Tiêu chuẩn TCVN 13731:2023 về Đánh giá dòng điện tiếp xúc liên quan đến phơi nhiễm lên người trong trường điện, trường từ và trường điện từ

• Số hiệu: TCVN13731:2023
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2023

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13731:2023

IEC TR 63167:2018

ĐÁNH GIÁ DÒNG ĐIỆN TIẾP XÚC LIÊN QUAN ĐẾN PHƠI NHIỄM LÊN NGƯỜI TRONG TRƯỜNG ĐIỆN, TRƯỜNG TỪ VÀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

Assessment of contact current related to human exposure to electric, magnetic and electromagnetic fields

Lời nói đầu

TCVN 13731:2023 hoàn toàn tương đương với IEC TR 63167:2018;

TCVN 13731:2023 do Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN/TC/E9 Tương thích điện từ biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

...

...

...

ĐÁNH GIÁ DÒNG ĐIỆN TIẾP XÚC LIÊN QUAN ĐẾN PHƠI NHIỄM LÊN NGƯỜI TRONG TRƯỜNG ĐIỆN, TRƯỜNG TỪ VÀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

Assessment of contact current related to human exposure to electric, magnetic and electromagnetic fields

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này đưa ra các thông tin chung về việc đánh giá dòng điện tiếp xúc liên quan đến phơi nhiễm lên người trong trường điện, trường từ và trường điện từ, Dòng điện tiếp xúc xuất hiện khi cơ thể người trở nên chạm vào vật dẫn không nhiễm điện bị phơi nhiễm trong trường điện và/hoặc trường từ tại một điện thế khác do cảm ứng điện và/hoặc cảm ứng từ với vật dẫn đó. Điều này được phân biệt với vấn đề an toàn điện mà ở đó đề cập đến tiếp xúc với bộ phận mang điện của vật dẫn.

Tham khảo các hướng dẫn quốc tế về trường điện từ (EMF) [1] đến [4][1], dải tần của dòng điện tiếp xúc được đề cập trong tiêu chuẩn này là dòng điện một chiều có tần số đến 110 MHz và chì đề cập đến các dòng điện tiếp xúc ở trạng thái ổn định (liên tục). Tiêu chuẩn này không đề cập đến dòng điện tiếp xúc quá độ (phóng tia lửa điện) có thể xuất hiện ngay trước khi tiếp xúc với vật dẫn.

2  Tài liệu viện dẫn

Tiêu chuẩn này không có tài liệu viện dẫn.

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau.

...

...

...

Dòng điện tiếp xúc (contact current)

Dòng điện chạy qua cơ thể người do tiếp xúc với một vật dẫn trong trường điện, trường từ hoặc trường điện từ.

3.2

Cường độ trường diện (electric field strength)

Độ lớn của véc tơ trường tại một điểm, biểu diễn lực (F) lên một điện tích rất nhỏ (q) chia cho điện tích đó.

3.3

Phơi nhiễm (exposure)

Tình trạng xuất hiện khi một người bị đặt trong trường điện, trường từ hoặc trường điện từ, hoặc tiếp xúc với một dòng điện tiếp xúc không phải là trường hoặc dòng điện phát sinh từ các quá trình sinh lý trong cơ thể và các hiện tượng tự nhiên khác.

3.4

...

...

...

Hiệu ứng do sự tiếp xúc vật lý giữa một người và một vật không nhiễm điện, ví dụ như một kết cấu kim loại trong trường điện, trường từ hoặc trường điện từ, tại một điện thế ở tối thiểu một điểm của vật thể đó khác với điện thế của người.

3.5

Dòng điện chạm (touch current)

Dòng điện chạy qua cơ thể người khi chạm vào một hoặc nhiều bộ phận tiếp cận được của một hệ thống lắp đặt hoặc của thiết bị.

CHÚ THÍCH 1: Thuật ngữ “dòng điện rò” đã được sử dụng như một từ đồng nghĩa với dòng điện chạm trong lĩnh vực an toàn điện.

3.6

Phóng tia lửa điện (spark discharge)

Sự truyền dòng điện qua khe hở không khi trước khi tiếp xúc với một vật dẫn khác ở một điện thế khác.

4  Thuật ngữ viết tắt

...

...

...

amplitude modulation

điều biên

EMF

electric, magnetic or electromagnetic field

trường điện, trường từ hoặc trường điện từ

EV

electric vehicle

xe điện

FM

...

...

...

điều tần

ICNIRP

International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection

Ủy ban quốc tế về chống bức xạ không ion hóa

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

Viện kỹ sư điện và điện tử

IH

induction heating

...

...

...

MPE

maximum permissible exposure

phơi nhiễm tối đa cho phép

MRI

magnetic resonance imaging

hình ảnh cộng hưởng từ

PC

personal computer

máy tính cá nhân

...

...

