Điện áp bước là gì? Mức độ nguy hiểm và phòng tránh

Điện áp bước không phải tự nhiên sinh ra mà sẽ nguy hiểm đến tính mạng con người nếu đứng quá gần khu vực có điện chạm đất. Hãy cùng KTH ELECTRIC tìm hiểu điện áp bước là gì? Mức độ nguy hiểm và cách tránh điện áp bước.

Khái niệm về điện áp bước

Điện áp bước là sự chênh lệch điện áp trên bề mặt đất mà một người gặp phải khi hai chân của họ cách nhau một bước khi xảy ra sự cố điện. Khi di chuyển hoặc đứng ở tư thế có điện áp khác với điện áp ở chân kia, dòng điện sẽ chạy qua cơ thể gây ra điện giật.

Theo chiều dòng điện tiêu tán xuống đất (hình bán cầu), tại mỗi điểm xác định được giá trị điện áp: Uđ = Iđ x Rđ

Trong đó:

• Ud: Điện áp đặt vào vật nối đất
• Id: Dòng điện chạy qua vật nối đất xuống đất
• Rđ: Điện trở của vật nối đất

Trong vùng chạm đất, điện áp bước được tính theo công thức: Ub = Uk1 – Uk2

Càng gần điểm tiếp xúc với mặt đất thì Ub càng lớn; Càng xa điểm tiếp xúc với mặt đất thì Ub càng nhỏ và ở khoảng cách 15-20m thì Ub = 0.

Tỷ số giữa điện áp bước và Up được gọi là hệ số bước: Kb = Ub/Up

Trong đó:

• Uđ: điện áp tại điểm đang xét x khoảng cách từ điểm tiếp đất
• Ub: điện áp bước
• Lên: điện áp trên vỏ thiết bị = điện áp đầu nối đất
• Anh: điện áp ở vị trí chân người

Hiện tượng điện áp bước không tự nhiên sinh ra mà được hình thành khi xảy ra sự cố về điện như: đứt đường dây điện, rò điện hay sét đánh,… khiến điện áp phân bố không đều ở môi trường xung quanh. Những người đi bộ trong khu vực này có thể gặp nguy hiểm do điện áp bước nếu họ đứng quá gần điểm tiếp xúc mặt đất trong đường đẳng áp (vòng tròn có tâm ở điểm tiếp xúc mặt đất).

Sẽ không có điện áp bước nếu người đứng ở vị trí có điện thế bằng nhau hoặc ở ngoài vùng truyền sóng (ngoài 20m).

Điện áp tiếp xúc là gì?

Điện áp tiếp xúc là điện áp đặt vào cơ thể con người khi tiếp xúc với vật có điện áp. Giá trị này được tính bằng hiệu giữa điện áp của thiết bị điện và điện áp dưới chân người tiếp xúc với thiết bị đó.

• Ví dụ khi một người tiếp xúc với dây 2 pha thì điện áp tiếp xúc được tính theo công thức: Utx = Ud.
• Trường hợp người tiếp xúc với thiết bị có vỏ tiếp xúc pha và đứng bằng 2 chân trên mặt đất: Utx = Up – Uk

Điện áp tiếp xúc cũng có thể lớn hơn điện áp trên vỏ thiết bị khi một người vừa tiếp xúc với một phần tử nối với cực đất A, vừa tiếp xúc với vùng ảnh hưởng của cực đất B.

• Khi đó: Utxmax = UpA – UpB = UAB
• Tỷ lệ giữa Utx và Up được gọi là hệ số tiếp xúc: Ktx = Utx/Up

Trong đó:

• Utx: điện áp tiếp xúc
• Lên: điện áp trên vỏ thiết bị = điện áp đầu nối đất
• Anh: điện áp ở vị trí chân người

Tùy thuộc vào loại dòng điện và mức độ dòng điện mà tác động của điện áp tiếp xúc lên cơ thể con người sẽ gây ra những hiện tượng sinh lý khác nhau:

