觸電-漏電-如何發生與預防

大家或多或少一定有 觸電 的經驗，這次阿信助教要來告訴大家觸電發生的原因，以及要如何預防，真心希望別再有人觸電。

一般家裡常見到的三孔插座，短孔是110V火線，長孔是0V中性線，圓孔則是0V地線。至於中性線與地線的差別，請參考這篇三孔插座-兩孔插座-中性線與地線差在哪裡，這次我還拍了影片來助陣。

火線與中性線-容易理解的 觸電

觸電最根本的原因，就是人體橫跨在火線110V與中性線0V之間，被當成了負載。如下圖，一手摸火線、一手摸中性線，電流從火線進來，大量電流直接穿過人體，最後再從中性線回到電源，不死也半條命，這個原理大家應該都不陌生。

你一定有看到我還故意畫了一個木板給老兄站著，因為我要讓問題單純化，至於把木板拿掉的情況，我把它列為第三種情況，後面還會為大家說明。

火線與地線- 似懂非懂的 觸電

第二種情況，如下圖直接觸碰火線與地線，下場也是很淒慘，雖然說地線是漏電的安全措施，但地線不是拿來這樣用的，那地線要怎麼用? 我在後面也有說明。

以上圖來說，黃色的電流會沿著火線經過人體，從插座的地線回去，由於地線與中性線在電源端是相接的，所以電流最後還是會從中性線回到電源。因為一般人對於地線了解有限，所以我形容這是似懂非懂的觸電。

火線與大地-莫名其妙的 觸電

第三種情況就是赤腳站在大地摸火線，如下圖，這時電流會穿過人體人體進入大地，由於電源端的中性線也有接地，因此穿過大地的電流會從電源端的地線回到中性線，形成電流迴路。

可能有人會問，電流進入大地之後是怎麼找到路回到電源端? 其實它不用找，因為電源端只要能從大地抽出與火線相等的電流就可以了，宏觀的看起來，就好像大地是一根導線一樣。至於回收的電流是不是當初送出去的電流，並不重要。

由於赤腳的情況大都發生在住家，因此若家用電器發生漏電，地板又是洗石子地或水泥地，就會被電到。由於是在住家發生，通常就會被電得莫名其妙。

以上就是觸電的基本原理，所有的觸電都不出這三種情況。

安全第一-別忽略風險

可能有人會覺得前面這幾個例子很瞎，怎麼會有人會觸碰火線? 他們是頭殼壞去了嗎? 確實，沒有人會想去摸火線，但如果是在電線裸露的場合， 例如安裝插座、電燈的時候，就很容易不小心碰到火線，所以不是人故意去摸電線，而是不小心就可能摸到，因此施工一定要謹慎。

尤其是安裝作業久了，心防容易鬆懈，為了貪圖一時方便，就容易出事。例如我曾遇過抽水馬達要送修幾天，因此師傅需要先把馬達的電源線移除，但留下來的電源線卻沒有用膠帶纒起來，理由是開關箱的斷路器是OFF的。

聽起來很有道理，但他怎麼能把自己責任該做的防火牆，推給前一個防火牆，這樣原本有2道防護，就變成只有一道防護，我想他可能認為大樓的蓄水池不會有人進進出出，所以做出這種藝高人膽大的決定。

不巧的是當時正逢大樓的揚水系統不穩定，故障時剛好會有人進出蓄水池來做手動啟動，而他所留下來的裸線剛好就在開關箱旁邊，若有人誤把抽水馬達開關當作揚水系統開關Turn ON，這不就非常容易觸電? 當時我馬上請他用膠帶把裸線包起來，即便無熔絲開關已經OFF，這是一種風險概念。

千萬別高估自己的風險承受能力，電到自己最後總是家人受害，電到別人時除了無止盡的訴訟之外，最後一樣還是家人受害，俗話說淹死的大部分是會游泳的，就是這個道理。所以一定要有風險概念，施工記得穿鞋子、長褲與長袖，電線該包起來的就包起來。