...

radio frequency

tần số radio

WPT

wireless power transfer

truyền tải điện không dây

5  Dòng điện tiếp xúc trong các hướng dẫn phơi nhiễm EMF

Tổng quan về dòng điện tiếp xúc được mô tả trong các hướng dẫn về EMF [1]-[4].

Trong dải tần lên đến xấp xỉ 10 MHz (chủ yếu đến 100 kHz), dòng điện chạy từ một vật dẫn trong một trường đến cơ thể, có thể dẫn đến sự kích thích về cơ và hoặc dây thần kinh ngoại biên. Khi tăng dòng điện, điều này có thể được biểu hiện bằng sự nhận thức, cơn đau do điện giật và/hoặc bỏng điện, không thể nhả vật dẫn, khó thở, và, ở các dòng điện cao hơn, rung tâm thất.

Trong dải tần khoảng từ 100 kHz đến 110 MHz, điện giật và bỏng có thể do một cá thể chạm vào vật kim loại không tiếp đất đã nhận được điện tích trong trường hoặc do tiếp xúc giữa một cá thể tích điện và vật kim loại tiếp đất.

...

...

...

Cần lưu ý rằng các phương pháp khác nhau dùng để đánh giá sự phù hợp với tiêu chuẩn này được cung cấp cho phơi nhiễm nhiều tần số đối với dải tần thấp (dưới 100 kHz) và dải tần cao (trên 10 kHz). Trong các tần số nằm trong khoảng từ 10 kHz đến 100 kHz, áp dụng cả hai phương pháp đánh giá (xem Phụ lục A).

6  Xem xét khi đánh giá dòng điện tiếp xúc

6.1  Quy định chung

Điều 6 mô tả các hạng mục cần xem xét khi đánh giá dòng điện tiếp xúc:

a) các tình huống giả định về phơi nhiễm lên người với dòng điện tiếp xúc (6.2);

b) các phương pháp đánh giá dòng điện chạm được sử dụng trong tiêu chuẩn an toàn điện dùng để tham khảo (6.3);

c) một vài phương pháp được đề xuất để đánh giá dòng điện tiếp xúc (6.4)

6.2  Tình huống giả định về phơi nhiễm lên người với dòng điện tiếp xúc

6.2.1  Quy định chung

...

...

...

6.2.2  Ghép nối điện dung (đường dây điện)

Trường điện cảm ứng, bằng cách ghép nối điện dung (cảm ứng tĩnh điện), điện áp trong người hoặc một vật dẫn được cách ly với đất. Khi người chạm vào vật thể có điện thế khác, dòng điện tiếp xúc chạy qua sao cho loại bỏ sự khác biệt về điện thế. Điều này có thể được phân loại thành hai trường hợp: (a) một người được cách ly chạm vào vật thể được tiếp đất và (b) một người được tiếp đất chạm vào vật thể được cách ly (đặc biệt là vật thể lớn như xe buýt hoặc xe tải) [6]. Các nghiên cứu toàn diện đã được thực hiện đối với các trường hợp điển hình gặp phải ở dưới các đường dây tải điện trên không [7].

6.2.3  Ghép nối điện cảm (đường dây điện)

Bằng cách ghép nối điện cảm (cảm ứng điện từ), trường từ cảm ứng điện áp, đặc biệt là trong các vật dẫn dài như đường dây viễn thông, hàng rào và đường ống dẫn khí, có ít nhất một tiếp đất hợp lý, khi chúng được lắp đặt gần và song song với các nguồn trường từ như đường dây điện trên không [8]. Khi một người chạm vào vật thể đó, một dòng điện tiếp xúc chạy qua. Đặc biệt, trong trường hợp có sự cố ở đường dây điện trên không, các giá trị giới hạn đối với điện áp mạch hở trong đường dây viễn thông được quy định bởi cơ quan thiết lập quy định quốc tế [9]. Ngược lại với cách ghép nối điện dung, nối đất một vật dẫn điện ở một khoảng cách lớn so với điểm tiếp xúc sẽ thực sự làm tăng độ lớn của điện áp mạch hở mạch, do đó làm tăng dòng điện tiếp xúc.

6.2.4  Bộ gia nhiệt bằng cảm ứng

Thiết bị gia nhiệt bằng cảm ứng (IH) là thiết bị gia nhiệt sử dụng hiệu ứng Joule được tạo bởi dòng điện cảm ứng từ. Đối với bếp nấu IH gia dụng, chảo hoặc nồi kim loại được gia nhiệt bằng trường từ và khi một người chạm vào bộ phận dẫn của chảo hoặc nối thì một dòng điện tiếp xúc thường có thể xuất hiện ở dải tần nằm trong khoảng từ 20 kHz đến 100 kHz. Phương pháp được sử dụng để đánh giá phơi nhiễm lên người trong trường từ do bếp nấu IH tạo ra, được chuẩn hóa trong TCVN 10900 (IEC 62233) [10]; tuy nhiên, TCVN 10900 (IEC 62233) không đề cập đến dòng điện tiếp xúc. Lưu ý rằng có thể phân loại một cách thích hợp trạng thái phơi nhiễm này như một vấn đề về an toàn điện.