Hiện tại (mA)	dòng điện trực tiếp	Dòng điện xoay chiều (50-60Hz)
0,6 – 1,5	Cơ thể không có cảm giác bất thường	Có cảm giác run nhẹ ở ngón tay và cảm giác tê
2 – 3	Cơ thể không có cảm giác bất thường	Có cảm giác tê và run mạnh các ngón tay
5 – 7	Có cảm giác đau và tê ở tay do nóng	Xuất hiện triệu chứng run tay, co giật cơ
8 – 10	Cảm giác nóng ở đốt ngón tay tăng mạnh	Xuất hiện nhiều triệu chứng như: đau và tê cả hai bàn tay và ngón tay, co cơ nhưng vẫn có thể rút tay ra khỏi vật có điện.
20 – 25	Triệu chứng co cơ tay và tăng cảm giác nóng bắt đầu xuất hiện	Bắt đầu cảm thấy khó thở và đau đớn, tay co giật mạnh và không thể rút tay ra khỏi vật có điện
50 – 80	Có triệu chứng khó thở, co giật cơ và co giật tay	Có những triệu chứng nguy hiểm là nhịp tim nhanh và cảm giác nghẹt thở. Nếu kéo dài hơn 5 giây có thể gây tê liệt tim.
90 – 100	Khó thở và nếu kéo dài tim sẽ ngừng đập	Khó thở, quá 3 giây sẽ gây ngừng tim

Gây ra điện áp bước

Lỗi điện

Đây là nguyên nhân phổ biến nhất của bước điện áp. Bất kỳ sự cố về điện nào như cháy, rò rỉ, chập điện… đều có nguy cơ khiến dòng điện thoát ra và đi qua mặt đất, khiến điện áp phân bố không đều trong mặt đất. Lúc này, người đứng ở khu vực có sự cố về điện sẽ bị ảnh hưởng bởi điện áp bước. Ở khoảng cách xa, họ sẽ cảm thấy tê dại, còn nếu đứng quá gần, tim họ có thể ngừng đập.

Sét đánh

Sét đánh gây ra dòng điện mạnh lan truyền khắp khu vực xung quanh. Khi con người đứng gần khu vực bị sét đánh sẽ thấy có sự chênh lệch điện áp giữa hai chân, thậm chí có thể nguy hiểm đến tính mạng ngay cả khi không bị sét đánh trực tiếp.

Hệ thống nối đất kém

Nếu hệ thống nối đất của thiết bị điện không hoạt động bình thường, điện áp dư thừa có thể tích tụ và tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa các tiếp điểm. Điều này làm tăng nguy cơ gây ra điện áp bước khi có sự cố về điện.

Đặc điểm đất

Đất có khả năng dẫn điện tùy thuộc vào loại đất và độ ẩm. Ở những nơi có độ dẫn điện tốt, khi xảy ra sự cố về điện, dòng điện sẽ lan truyền nhanh qua lòng đất, làm tăng khả năng hình thành điện áp bước khi con người di chuyển.

Mức điện áp bước nguy hiểm

Mức độ nguy hiểm của điện áp bước phụ thuộc vào các yếu tố sau.

Cường độ hiện tại

Dòng điện càng lớn thì mức độ nguy hiểm càng cao.

• Với dòng điện một chiều (DC): cường độ dòng điện nguy hiểm là 100mA, cường độ dòng điện an toàn là 50mA.
• Với dòng điện xoay chiều (AC): cường độ dòng điện nguy hiểm là 50mA, cường độ dòng điện an toàn là 25mA.

Thời gian phơi nhiễm

Tiếp xúc với điện áp cao càng lâu thì thiệt hại càng lớn. Ví dụ, chỉ cần chạm nhẹ trong 2 giây với dòng điện xoay chiều 50mA có thể gây ngừng tim, dẫn đến tử vong.

Sức đề kháng cơ thể

Dòng điện đi qua cơ thể con người phụ thuộc vào điện áp tiếp xúc (Utx) và điện trở cơ thể (Rng). Theo định luật Ohm, nếu Rng không thay đổi thì khi Utx tăng thì Ing cũng tăng và ngược lại. Điện trở cơ thể dao động từ 600 đến 100.000 Ω, với giá trị trung bình là 1.000 Ω.

Sức đề kháng của con người thay đổi do nhiều yếu tố như tình trạng da, sức khỏe, tuổi tác, môi trường (độ ẩm, bụi). Khi dòng điện chạy qua cơ thể, điện trở giảm do lớp sừng bị đốt cháy.

Mức điện áp nguy hiểm cho con người được xác định: Điện một chiều là 50V và điện xoay chiều là 25V.

Tần số dòng điện

• Tần số từ 25Hz – 100Hz: nguy hiểm
• Tần số 50Hz – 60Hz: rất nguy hiểm
• Tần số > 100Hz: ít nguy hiểm hơn, thường chỉ gây bỏng da nhẹ

Đường đi của dòng điện qua cơ thể

Những con đường đi qua những phần khác nhau sẽ có mức độ nguy hiểm cho tim khác nhau.

