Điều gì xảy ra khi có điện giật trên dây trung tính?

Nguyên tắc của điện giật

Trong hệ thống cung cấp điện ba pha bốn dây bình thường, dây trung tính (dây PEN hoặc dây N) được nối đất. Lý thuyết, tiềm năng của dây trung tính là giống như tiềm năng của đất. Khi tải ba pha cân bằng, hầu như không có dòng điện chảy qua dây trung tính. Tuy nhiên, khi một người chạm vào dây trung tính và có sự cố ở dây trung tính, tai nạn điện giật có thể xảy ra.

Điện giật chủ yếu xảy ra vì có dòng điện chảy qua cơ thể con người. Mức độ gây hại của điện giật đối với cơ thể con người liên quan đến các yếu tố như cường độ và thời gian dòng điện đi qua cơ thể và đường đi của dòng điện. Thông thường, cho rằng khi dòng điện tần số công suất (50Hz hoặc 60Hz) đi qua cơ thể con người vượt quá 10mA, có thể khiến người đó không thể thoát khỏi nguồn điện độc lập. Khi dòng điện vượt quá 30mA, có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng như rung tâm nhĩ.

Điều kiện lỗi dây trung tính có thể dẫn đến điện giật

Dây trung tính bị đứt

Khi dây trung tính bị đứt, trong trường hợp mất cân bằng ba pha, tiềm năng của dây trung tính sau điểm đứt sẽ dịch chuyển. Ví dụ, trong mạch chiếu sáng hệ thống ba pha bốn dây, nếu dây trung tính bị đứt ở một nơi nào đó, do tải của mỗi pha (như đèn) không thể hoàn toàn giống nhau, dòng điện ban đầu quay về nguồn điện thông qua dây trung tính không thể chảy bình thường. Lúc này, lấy ví dụ về pha có nhiều tải hơn, một phần dòng điện của pha này sẽ tạo thành vòng kín thông qua tải và dây trung tính của các pha khác, làm cho tiềm năng của dây trung tính không còn là zero và có thể tăng lên mức điện áp cao hơn. Nếu một người chạm vào dây trung tính đang có điện tại thời điểm này, sẽ có dòng điện đi qua cơ thể, dẫn đến điện giật.

Tiếp xúc kém của dây trung tính

Tiếp xúc kém tại điểm kết nối của dây trung tính và thiết bị hoặc tại đầu dây trung tính trong tủ phân phối cũng rất phổ biến. Tiếp xúc kém sẽ làm tăng trở kháng tại điểm đó. Theo định luật Ohm U=IR, khi có dòng điện đi qua, sẽ xảy ra sụt áp tại điểm tiếp xúc kém. Nếu sụt áp này đủ lớn để làm cho tiềm năng của dây trung tính lệch khỏi tiềm năng của đất, khi một người chạm vào, sẽ có dòng điện đi qua và gây điện giật.

Dây trung tính và dây pha ngắn mạch và sau đó lỗi đất (một tình huống phức tạp hơn):

Tình huống này có thể khiến dây trung tính có điện áp nguy hiểm. Ví dụ, bên trong thiết bị điện, xảy ra ngắn mạch giữa dây trung tính và dây pha. Dòng điện lớn sau khi ngắn mạch có thể khiến thiết bị bảo vệ hoạt động. Tuy nhiên, nếu sự cố không cắt hoàn toàn mạch, hoặc do hệ thống nối đất không hoàn hảo, một phần dòng điện ngắn mạch sẽ chảy vào đất thông qua thiết bị nối đất. Lúc này, dây trung tính có thể có một điện áp dư. Khi một người chạm vào dây trung tính, họ sẽ bị điện giật.

Biểu hiện của tổn thương do điện giật

Tổn thương do điện giật

Khi dòng điện đi qua cơ thể, nó sẽ gây tổn thương trực tiếp đến các cơ quan quan trọng như hệ thần kinh và tim. Cơ thể sẽ cảm thấy cảm giác tê buốt. Khi dòng điện tăng lên, cảm giác này sẽ mạnh hơn và có thể xuất hiện co thắt cơ. Nếu dòng điện kéo dài lâu hoặc dòng điện lớn, sẽ dẫn đến tê liệt hô hấp và ngừng tim. Ví dụ, khi dòng điện đi qua cơ thể đạt đến vài chục milliamperes hoặc hơn, có thể gây rung tâm thất, đây là một rối loạn nhịp tim rất nguy hiểm sẽ làm cho tim không thể bơm máu hiệu quả và đe dọa mạng sống.

Cháy điện

Cùng lúc một người bị điện giật khi chạm vào dây trung tính, nếu có hồ quang phát sinh tại điểm tiếp xúc hoặc dòng điện sinh nhiệt bên trong cơ thể, sẽ xảy ra cháy điện. Mức độ cháy điện liên quan đến các yếu tố như cường độ dòng điện, thời gian tiếp xúc và trở kháng cơ thể. Nói chung, điện giật với điện áp cao và dòng điện lớn dễ gây cháy điện nghiêm trọng hơn. Cháy điện không chỉ làm hỏng da mà còn có thể gây tổn thương sâu vào mô dưới da, cơ và xương. Ví dụ, khi một người chạm vào dây trung tính có điện áp tương đối cao, điểm tiếp xúc có thể xuất hiện cháy đen và carbon hóa, và các mô xung quanh cũng sẽ xuất hiện đỏ, phỏng và các tình trạng khác do tổn thương nhiệt.