Đối với thiết bị IH công nghiệp, phương pháp đánh giá dòng điện chạm về khía cạnh an toàn điện đang được tiêu chuẩn hóa đối với dải tần từ 1 kHz đến 6 MHz [11].

6.2.5  Truyền điện không dây (WPT)

Hệ thống truyền điện không dây (WPT) là một hệ thống có khả năng truyền điện giữa bộ phát và bộ thu bằng cách sử dụng công nghệ không dây bao gồm cảm ứng điện từ. Chúng được sử dụng để sạc không dây cho điện thoại di động, máy tính bảng, xe điện (EV), v.v.... Có một số loại WPT và dải tần được sử dụng từ hàng chục kilôhéc đến hàng chục megahéc. Khi một vật dẫn được đặt trong vùng lân cận với hệ thống và một người chạm vào nó thì dòng điện tiếp xúc có thể xuất hiện. Như việc chạm vào phần kim loại của một xe điện khi xe đang được sạc bằng cách sử dụng hệ thống sạc WPT có thể là trường hợp [12] nên có thể phân loại một cách thích hợp tình huống phơi nhiễm này là vấn đề an toàn điện. Chi tiết về phương pháp đánh giá phơi nhiễm đối với hệ thống WPT được báo cáo trong IEC TR 62905 [13]. Trong IEC TR 62905, dòng điện tiếp xúc được xem xét đối với các điều kiện khi vật kim loại không được nối đất hoặc được nối đất được đặt trong vùng lân cận với hệ thống WPT.

...

...

...

Bỏng có thể xuất hiện tại điểm tiếp xúc với cơ thể người và kết cấu kim loại được phơi nhiễm trong trường điện từ RF từ các nguồn lân cận như anten quảng bá AM. Điểm tiếp xúc giữa cơ thể và kết cấu thường có diện tích nhỏ và dòng điện đi vào cơ thể tập trung gần điểm này. Điều này có thể dẫn đến mật độ dòng điện gần điểm tiếp xúc đủ lớn để làm tăng nhiệt độ cục bộ và gây bỏng bề mặt hoặc bỏng sâu [13].

6.3  Các phương pháp đo dòng điện chạm được sử dụng trong các tiêu chuẩn an toàn điện

6.3.1  Quy định chung

Khi xem xét phương pháp đánh giá đối với dòng điện tiếp xúc trong bối cảnh về phơi nhiễm lên người trong trường điện, trường từ và trường điện từ, các tiêu chuẩn có liên quan đến an toàn điện hiện có có thể là đầu vào hữu ích.

6.3.2  Các tiêu chuẩn liên quan đến an toàn điện

Có một số ban kỹ thuật của IEC phụ trách an toàn điện, bao gồm:

- TC 64: Lắp đặt điện và bảo vệ chống điện giật;

- TC 108: An toàn thiết bị điện tử trong lĩnh vực âm thanh/hình ảnh, công nghệ thông tin và công nghệ truyền thông;

- TC 61: An toàn của thiết bị điện gia dụng và các thiết bị điện tương tự;

...

...

...

- TC 66: An toàn thiết bị đo lường, điều khiển và các thiết bị trong phòng thí nghiệm;

- TC 62/SC 62A: Các khía cạnh chung của thiết bị điện dùng trong y tế.

Bảng 1 đưa ra các tiêu chuẩn được lựa chọn liên quan đến an toàn điện và các ban kỹ thuật [14]-[26]. Lưu ý rằng “điện áp chạm”, tích của dòng điện chạm và trở kháng cơ thể giả định, thường được sử dụng làm tham số để đặt giới hạn cho dòng điện chạm.

Trong IEC TS 60479-1 [20], biểu đồ tác động sinh lý đối với các dòng điện chạm khác nhau và thời gian được biểu diễn (mô phỏng lại trên Hình 1 và Bảng 2), thường được tham chiếu trong các tiêu chuẩn an toàn điện làm cơ sở để giới hạn dòng điện chạm.

Bảng 1 - Ban kỹ thuật và tiêu chuẩn được chọn liên quan đến an toàn điện

Ban kỹ thuật của IEC

Tiêu chuẩn IEC liên quan đến an toàn điện

Lưu ý

TC 108, An toàn của thiết bị điện tử trong phạm vi về kỹ thuật thông tin, nghe nhìn và kỹ thuật truyền thông

...

...

...

