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

Điện áp bước không tự nhiên sinh ra nhưng lại gây nguy hiểm đến tính mạng con người nếu đứng quá gần khu vực điện chạm đất. Cùng BTB Electric tìm hiểu điện áp bước là gì? Mức độ nguy hiểm và cách phòng tránh điện áp bước. 

Khái niệm điện áp bước

Điện áp bước là chênh lệch điện áp trên bề mặt đất mà một người gặp phải khi 2 chân họ cách nhau một bước ở nơi có sự cố điện xảy ra. Khi di chuyển hoặc đứng ở vị trí có điện áp khác với điện áp ở chân còn lại, dòng điện sẽ đi qua cơ thể, gây ra hiện tượng điện giật.

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

Trong đó: 

• Uđ: Điện áp đặt trên vật nối đất
• Iđ: Dòng điện chạy qua vật nối đất vào trong đất
• Rđ: Điện trở của vật nối đất

Trong phạm vi khu vực bị chạm đất, điện áp bước được tính theo công thức: Ub = Uk1 – Uk2 

Càng gần điểm chạm đất, Ub càng lớn; càng xa điểm chạm đất, Ub càng nhỏ và đến khoảng cách 15-20m, Ub = 0. 

Tỉ lệ giữa điện áp bước và Up gọi là hệ số bước: Kb = Ub/Up

Trong đó: 

• Uđ: điện áp tại điểm đang xét cách chỗ chạm đất khoảng cách x
• Ub: điện áp bước
• Up: điện áp trên vỏ thiết bị = điện áp cực nối đất
• Uk: điện áp tại 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: đường dây điện bị đứt, rò rỉ hoặc sét đánh,… gây ra sự phân bổ điện áp không đồng đều trong môi trường xung quanh. Con người khi bước đi trong khu vực này có thể bị nguy hiểm bởi điện áp bước nếu đứng quá gần điểm chạm đất trong đường đẳng áp (vòng tròn có tâm là điểm chạm đất).

Sẽ không thể có điện áp bước nếu 1 người đứng trên 1 vị trí có điện thế bằng nhau hoặc nằm ngoài vùng lan truyền (ngoài 20m).

Điện áp tiếp xúc là gì?

Điện áp tiếp xúc là điện áp đặt lên cơ thể người khi tiếp xúc với vật có điện áp. Giá trị này được tính bằng sự chênh lệch giữa điện áp của thiết bị mang điện và điện áp tại chân của người tiếp xúc với thiết bị đó. 

• Ví dụ, khi người tiếp xúc với 2 dây pha, điện áp tiếp xúc được tính theo công thức: Utx = Ud.
• Trong trường hợp người tiếp xúc với thiết bị có vỏ chạm pha và đứng 2 chân trên 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 phần tử nối đến cực tiếp đất A, vừa tiếp xúc với 1 vùng ảnh hưởng của cực tiếp đất B.

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

Trong đó:

• Utx: điện áp tiếp xúc
• Up: điện áp trên vỏ thiết bị = điện áp cực nối đất
• Uk: điện áp tại vị trí chân người

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

Dòng điện (mA)	Dòng điện một chiều	Dòng điện xoay chiều (50-60Hz)
0,6 – 1,5	Cơ thể không xuất hiện cảm giác bất thường	Có hiện tượng ngón tay hơi run và cảm giác tê tê
2 – 3	Cơ thể không xuất hiện cảm giác bất thường	Xuất hiện cảm giác tê và ngón tay run mạnh
5 – 7	Có cảm giác đau và tê tay kèm nóng	Xuất hiện triệu chứng bàn tay run và cơ bắp co giật
8 – 10	Cảm giác nóng ở đốt ngón tay tăng mạnh	Xuất hiện nhiều triệu chứng như: cả bàn tay và ngón tay đau – tê, cơ co nhưng vẫn có khả năng tự rút tay ra khỏi vật mang điện
20 – 25	Bắt đầu xuất hiện triệu chứng cơ tay co và tăng cảm giác nóng	Bắt đầu cảm thấy khó thở và đau, tay co mạnh và không thể tự rút tay ra khỏi vật mang điện
50 – 80	Có triệu chứng khó thở, cơ bắp co giật và co quắp tay	Có triệu chứng nguy hiểm với tim đập nhanh, cảm giác nghẹt thở, nếu kéo dài quá 5 giây thì có thể bị tê liệt tim
90 – 100	Hô hấp khó khăn, kéo dài sẽ ngừng tim	Hô hấp khó, quá 3 giây sẽ bị ngừng tim

Nguyên nhân gây ra điện áp bước

Sự cố điện

Đây là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hiện tượng điện áp bước. Bất kỳ sự cố điện nào như chập cháy, rò rỉ, đoản mạch… đều có nguy cơ làm dòng điện thoát ra ngoài, đi qua mặt đất, khiến hiệu điện thế phân bổ không đều trong lòng đất. Lúc này, người đứng trong khu vực có sự cố điện sẽ chịu tác động từ điện áp bước, ở khoảng cách xa sẽ cảm thấy tê, còn nếu đứng quá gần có thể ngừng tim. 

Sét đánh

Sét đánh gây ra dòng điện mạnh và lan truyền khắp khu vực xung quanh. Khi con người đứng gần khu vực bị sét đánh sẽ gặp phải sự chênh lệch điện áp giữa 2 chân, thậm chí có thể nguy hiểm đến tính mạng dù không bị sét đánh trực tiếp.