漏電-完美偽裝的火線

關於摸火線這種事情，雖然平常不會這麼容易發生，但另外有一種情況會讓你在不知情的狀況下摸到火線，稱為漏電。所謂漏電就是電器內的電源電路，不小心與金屬機殼觸碰，造成機殼帶電的現象。

如下圖，電路板與金屬外殼若距離過近，配上日積月累的灰塵與水氣，就會讓金屬外殼帶電，別小看灰塵，我遇過累積大約0.5cm厚的灰塵；另外受擠壓的電線，總有一天塑膠外皮會被搓掉，裡面的裸線會露出，直接與金屬外殼接觸；再來是電源模組安裝時，沒把電線整理好，留了一點點銅絲在外面晃，萬一碰到金屬外殼(例如展示架)，哪個倒楣鬼摸到了就會觸電。

漏電不見得會觸電

新聞上曾經看到的路燈觸電、百貨專櫃觸電、體育館的座位觸電，都是漏電造成，但妙的是並不是每個人都會被電到，為什麼呢? 這就要讓我來好好說明一下。

出個題目考考大家，如下圖，這位老兄摸到漏電的電器外殼是否會馬上觸電? 那可不一定喔，如果他赤腳踩在水泥地或泥土地上，他摸下去的那一瞬間確實電流馬上會通過人體，如下圖所示，此時他眼前絕對會閃過人生跑馬燈，非死即傷。

因為泥土地在與人體的接觸面很大的情況之下，其實是可以當作電阻導電的，雖然它還稱不上導體，但赤腳在大地上摸到漏電裝置，是絕對會觸電的。

但有一種情況它不會觸電，若他有穿鞋子，由於現在的鞋底幾乎都是橡膠做的，所以不會通電流，就不會觸電。這就造成有些人會觸電，有些人不會觸電的情況。這也是漏電難以察覺的主要原因，因為前面一堆人都有穿鞋，大家摸到都沒事，所以漏電沒有被發現，偏偏剛好這位老兄只因腳癢脫鞋抓抓腳，就觸電了。

再來有些情況是穿鞋也沒用，因為有些人雖然有穿鞋，但他穿著短褲扶著漏電裝置跪下來找東西，雖然電流無法從腳流出去，卻反而是從膝蓋出去，結果論來說最後也是觸電。

為了避免這種情況發生，所有具金屬外殼的電器都要接地，它的目的就是要讓下圖的漏電流透過地線流到大地，才不會流過人體。

你可能會問，電流又不長眼，它哪裡知道誰是地線，誰是人體? 其實這就是自然現象，和水往低處流、柿子挑軟的吃意思是一樣的，電流會找電阻低的地方竄。

我把上面的場景圖換成等效電路圖大家可能就比較清楚。如下圖，左邊的線是電源110V、右邊的線是電器金屬外殼Metal housing、下方是大地Ground。

原先電源110V與金屬外殼是沒有接觸的，也就是上圖虛線圈起來的地方是空的，就是斷路的意思。但由於可能雜物掉進機殼內，例如螺絲釘、灰塵、老鼠之類的掉在裡面，讓電源與金屬外殼有接觸管道出現，也就是虛線圈起來的地方短路了，如此一來電路右方的機殼就會帶電壓。

若此時機殼有做接地，由於接地電阻很小，我先假設是10 ohm，相較於人體10K ohm的電阻小非常多，因此絕大部分的電流會通過接地路徑。注意! 我是說絕大部分的電流，不是說全部，因為接地電阻畢竟不是0 ohm，這就表示仍會有微小的電流經過人體，只要低於人可以感知的範圍，就不算觸電。類似的案例我也寫在這裡避免觸電-接地要短路-人體要絕緣-到底是該短路還是絕緣。

當然，要有這種防護效果的前提是，你的接地工程必須要做得很確實才行，如果接地工程沒做好讓接地電阻很高，假設剛好高到跟人體的電阻相同，那就表示電流各分一半，也沒好到哪去，一樣會觸電。

若社區的總電箱有把中性線與地線短接在一起，防護效果會更好，因為那是電線直接短接，各位可以參考這篇 三孔插座-兩孔插座-中性線與地線差在哪裡 。但以社區和台電之間的電網來說，接地工程仍然是需要的。