Quy định giới hạn điện áp chạm

IEC 60950-1:2005, Thiết bị công nghệ thông tin - An toàn - Phần 1: Yêu cầu chung

IEC 60950-1:2005/AMD1:2009 IEC 60950-1:2005/AMD2:2013 [15

Quy định giới hạn dòng điện chạm

IEC 60990:2016, Phương pháp đo dòng điện chạm và dòng điện trong dây bảo vệ [16]

Quy định phương pháp đo dòng điện chạm

IEC 62368-1:2014, Thiết bị công nghệ thông tin audio/video và công nghệ truyền thông - Phần 1: Yêu cầu an toàn [17]

“Kỹ thuật an toàn dựa trên các rủi ro (HBSE)” được chấp thuận

TC 61, An toàn của thiết bị điện gia dụng và các thiết bị điện tương tự

...

...

...

IEC 60335-1:2010/AMD1:2013

IEC 60335-1:2010/AMD2:2016 [18]

Quy định giới hạn dòng điện tiếp xúc

TC 64, Hệ thống lắp đặt điện và bảo vệ chống điện giật

IEC 60364-4-41:2005, Hệ thống lắp đặt điện hạ áp - Phần 4-41: Bảo vệ an toàn - Bảo vệ chống điện giật

IEC 60364-4-41:2005/AMD1:2017 [19]

IEC TS 60479-1:2005, Ảnh hưởng của dòng điện lên người và gia súc - Phần 1: Khía cạnh chung

IEC TS 60479-1:2005/AMD 1:2016 [20]

...

...

...

IEC TS 60479-2:2017, Ảnh hưởng của dòng điện lên người và gia súc - Phần 2: Khía cạnh đặc biệt [21]

IEC 61140:2016, Bảo vệ chống điện giật - Các khía cạnh chung đối với hệ thống lắp đặt và thiết bị [22]

IEC TS 61201:2007, Sử dụng giới hạn điện áp chạm quy ước - Hướng dẫn sử dụng [23]

TC 99, Phối hợp cách điện và kỹ thuật hệ thống của hệ thống lắp đặt điện cao áp trên 1,0 kV điện xoay chiều và 1,5 kV điện một chiều

IEC 61936-1:2010, Hệ thống lắp đặt điện lớn hơn 1 kV điện xoay chiều - Phần 1: Nguyên tắc chung

IEC 61936-1:2010/AMD1:2014 [24]

...

...

...

TC 66, An toàn của thiết bị đo, điều khiển và thiết bị thử nghiệm

IEC 61010-1:2010, Yêu cầu an toàn đối với thiết bị dùng cho phép đo, điều khiển và sử dụng trong phòng thí nghiệm - Phần 1: Yêu cầu chung

IEC 61010-1:2010/AMD1:2016 [25]

Quy định giới hạn dòng điện chạm

TC 62/SC 62A, Các khía cạnh chung về thiết bị điện được sử dụng trong thực hành y tế

IEC 60601-1:2005, Thiết bị điện y tế - Phần 1: Yêu cầu chung về an toàn cơ bản và tính năng thiết yếu

IEC 60601-1:2005/AMD1:2012 [26]

Quy định giới hạn dòng điện rò

...

...

...

Bảng 2 - Vùng thời gian/dòng điện đối với dòng điện xoay chiều (15 Hz to 100 Hz) trên tuyến dòng điện bàn tay-bàn chân - Tóm tắt các vùng trên Hình 1

Vùng

Đường biên

Ảnh hưởng sinh lý

AC-1

Đến 0,5 mA đường cong a

Có thể cảm nhận nhưng không phản ứng “giật mình”

AC-2

0,5 mA đến đường cong b

...

...

...

AC-3

Đường cong b và cao hơn

Xuất hiện co cơ không chủ ý. Khó thở. Các rối loạn nhịp tim. Có thể xảy ra tê liệt. Ảnh hưởng này tăng theo độ lớn dòng điện. Thường chưa làm tổn thương các cơ quan trong cơ thể

AC-4 ^a^)

Bên trên đường cong c₁

Có thể xảy ra ảnh hưởng sinh lý bệnh học như ngừng tim, ngừng thở, bỏng và các tổn thương tế bào khác. Xác suất rung tâm thất tăng lên khi tăng độ lớn dòng điện và thời gian.

AC-4.1

c₁-c₂

Xác suất rung tâm thất tăng lên đến khoảng 5 %

...

...

...

c₂-c₃

Xác suất rung tâm thất đến xấp xỉ 50 %

AC-4.3

Bên trên đường cong c3

Xác suất rung tâm thất trên 50 %

^a^) Đối với các khoảng thời gian dòng điện chạy qua ngắn hơn 200 ms, rung tâm thất chỉ bắt đầu ở giai đoạn dễ tổn thương nếu các ngưỡng liên quan bị vượt quá. Về vấn đề rung tâm thất, Hình 1 liên quan đến hiệu ứng của dòng điện chạy theo tuyến bàn tay trái-bàn chân. Đối với các tuyến dòng điện khác, phải tính đến hệ số dòng điện qua tim.

