1. Dữ liệu đề bài:
• Chân trái cách điểm tiếp đất: 2 mét
• Chân phải cách điểm tiếp đất: 2,8 mét
• Dòng điện sự cố chạy qua đất: 8,5 ampe
• Điện trở suất của đất: 300 ôm nhân mét
• Điện trở cơ thể người: 1000 ôm
• Mỗi chiếc giày cách điện có điện trở: 1500 ôm

2. Tính điện áp bước
Điện áp bước là hiệu điện thế giữa hai chân người khi đứng trong vùng có điện thế lan truyền. Ta tính như sau:
• Hiệu điện thế giữa hai chân người là khoảng 58 vôn

3. Tính dòng điện đi qua cơ thể người
Tổng điện trở bao gồm:
• Hai chiếc giày: 1500 x 2 = 3000 ôm
• Cơ thể người: 1000 ôm
→ Tổng cộng: 4000 ôm
Dòng điện đi qua người là:
• 58 chia cho 4000 bằng 0,0145 ampe, tức là 14,5 miliampe

4. Đánh giá mức độ nguy hiểm
Theo tiêu chuẩn an toàn:
• Dòng điện từ 10 đến 30 miliampe có thể gây co cơ, khó thở, nguy hiểm nếu tiếp xúc lâu.
→ Với dòng điện 14,5 miliampe, người vận hành có thể bị nguy hiểm nếu đứng lâu trong vùng điện áp bước.

Kết luận
Người đứng trong vùng điện áp bước có thể bị điện giật với dòng điện khoảng 14,5 miliampe – mức này đủ gây nguy hiểm. Vì vậy, cần:
• Mang giày cách điện tốt
• Tránh đứng trong vùng có điện thế lan truyền khi có sự cố
• Tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn điện

Đây là một bài toán phân tích mức độ nguy hiểm liên quan đến điện áp bước (step voltage) trong hệ thống điện. Điện áp bước là sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm trên mặt đất cách nhau một khoảng bằng bước chân người ($0,8 \text{ m}$ hoặc $1 \text{ m}$, tùy tiêu chuẩn).

Để phân tích mức độ nguy hiểm, chúng ta cần tính toán:

Điện thế tại vị trí hai chân người vận hành.
Điện áp bước thực tế mà người đó phải chịu.
Dòng điện chạy qua cơ thể người.
So sánh dòng điện này với ngưỡng nguy hiểm cho phép.
1. Công thức và Tính toán
Giả định
Hệ thống tiếp đất là một cực tiếp đất đơn (Single Earthing Rod) chôn thẳng đứng trong đất.
Công thức tính điện thế trên mặt đất $\phi_x$ tại điểm cách cực tiếp đất một khoảng $x$ là:

$\phi_x = \frac{\rho I_{\text{đ}}}{2 \pi x}$
 

Trong đó:

$\phi_x$: Điện thế tại điểm cách cực tiếp đất $x$ (Volt).
$\rho$: Điện trở suất của đất ($\Omega \cdot \text{m}$).
$I_{\text{đ}}$: Dòng điện sự cố chạy vào đất (Ampere).
$x$: Khoảng cách từ điểm đo đến cực tiếp đất (mét).
1.1. Tính Điện thế tại Vị trí hai Chân
Chân Trái (x_1 = 2m):

$\phi_1 = \frac{\rho I_{\text{đ}}}{2 \pi x_1} = \frac{300 \cdot 8,5}{2 \pi \cdot 2} \approx \frac{2550}{12,566} \approx 202,91 \text{ V}$
Chân Phải (x_2 = 2,8m):

$\phi_2 = \frac{\rho I_{\text{đ}}}{2 \pi x_2} = \frac{300 \cdot 8,5}{2 \pi \cdot 2,8} \approx \frac{2550}{17,593} \approx 144,94 \text{ V}$
1.2. Tính Điện áp Bước ($U_{\text{b}}$)
Điện áp bước là sự chênh lệch điện thế giữa hai chân:

$U_{\text{b}} = |\phi_1 - \phi_2| = |202,91 \text{ V} - 144,94 \text{ V}| = 57,97 \text{ V}$
1.3. Tính Dòng điện Chạy qua Cơ thể ($I_{\text{ng}}$)
Dòng điện chạy qua cơ thể người được tính theo định luật Ohm cho mạch vòng kín từ chân này qua cơ thể xuống chân kia:

$I_{\text{ng}} = \frac{U_{\text{b}}}{R_{\text{mạch}}}$
 

Trong đó, $R_{\text{mạch}}$ là tổng trở kháng của mạch vòng (gồm điện trở cơ thể người và điện trở giầy của hai chân):

$R_{\text{mạch}} = R_{\text{ng}} + 2 \cdot R_{\text{g}}$
(Giả định mỗi chân tiếp xúc với điện trở giầy $R_{\text{g}}$)

$R_{\text{mạch}} = 1000 \Omega + 2 \cdot 1500 \Omega = 1000 \Omega + 3000 \Omega = 4000 \Omega$
$I_{\text{ng}} = \frac{57,97 \text{ V}}{4000 \Omega} \approx 0,01449 \text{ A} \text{ hay } 14,49 \text{ mA}$
2. Phân tích Mức độ Nguy hiểm
Chúng ta so sánh dòng điện $I_{\text{ng}} = 14,49 \text{ mA}$ với các ngưỡng nguy hiểm của dòng điện xoay chiều (AC) $50 \text{ Hz}$ (thường là dòng sự cố):

Ngưỡng Dòng điện (IAC​)
Ảnh hưởng lên Cơ thể Người (Trung bình)
$\mathbf{1 - 5 \text{ mA}}$
Ngưỡng cảm giác (Sensation threshold)
$\mathbf{10 - 25 \text{ mA}}$
Ngưỡng không thể tự buông ra (Let-go current) - cơ bắp co cứng.
$\mathbf{50 - 100 \text{ mA}}$
Nguy hiểm cao - Gây tổn thương nghiêm trọng, có thể ngừng hô hấp.
$\mathbf{100 - 300 \text{ mA}}$
Ngưỡng Rung thất (Ventricular fibrillation) - Gây tử vong.
Kết luận:

Dòng điện chạy qua cơ thể người vận hành là $\mathbf{14,49 \text{ mA}}$.
Giá trị này vượt qua ngưỡng không thể tự buông ra ($10 \text{ mA}$ đến $25 \text{ mA}$).
Mặc dù dòng điện này chưa đạt đến ngưỡng rung thất (thường là $100 \text{ mA}$), nhưng nó có thể khiến người vận hành bị liệt cơ, không thể di chuyển khỏi vùng nguy hiểm và có thể dẫn đến ngừng hô hấp nếu thời gian tiếp xúc kéo dài.
Mức độ nguy hiểm là CAO. Người vận hành bị điện giật, bị tê liệt cơ và cần được hỗ trợ khẩn cấp để thoát khỏi vùng điện thế. Sự bảo vệ của giầy (điện trở $1500 \Omega$) đã giảm đáng kể dòng điện nhưng không loại bỏ được nguy hiểm.

LƯU Ý: Phân tích này dựa trên giả định cơ bản về một cực tiếp đất đơn và các giá trị điện trở trung bình. Trong thực tế, các hệ thống tiếp đất phức tạp hơn và việc tính toán cần dựa trên các tiêu chuẩn an toàn điện (ví dụ: IEC 60479, TCVN về an toàn điện) và mô hình hóa chi tiết hơn.