短路都是110V的迷思

看到這裡可能有些人會很認真的去計算上圖中10k ohm人體的電流，他很快地發現，沒有10 ohm地線的話，電流是110V/10k ohm=11mA；有接10 ohm地線的話，漏電的接觸點依舊在那裏，電流應該還是110V/10k ohm=11mA，這樣說來那條地線是裝辛酸的嗎? 來我跟你說，這是很典型的拿完美理論想來套用現實的情況，於是就會發生認知落差，開始讓你對理論失去信心，並且還可能產生偏見，例如”理論都沒用，都不符現實狀況”，有這種症狀的人，就好好看我下面的說明。

圖中紅色虛線圈起來的漏電的接觸點，我們不能當它是0 ohm的短路，因為實際的漏電接觸點，一定會有一些電阻, 也許是1k ohm，或者是100 ohm，因為這個點本來就不是設計要拿來路的，它本來就是開路，它會變成俗稱的短路一定是某種日積月累的現象造成，然後慢慢的從開路的高電阻往低電阻移動，原因可能是油汙、灰塵或金屬切邊割傷，這種情況所造成的短路通常會帶有很大的電阻，因為油汙灰塵本來就是高電阻，是因為空氣中的水氣讓它有離子的流動，碰到電源之後產生短路現象；如果是金屬切邊割傷電線導致短路，當它形成短路的第一時間，接觸面積是很小的, 所以根據電阻定律，此時的接觸電阻會很大。

所以認真講起來, 這種日積月累的短路現象不應該叫做短路，嚴格來說應該要稱為串接一個電阻，姑且稱為R3如上圖，也就是上圖的紅色虛線處。從這個觀點出發的話，你就會得到完全不同的結論，假設R3是100 ohm, 那麼R3右邊的10 ohm地線與10k ohm的人體，並聯起來幾乎就是10 ohm了，我想這應該沒問題。根據分壓定理，R3的右邊的電壓, 會因為10 ohm接地線的存在，被急遽的拉到很低, 也就是10/(100+10)=1/11比例的電壓，以110V來算的話，人體就是接觸到10V，因此保護了那個10K ohm的人。

所以那個10k ohm的人嚴格來說，並不是沒有被電到，只是因為有地線存在，電流不夠大所以電不死他，或許他本人也沒太大感覺；但那個接地線就不同了，它必須要能在漏電時承受這些電流，最好能撐到漏電斷路器跳開，有些漏電現象嚴重到會把接地線燒斷，這種情況的話剛才那位10k ohm的人就變成倒楣鬼了，相信看到這裡各位應該就都懂了。

那漏電接觸點難道都是高電阻，沒有低電阻嗎? 由於漏電接觸點原先是絕緣，只是由於種種原因，慢慢降低它的電阻，當它低到某個程度應該就會燒起來了，它畢竟不是導體，燒完之後它又會回復成開路，因為燒光了。所以我實在想不出有甚麼情況會產生R3=0 ohm的漏電接觸點，除非是有人故意把電源跟地線用螺絲硬鎖在一起，這種情況基本上從電源端到地線，整段的電線就看哪邊比較細，那邊就會先燒掉，因為它等於是保險絲的概念。

電源關閉仍被電到? Why?

相信不少人有這種經驗，換電燈時即便開關已經OFF，但仍被燈座電到，那是因為開關安裝在中性線的關係，被電到的狀況屬於前述的 火線-大地 之間的觸電。

如上圖第一個迴路，正常來說開關應該要安裝在110V火線，如此Turn off的時候燈座才會完全沒有電壓，即便中性線Neutral與燈座連接著，但它的電壓是0V，因此是安全的。

而上圖第二個迴路，若工程人員把開關安裝在中性線上，雖然燈泡仍可正常運作，但安全性則大打折扣，由於火線永遠接著燈座，因此燈座永遠會帶電。只要住戶赤腳踩在大地上摸到燈座，一定會觸電，因為開關切的根本不是火線。

接下來還有水中觸電、高壓電觸電，還有關車門的靜電觸電，我會在另外的文章中說明。

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