6.3.3  Mô hình hóa trở kháng cơ thể người

6.3.3.1  Quy định chung

Cần có một trở khánh hoặc mạch điện tương đương của cơ thể người khi lấy điện áp chạm từ dòng điện chạm cho phép. Ngoài ra, khi đo dòng điện chạm hoặc dòng điện tiếp xúc thì một mạch điện thích hợp cần được tiêu chuẩn hóa. Liên quan đến tiêu chuẩn hóa an toàn điện, cần thực hiện các xem xét sau.

...

...

...

Trong IEC TS 60479-1 [20], đã chứng minh rằng trở kháng của cơ thể người thay đổi theo điện áp chạm và có cung cấp dữ liệu về mối liên hệ này. Hơn nữa, trở kháng của cơ thể người đối với các tuyến dòng điện khác nhau cũng được xem xét.

6.3.3.3  Đặc tính tần số

Trong IEC 60990 [16], mạch điện mô phỏng các đặc tính của tần số của trở kháng cơ thể người được biểu diễn trong phép đo dòng điện chạm được sử dụng cho tần số đến 1 MHz. Sử dụng mạch điện biểu diễn trên Hình 2 dùng cho dòng điện chạm “không có trọng số” đối với các vết bỏng, trong khi mạch điện được biểu diễn trên Hình 3 bao gồm một mạch điện có trọng số, xem xét đáp ứng cảm nhận hoặc phản ứng của cơ thể người.

Một mạch điện tương tự cũng được biểu diễn trong IEEE C95.3 [27], (Hình 4). Trong IEEE C95.3, biểu diễn trở kháng cơ thể được mô phỏng (tải tiêu chuẩn) có thể được đưa vào mạch đo khi đo dòng điện tiếp xúc.

CHÚ DẪN

R_S  1 500 Ω

R_B  500 Ω

C_S  0,22 μF

...

...

...

Hình 2 - Mạng đo dùng cho dòng điện chạm không có trọng số [16]

CHÚ DẪN

R_S  1 500 Ω

R₁  10 000 Ω

R_B  500 Ω

C₁  0,022 μF

C_S  0,22 μF

...

...

...

Hình 3 - Mạng đo dùng cho dòng điện chạm có trọng số đối với sự cảm nhận hoặc phản ứng giật mình [16]

Hình 4 - Trở kháng cơ thể được mô phỏng trong phép đo dòng điện chạm được biểu diễn trong IEEE C95.3 [27]

6.3.3.4  Xem xét đường biên chạm (trở kháng da và diện tích tiếp xúc)

Các mạch điện được nghiên cứu kỹ lưỡng về trở kháng cơ thể người có tính đến các điện cực, trở kháng da và mở rộng trở kháng cũng đã được đề xuất đối với các dải tần từ 10 kHz đến 10 MHz [28] và từ 75 kHz đến 15 MHz [29] dựa trên các phép đo được thực hiện trên người. Theo IEC TS 62996 [11], các vấn đề về an toàn điện của thiết bị xử lý nhiệt điện và điện từ công nghiệp, mạch điện được đề xuất trong [28] đã được thông qua với sửa đổi nhỏ đối với các tần số từ 1 kHz đến 6 MHz.

Ngoài ra, diện tích tiếp xúc được quy định trong các tiêu chuẩn an toàn để mô phỏng đúng tình trạng tiếp xúc trong các phép đo. Trong các mạch điện được đề xuất ở [28], [29] và [11] (Hình 5), các tiếp xúc “kẹp” và “ngón tay” có thể được xem xét. Trong hướng dẫn EMF (xem Phụ lục A), các điều kiện giả định về tiếp xúc là “tiếp xúc điểm” (diện tích không được quy định) trong hướng dẫn của ICNIRP [1], [2] và “tiếp xúc chạm” với diện tích tiếp xúc là 1 cm^2 và “tiếp xúc nắm” (chỉ áp dụng đối với môi trường được kiểm soát) với diện tích tiếp xúc là 15 cm^2đối với tiêu chuẩn an toàn IEEE [3], [4].

Hình 5 - Trở kháng của các bộ phận khác nhau của cơ thể được đề xuất trong IEC TS 62996 đối với dải tần từ 1 kHz đến 6 MHz [11]

6.4  Phương pháp đề xuất để đo dòng điện tiếp xúc

...

...

...

Trong 6.4, mô tả phương pháp đánh giá khả thi bằng phép đo dòng điện tiếp xúc (hoặc điện áp tiếp xúc). Để ước lượng dòng điện tiếp xúc, có thể áp dụng các phương pháp sau.

