4. Qui phạm an toàn điện-T1, T2 và T3-Bộ Năng lượng.