Đường đi của dòng điện qua cơ thể	Tốc độ dòng điện nguy hiểm cho tim
Từ tay này sang tay khác	3.3
Từ tay phải tới chân	3,7
Từ tay trái tới chân	6,7
Từ chân này sang chân khác	0,4
Từ đầu đến chân	6,8

Cách xử lý và ngăn ngừa điện áp bước

Tại Điều 93 Quyết định 12/2008/QD-BCT ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn điện có quy định:

Điều 93. Công đẳng thế

• Khi đứng trên thiết bị cách điện đẳng thế với dây dẫn, không được chạm vào đầu gốm hoặc các chi tiết khác có điện áp khác với điện áp của dây dẫn. Khi tháo rời các bộ phận có điện áp khác nhau của pha đang sửa chữa phải đeo găng tay cách điện.
• Khi ở trên thiết bị cách điện đẳng thế với dây dẫn thì không được phép cho nhau bất cứ thứ gì.
• Cấm di chuyển trên thiết bị cách điện sau khi người đó đã trở nên đẳng thế với dây dẫn. Chỉ được phép ra vào bộ phận làm việc của thiết bị cách điện sau khi nhân viên của tổ công tác cách xa dây dẫn một khoảng nhỏ nhất ghi trong bảng và sau khi mất tính đẳng thế của người đó với dây dẫn.

Cấp điện áp (kV)	Khoảng cách tối thiểu (m)
Đến 110	0,5
220	1.0
500	2,5

Cụ thể, biện pháp phòng chống điện áp bước hiệu quả

Đối với con người

• Tránh xa những khu vực có dây điện bị đứt: Khi phát hiện dây điện bị đứt hoặc rơi xuống đất, bạn cần giữ khoảng cách an toàn ít nhất là 10 mét. Báo cho người xung quanh tránh để người tiếp xúc với khu vực có sự cố về điện.
• Di chuyển đúng cách: Nếu bạn đang ở trong vùng có điện áp bậc thang, hãy di chuyển bằng cách “nhảy” hoặc đi từng bước nhỏ, đảm bảo tỷ số áp suất trên mỗi chân luôn bằng nhau để tránh chênh lệch điện áp.
• Sử dụng thiết bị bảo hộ: Trong tình huống phải làm việc ở những khu vực có khả năng xuất hiện điện áp bước cao, bạn cần trang bị giày bảo hộ cách điện và thiết bị bảo hộ cá nhân tiêu chuẩn.

Đối với đơn vị thi công

• Vị trí đặt dây: Áp dụng một vòng nối đất bổ sung xung quanh tất cả các dây dẫn nối đất tại các tháp điện áp cao hoặc trạm biến áp. Thông thường, các vòng nối đất này yêu cầu dây dẫn bằng đồng trần tiếp xúc trực tiếp với mặt đất và cách chu vi của thiết bị 3 feet (0,91m), cách mặt đất 18 inch (45,72cm).
• Bổ sung thêm các lớp bề mặt có độ bền cao: Đối với khu vực trạm biến áp có thể trải thêm một lớp đá dăm hoặc nhựa đường để tạo lớp cách nhiệt giữa người lao động và mặt đất.
• Viễn thông trong môi trường điện áp cao: Tiêu chuẩn viễn thông yêu cầu sử dụng cáp quang thay cho dây đồng ở “đường đỉnh 300V”, nghĩa là trong phạm vi từ 150m đến 300V đỉnh, dây đồng phải được thay thế bằng cáp quang để ngăn điện áp vào mạng viễn thông.

Các câu hỏi thường gặp về điện áp bước

Câu hỏi 1: Điện áp bước có nguy hiểm cho động vật không?

Trả lời: Có. Điện áp bậc thang có thể gây nguy hiểm cho động vật nếu chúng tiếp xúc với các điểm có điện áp khác nhau.

Câu hỏi 2: Điện áp bước gây ra những vấn đề sức khỏe nào khác?

Trả lời: Ngoài nguy cơ bị điện giật, ngừng tim, điện áp bước còn có thể gây bỏng điện và tổn thương dây thần kinh.

Trên đây là tổng hợp các thông tin liên quan đến điện áp bước và điện áp tiếp điểm. Bất kể trường hợp nào, điện áp bước và điện áp tiếp xúc đều có thể nguy hiểm đến tính mạng con người. Vì vậy, cần nắm vững các kỹ năng cơ bản để thoát khỏi bãi đáp an toàn. Hy vọng với những kiến ​​thức trên các bạn có thể xử lý được các tình huống khẩn cấp liên quan đến điện áp bước. Để tìm hiểu những thông tin khác, vui lòng truy cập website của KTH ELECTRIC: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/thuat-ngu-nganh-dien/.