6.4.2  Phép đo dòng điện tiếp xúc bằng cách sử dụng vật thể người

Có thể đo trực tiếp dòng điện tiếp xúc một cách đơn giản bằng cách sử dụng chính đối tượng là người đối với một tình huống phơi nhiễm cần thử nghiệm; tuy nhiên cần đặc biệt lưu ý để đảm bảo an toàn cho đối tượng để tránh bị điện giật. Phương pháp này được xem xét trong Phụ lục D của IEC 62311:2007, một tiêu chuẩn chung về phơi nhiễm EMF [30]. Đối với trường hợp này, một cảm biến dòng điện dạng kẹp (biến dòng) có thể được sử dụng để đo dòng điện tiếp xúc chạy vào một bàn tay tiếp xúc với vật dẫn. Một phương pháp khác được đề xuất là phép đo sự chênh lệch điện áp giữa các điểm quan tâm trên cơ thể người [31]. Trong trường hợp này, dòng điện tiếp xúc có thể được tính toán từ chênh lệch điện áp thu được và thông tin về trở kháng của cơ thể giữa các điểm.

6.4.3  Phép đo dòng điện tiếp xúc bằng cách sử dụng trở kháng/mạch điện tương đương của người

Có tính đến sự an toàn của đối tượng là người và độ tái lặp của các phép đo, sẽ là phù hợp hơn nếu sử dụng một trở kháng hoặc một mạch điện mô phỏng cơ thể người làm phương pháp đo tiêu chuẩn cho dòng điện tiếp xúc. Các mạch điện tương đương với người được nêu trong 6.3.3 có thể được sử dụng cho mục đích này.

Ngoài ra, để tiêu chuẩn hóa, diện tích tiếp xúc và điều kiện nối đất cũng cần được quy định để đảm bảo độ tái lặp.

Ví dụ, một số sản phẩm có sẵn trên thị trường, dùng cho các tần số nằm từ 3 kHz đến 3 MHz và dùng cho các tần số nằm từ 40 Hz đến 110 MHz. Các thiết bị này có mạch điện tương đương với người và cung cấp một tấm kim loại phẳng được sử dụng làm mặt phẳng nền. Một trong những thiết bị này có khả năng lựa chọn tiếp điểm nắm hoặc chạm, trong khi thiết bị còn lại có thể đo dòng điện tiếp xúc thông qua cơ thể người thật.

6.4.4  Dòng điện tiếp xúc được tính toán từ phép đo điện áp hở mạch

Một phương pháp khác là đo điện áp hở mạch (điện áp tiếp xúc) của một vật dẫn được chạm vào, thay vì đo dòng điện tiếp xúc. Khi đó, dòng điện tiếp xúc có thể thu được bằng phép tính sử dụng điện áp thu được và thông tin về mạch điện tương đương với người.

...

...

...

Hình 6 - Mô hình cơ thể người 3D được tính toán thực tế và kết quả của tính toán mật độ và tuyến dòng điện

7  Xem xét tiêu chuẩn hóa phương pháp đánh giá dòng điện tiếp xúc

Hiện tại, không có phương pháp tiêu chuẩn nào để đánh giá dòng điện tiếp xúc trong tình huống phơi nhiễm lên người trong trường điện, trường từ và trường điện từ. Điều này thảo luận các hạng mục cần được xem xét trong quá trình tiêu chuẩn hóa trong tương lai.

a) Phạm vi: Tiêu chuẩn trong tương lai cần làm rõ phạm vi áp dụng của nó, tức là nó phải được giới hạn trong vấn đề dòng điện tiếp xúc liên quan đến hiệu ứng gián tiếp của việc phơi nhiễm lên người trong trường điện từ và loại trừ các vấn đề về an toàn điện. Ngoài ra, cần nêu rõ rằng chỉ đề cập đến dòng điện tiếp xúc ở trạng thái ổn định như trong hướng dẫn quốc tế về EMF và không bao gồm phóng tia lửa điện.

b) Phương pháp đo dòng điện tiếp xúc: Tiêu chuẩn trong tương lai cần quy định rõ ràng (các) phương pháp đo dùng cho dòng điện tiếp xúc bao gồm:

- tham số cần đo (dòng điện hoặc điện áp hở mạch);

- thiết lập thử nghiệm;

- mạch điện tương đương-người;

...

...

...

- quy định kỹ thuật về diện tích tiếp xúc;

- điều kiện nối đất;

- quy định kỹ thuật của thiết bị đo được sử dụng trong phép đo.

Phụ lục A

(tham khảo)

Giới hạn dòng điện tiếp xúc trong các hướng dẫn quốc tế về EMF

Hai hướng dẫn quốc tế về EMF chính về giới hạn dòng điện tiếp xúc gây ra bởi phơi nhiễm trong trường điện, trường từ và trường điện từ. Đó là các hướng dẫn được công bố bởi ICNIRP (Ủy ban quốc tế về bảo vệ bức xạ không ion hóa) [1], [2] và các tiêu chuẩn về EMF được công bố bởi IEEE (Hội kỹ sư điện và điện tử) [3], [4].