Hệ thống tiếp địa kém

Nếu hệ thống tiếp địa của thiết bị điện hoạt động kém, điện áp dư thừa có thể tích tụ và tạo ra 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 tính của đất

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

Mức độ nguy hiểm của điện áp bước

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

Cường độ dòng điện

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

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

Thời gian tiếp xúc

Thời gian tiếp xúc với điện áp cao càng lâu, mức độ tổn thương càng lớn. Ví dụ chỉ cần chạm nhẹ 2s với dòng điện xoay chiều 50mA cũng có thể gây ngừng tim, dẫn đến tử vong. 

Điện trở của cơ thể

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

Điện trở người có sự thay đổi bởi nhiều yếu tố như tình trạng da, sức khỏe, tuổi tác, môi trường (độ ẩm, bụi bẩn). Khi có dòng điện chạy qua cơ thể, điện trở giảm do lớp sừng bị đốt cháy.

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

Tần số của dòng điện

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

Đường dẫn dòng điện qua cơ thể

Đường dẫn qua những bộ phận khác nhau sẽ có mức nguy hiểm cho tim khác nhau. 

Đường dẫn của dòng điện qua cơ thể	Tỷ lệ dòng điện gây nguy hiểm cho tim
Từ tay qua tay	3,3
Từ tay phải qua chân	3,7
Từ tay trái qua chân	6,7
Từ chân qua chân	0,4
Từ đầu qua chân	6,8

Cách xử lý và phòng ngừa điện áp bước

Trong điều 93 Quyết định 12/2008/QĐ-BCT về việc ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn điện quy định:

Điều 93. Làm việc đẳng thế

• Khi đứng trên các trang bị cách điện đã đẳng thế với dây dẫn, cấm chạm vào đầu sứ hoặc các chi tiết khác có điện áp khác với điện áp của dây dẫn. Khi tháo lắp các chi tiết có điện áp khác nhau của pha được sửa chữa phải mang gang tay cách điện.
• Khi đang ở trên trang bị cách điện đã đẳng thế với dây dẫn, cấm trao cho nhau bất cứ vật gì.
• Cấm di chuyển trên các trang bị cách điện sau khi người đó đã đẳng thế với dây dẫn. Chỉ được phép vào và ra khỏi phần làm việc của trang bị cách điện sau khi nhân viên đơn vị công tác đã cách xa dây dẫn ở khoảng cách nhỏ nhất ghi trong bảng và sau khi đã làm mất đẳng thế người đó với dây dẫn.

Cấp điện áp (kV)	Khoảng cách nhỏ nhất (m)
Đến 110	0,5
220	1,0
500	2,5

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

Đối với con người

• Tránh xa khu vực có dây dẫn đứt: Khi phát hiện dây dẫn điện bị đứt hoặc rơi xuống đất, cần giữ khoảng cách an toàn ít nhất 10 mét. Thông báo cho mọi người xung quanh để tránh có người tiếp xúc khu vực có sự cố điện.
• Di chuyển đúng cách: Nếu đang ở trong vùng có điện áp bước, cần di chuyển bằng cách “nhảy lò cò” hoặc đi từng bước nhỏ, đảm bảo rằng tỷ lệ áp lực trên mỗi chân luôn phải bằng nhau để tránh khác biệt điện áp.
• Sử dụng thiết bị bảo hộ: Trong tình huống phải làm việc ở khu vực có khả năng cao xuất hiện điện áp bước, cần trang bị giày bảo hộ cách điện và các thiết bị bảo hộ cá nhân đạt chuẩn. 

Đối với đơn vị thi công

• Vị trí đặt dây dẫn: Đắp thêm 1 vòng đất xung quanh tất cả các dây dẫn nối đất tại các tháp điện cao thế hoặc trạm biến áp. Thông thường, các vòng đất này yêu cầu dây dẫn bằng đồng trần được chôn tiếp xúc trực tiếp với mặt đất và cách chu vi của thiết bị 3 feet (0,91m), sâu 18 inch (45,72cm) dưới mặt đất. 
• Bổ sung thêm các lớp bề mặt có điện trở cao: Đối với khu vực trạm biến áp có thể trải thêm 1 lớp đá dăm hoặc nhựa đường để tạo thành lớp cách điện giữa nhân viên và mặt đất.
• Viễn thông trong môi trường điện áp cao: Các tiêu chuẩn viễn thông yêu cầu sử dụng cáp quang thay dây đồng trong “đường dây đỉnh 300V”, tức là trong khoảng 150m đến đỉnh 300V, dây đồng buộc phải thay thế bằng dây cáp quang để ngăn chặn điện áp xâm nhập vào mạng viễn thông.

Câu hỏi thường gặp liên quan đến điện áp bước

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

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

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

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

Trên đây là tổng hợp thông tin liên quan đến điện áp bước và điện áp tiếp xúc. Dù trong bất kỳ hoàn cảnh nào, điện áp bước và điện áp tiếp xúc đều có thể gây nguy hiểm đến tính mạng con người. Vì vậy, cần nắm vững các kỹ năng cơ bản để thoát khỏi khu vực chạm đất an toàn. Hy vọng với kiến thức trên, bạn có thể xử lý được các tình huống khẩn cấp liên quan đến điện áp bước. Để tìm hiểu các thông tin khác, bạn vui lòng truy cập website của BTB Electric: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/thuat-ngu-nganh-dien/.