Dòng điện trong đất, Điện áp tiếp xúc & Điện áp bước

Hiện tượng Dòng điện trong đất, Điện áp tiếp xúc & Điện áp bước là gì?

Hiện tượng dòng đi trong đất

Xét hai trường hợp :

• Dây pha bị đứt rơi xuống đất.
• Thiết bị điện bị chạm vỏ do hư hỏng cách điện, vỏ thiết bị được nối qua điện trở tiếp đất ρđ.

Khi đó sẽ có dòng điện sự cố chạy giữa vị trí chạm đất hoặc điện cực nối đất tỏa ra môi trường xung quanh. Giữa vị trí chạm đất và đất bao xung quanh sẽ có sự phân bố điện   thế trong và trên mặt đất.

Ở ngay chỗ chạm đất, điện trở của đất sẽ lớn do dòng chạy qua diện tích nhỏ. Càng xa vị trí này ,điện trở của đất sẽ giảm theo khoảng cách, sự sụt áp điện thế sẽ nhỏ.

Có thể biểu diễn sự phân bố điện thế chung quanh chỗ chạm đất qua vật nối đất hình bán cầu :

U_đ = K / x

• U_đ : Điện thế tại điểm đang xét cách chỗ chạm đất khoảng cách x.

K = ρ_đ. I_đ /(2π)

• ρ_đ : điện trở của đất.
• I_đ : Dòng đi vào trong đất.
• U_đ có dạng hyperboloid tròn xoay.

Các khảo sát cho thấy cách chỗ chạm đất 1m, điện áp đất có giá trị từ 0.5- 0.8  giá trị điện áp tại chỗ chạm đất. Đứng gần chỗ chạm đất là rất nguy hiểm.

Các vị trí có cùng khoảng cách đối với điểm chạm đất sẽ có cùng một điện thế, gọi  là đường đẳng thế. Đường đẳng thế là một vòng tròn có tâm là điểm chạm đất.

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. Phụ thuộc tình trạng tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp, tiếp xúc với một pha hay hai pha của lưới điện mà ta có các giá trị điện áp tiếp xúc khác nhau.

Ví dụ : Khi người tiếp xúc với hai dây pha, điện áp tiếp xúc là :

U_tx = U_d : Điện áp dây.

Xét trường hợp tiếp xúc gián tiếp hay gặp khi phân tích an toàn trong mạng điện. Một người tiếp xúc với thiết bị có vỏ chạm pha và đứng 2 chân trên đất, khi đó điện áp tiếp xúc giáng trên thân người :

U_tx = U_p – U_k

• U_p : Điện áp trên vỏ thiết bị = điện áp cực nối đất.
• U_k : Điện áp tại vị trí chân người.

Người càng đứng xa vị trí tiếp đất thì có U_k càng giảm , do đó điện áp tiếp xúc càng lớn. Tại vùng điện thế không , U_tx = U_p.

Điện áp tiếp xúc cũng có thể lớn hơn U_p , khi xét một người tiếp xúc với phần tử

nối đến cực tiếp đất A , vừa tiếp xúc với một vùng ảnh hưởng của cực tiếp đất B :

U_txmax = U_pA– U_pB = U_AB (Điện áp dây ).

Tỉ lệ giữa U_tx và U_p gọi là hệ số tiếp xúc :

K_tx = U_tx / U_p.

Điện áp bước là gì?

Khi một người đứng trong vùng có dòng chạy trong đất, tồn tại điện áp chênh lệch giữa hai chân gọi là điện áp bước:

U_b = U_k1 – U_k2

U_k1 , U_k2 : điện áp tại vị trí hai chân.

Nếu bước càng dài thì U_b càng lớn. Gần chỗ chạm đất nên bước những bước ngắn. Tỉ lệ giữa điện áp bước và U_p gọi là hệ số bước :

K_b = U_b / U_p.

Nguồn: Bài giảng môn An toàn điện