Các giá trị giới hạn được áp dụng cho dòng điện tiếp xúc ở trạng thái ổn định (liên tục) được biểu diễn trong Bảng A.1 của ICNIRP (mức tham chiếu) và trong Bảng A.2 của IEEE (MPE: phơi nhiễm tối đa cho phép. Cơ sở lý luận cơ bản để giới hạn dòng điện tiếp xúc đối với các tần số lên đến 110 MHz cho hai loại phơi nhiễm được giả định (môi trường công chúng và môi trường nghề nghiệp/được kiểm soát) là như nhau, mặc dù có chút khác biệt về giá trị giới hạn giữa chúng.

...

...

...

Đặc tính phơi nhiễm

Dải tần số

Dòng điện tiếp xúc tối đa

(mA)

Phơi nhiễm nghề nghiệp

đến 2,5 kHz

1,0

2,5 kHz đến 100 kHz

...

...

...

100 kHz đến 110 MHz

40

Phơi nhiễm công chúng

đến 2,5 kHz

0,5

2,5 kHz đến 100 kHz

0,2ƒ

...

...

...

100 kHz đến 110 MHz

20

CHÚ THÍCH: ƒ là tần số, tính bằng kilôhéc.

Bảng A.2 - Mức phơi nhiễm tối đa cho phép (MPE) của dòng điện tiếp xúc trong tiêu chuẩn an toàn IEEE [3], [4]

Điều kiện

Dải tần số

Mức tác động

Môi trường được kiểm soát

...

...

...

(mA-RMS)

(mA-RMS)

Tiếp xúc, nắm

0 Hz đến 3 kHz

-

3,0

(diện tích tiếp xúc: 15 cm^2)

3 kHz đến 100 kHz

-

...

...

...

100 kHz đến 110 MHz

-

100

Tiếp xúc, chạm

0 Hz đến 3 kHz

0,5

1,5

(diện tích tiếp xúc: 1 cm^2)

...

...

...

0,167ƒ

0,5ƒ

100 kHz đến 110 MHz

16,7

50

CHÚ THÍCH: ƒ được tính bằng kilôhéc. Thuật ngữ “mức tác động” tương đương với thuật ngữ “công chúng”.

Liên quan đến kiểu tiếp xúc, hướng dẫn của ICNRP giả định “tiếp xúc điểm”, trong khi các tiêu chuẩn của IEEE giả định cả “tiếp xúc chạm” (với diện tích tiếp xúc là 1 cm^2) và “tiếp xúc nắm” (với diện tích tiếp xúc: 15 cm^2, chỉ áp dụng trong môi trường được kiểm soát). Trong tiêu chuẩn IEEE, nêu rõ rằng giới hạn tiếp xúc nắm gắn liền với môi trường được kiểm soát, mà ở đó nhân viên được đào tạo để thực hiện tiếp xúc nắm và tránh tiếp xúc chạm với các vật dẫn có khả năng tiếp xúc gây đau”.

Về thời gian lấy trung bình để xác định sự phù hợp nên các tiêu chuẩn IEEE quy định thời gian là 0,2 s đối với tần số nhỏ hơn 5 MHz và 6 min đối với tần số cao hơn 100 kHz, trong khi hướng dẫn của ICNIRP không quy định rõ ràng về thời gian trung bình.

...

...

...

(A.1)

trong đó

I_n là thành phần dòng điện tiếp xúc tại tần số n, và

I_C,n là mức tham chiếu của dòng điện tiếp xúc tại tần số n (xem Bảng A.1).

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electromagnetic fields (up to 300 GHz), Health Physics, Vol. 74, No. 4, pp. 494-522, 1998

[2] International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, Guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields (1 Hz to 100 kHz), Health Physics, Vol. 99, No. 6, pp. 818-836, 2010

...

...

...

[4] IEEE Std C95.1-2005, IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz

[5] CIGRE Technical Brochure, Issues Related to Spark Discharges, (to be published)

[6] EN 50647:2017, Basic standard for the evaluation of workers' exposure to electric and magnetic fields from equipment and installations for the production, transmission and distribution of electricity

[7] EPRI, Transmission Line Reference Book - 345 kV and Above, 2nd Edition, ed. Palo Alto, California: Electric Power Research Institute, 1982

[8] R.G. Olsen, and K.C. Jaffa, Electromagnetic coupling from power lines and magnetic field safety analysis, IEEE Trans. Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-103, No. 12, pp. 3595-3607, 1984

[9] ITU-T, Directives concerning the protection of telecommunication lines against harmful effects from electric power and electrified railway lines: Volume VI - Danger, damage and disturbance, 2008

[10] TCVN 10900:2015 (IEC 62233:2005), Phương pháp đo trường điện từ của thiết bị gia dụng và thiết bị tương tự liên quan đến phơi nhiễm lên người

[11] IEC TS 62996:2017, Industrial electroheating and electromagnetic processing equipment - Requirements on touch currents, voltages and electric fields from 1 kHz to 6 MHz

[12] T. Sunohara, I. Laakso, C. Kwok Hung, and A. Hirata, Compliance of induced quantities in human model for wireless power transfer system at 10 MHz, Proceedings of 2013 International Symposium on Electromagnetic Theory, pp. 831-833, 2013

...

...

...

[14] IEC 60065:2014, Audio, video and similar electronic apparatus - Safety requirements

[15] IEC 60950-1:2005, Information technology equipment - Safety - Part 1: General requirements

IEC 60950-1:2005/AMD1:2009

IEC 60950-1:2005/AMD2:2013

[16] IEC 60990:2016, Methods of measurement of touch current and protective conductor current

[17] IEC 62368-1:2014, Audio/video, information and communication technology equipment - Part 1: Safety requirements

[18] IEC 60335-1:2010, Household and similar electrical appliances - Safety - Part 1: General requirements

lEC 60335-1:2010/AMD1:2013

IEC 60335-1:2010/AMD2:2016

...

...

...

lEC 60364-4-41:2005/AMD1:2017

[20] IEC TS 60479-1:2005, Effects of current on human beings and livestock - Part 1: General aspects

IEC TS 60479-1:2005/AMD1:2016

[21] IEC TS 60479-2:2017, Effects of current on human beings and livestock - Part 2: Special aspects

[22] IEC 61140:2016, Protection against electric shock - Common aspects for installation and equipment

[23] IEC TS 61201:2007, Use of conventional touch voltage limits - Application guide

[24] IEC 61936-1:2010, Power installations exceeding 1 kV a.c. - Part 1: Common rules

IEC 61936-1:2010/AMD1:2014

[25] IEC 61010-1:2010, Safety requirements for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use - Part 1: General requirements

...

...

...

IEC 60601-1:2005/AMD1:2012

[27] IEEE Std C95.3.1-2010, IEEE Recommended Practice for Measurements and Computations of Electric, Magnetic and Electromagnetic Fields with Respect to Human Exposure to Such Fields, 0 Hz to 100 kHz

[28] H. Kanai, I. Chatterjee, and O.P. Gandhi, Human body impedance for electromagnetic hazard analysis in the VLF to MF band, IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques, Vol. 32, No. 8, pp. 763-771, 1984

[29] Y. Kamimura, K. Komori, M. Shoji, Y. Yamada, S. Watanabe, and Y. Yamanaka, Human Body Impedance for Contact Current Measurement in Japan, IEICE Trans. Communications, Vol. 88, No. 8, pp. 3263-3268, 2005

[30] IEC 62311:2007, Assessment of electronic and electrical equipment related to human exposure restrictions for electromagnetic fields (0 Hz - 300 GHz)

[31] J.C. Niple, J.P. Daigle, L.E. Zaffanella, T.Sullivan, and R. Kavet, A portable meter for measuring low frequency currents in the human body, Bioelectromagnetics, Vol. 25, No. 5, pp. 369-373, 2004

[32] T.W. Dawson, K. Caputa, M.A. Stuchly, and R. Kavet, Electric fields in the human body resulting from 60-Hz contact currents, IEEE Trans. Biomedical Engineering, Vol. 48, No. 9, pp. 1020-1026, 2001

[33] H. Tarao, H. Kuisti, L. Korpinen, N. Hayashi, and K. Isaka, Effects of tissue conductivity and electrode area on internal electric fields in a numerical human model for ELF contact current exposures, Phys. Med. Biol., Vol. 57, No. 10, pp. 2981-2996, 2012

[34] K.H. Chan, J. Hattori, I. Laakso, A. Hirata, and M. Taki, Computational dosimetry for grounded and ungrounded human models due to contact current, Phys. Med. Biol., Vol. 58, No. 15, pp. 5153-5172, 2013

...

...

...

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Thuật ngữ viết tắt

5  Dòng điện tiếp xúc theo hướng dẫn phơi nhiễm EMF

6  Xem xét để đánh giá dòng điện tiếp xúc

...

...

...

6.2  Tình huống giả định về phơi nhiễm lên người với dòng điện tiếp xúc

6.3  Các phương pháp đo dòng điện tiếp xúc được sử dụng trong các tiêu chuẩn an toàn điện

6.4  Phương pháp đề xuất để đo dòng điện tiếp xúc

7  Xem xét tiêu chuẩn hóa phương pháp đánh giá dòng điện tiếp xúc

Phụ lục A (tham khảo) - Giới hạn dòng điện tiếp xúc trong các hướng dẫn quốc tế về EMF

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] Các con số trong ngoặc vuông chỉ dẫn đến Thư mục tài liệu tham khảo.