步間電壓 真要命-高壓電線掉落如何保命

挖土機、吊車不慎碰到高壓電，或是高壓電線剛好掉落在你附近的地面上甚至你的引擎蓋，該怎麼辦? 這時候千萬不要急著開車門想拔腿就跑，因為你跨出去的那一步很可能讓你一命嗚呼! 是的，那一步之間的 步間電壓 就足以電死人。

你正坐在高壓電上

相信大家都聽過小鳥停在電線上不會被電死的道理吧，因為鳥兒雙腳站的地方是同一根導線，而且金屬的電阻幾乎為零，所以雙腳間的電位差為零，因此鳥兒很安全。若吊車的吊臂不慎碰到高壓電，那麼吊車駕駛的處境就跟小鳥一樣，因為吊車的結構體都是金屬做的，駕駛等同於坐在高壓電線上，只要人不出來，基本上是安全的。

但是若有其他因素造成吊車駕駛必須離開駕駛艙，那這時一定要注意，打開車門要踩出第一步時，千萬不要一手扶車門，一腳踩輪胎或地面，因為輪胎或地面都有電阻，會形成電位差，腳這一踩就觸電了。

離開時一定要雙腳踩在車門邊緣，以立定跳遠的方式往外跳，到達地面之後則以吊車為圓心，雙腳併攏以小碎步的方式往外圈的同心圓移動。

步間電壓 會觸電

一旦到了地面，絕對不要邁開大步的奔跑，因為你身後有個上萬伏特的高壓電，正透過吊車瘋狂的往地面放電，吊車正下方的土地電壓最高，以同心圓的方式越往外圈電壓會急遽將低。

偏偏你現在在圓心附近，只要在地上跨一步很有可能就是幾千伏特的差距，這種跨一步距離的電壓，就稱為步間電壓Step voltage。若吊車是用履帶行走，金屬履帶與地面有更大的接觸面積，步間電壓會更大。

我來做個模擬會更清楚，假設台鐵的25萬伏特高壓電掉在吊車上，而吊車的下半部是半徑為a的半圓形金屬，而且半圓形是埋在地面，設定跨一步的距離為50cm，我們來看看在不同距離的步間電壓會有甚麼變化。當然，我知道沒有吊車的下半身是半圓型的，我這樣設定是為了方便計算，只是要舉個例子看趨勢而已，大家就不要太計較。

距離高壓落點的50cm處，步間電壓是驚人的3500V，若移動到10m處，步間電壓急遽下降到229V，這樣應該很有感覺吧，至於裡面的公式怎麼來的，我是利用半球形導體的地電阻算法，取步間電阻來計算壓差，詳情請參考這篇地電阻-接地測量-原來是這麼回事。

但要如何往外圈的同心圓移動呢? 為了避免觸電，你必須要小碎步的往前走，走得越遠步間電壓就會降低，當你發現把步伐慢慢拉開的同時，腳底不會有麻麻的感覺，表示你逃出生天了。

當然有人說可以用殭屍跳從內圈跳到外圈，理論上是沒錯，但…在這麼緊張的情況下，萬一跳得太用力讓身體往前傾造成下意識的跨出步伐以維持平衡，在那一瞬間…你就掛了，個人認為小碎步還是比較實際一些。

步間電壓 會出現在市電嗎?

那為何一般的市電110V掉落在地上似乎沒有人在討論步間電壓，難道步間電壓不會出現在110V嗎? 答案是會，只是你沒感覺。

任何把電源插到地上的舉動，都會形成往外遞減的電壓，而且任何物體都有電阻，在落點附近一定會形成步間電壓。只是若110V的火線掉在地上，高壓區非常小，大概只有落點附近的螞蟻能感受到屬於它自己的步間電壓，而且落下的火線若只是碰到土壤，螞蟻還不見得有感覺，因為電線與地面的接觸面積不大。除非它剛好落在一片躺在土壤的金屬上，透過金屬增加與土壤的接觸面接，那螞蟻可能才有感覺，但這我沒做過實驗只是講講而已。

以人來說，伸手可及的長度隨便都是50cm以上，在這個距離早就沒有電壓差了，所以110V火線掉在地上，雖然嚴格來說確實是有步間電壓存在，但是它很小，小到你沒感覺。

大地的電阻不是零?

從前面的討論可以知道，就是因為大地的電阻導致步間電壓的存在，可是…. 以前課本都告訴我們地球是個大型導體，甚至以大地為參考零電位，一些電器用品的金屬外殼還會有個螺絲讓你鎖地線。如果大地是導體，電阻應該是零，走在地面上的人應該就跟停在電線上的小鳥一樣安全才對，高壓電線掉落理當不會有步間電壓產生啊，這是怎麼回事?

事實上，課本講的也對也不對，要看你是甚麼課本。如果是靜電學，它可能只跟你說地球是個超級電容，地面上所有的電路都是以它為參考基準，所以稱為接地，後面就沒了；如果是電路學，它會告訴你在電路圖上只要是接地符號，就是接到電路板上的接地層，所以這些接地符號都是連在一起的，用電錶測量也確實是短路的狀態，後面也沒多講了，相關的細節各位可以參考這篇赤腳踩地面 算接地嗎。

只有當你看的課本是工業電子學的時候，它才會告訴你甚麼是步間電壓。因為靜電學告訴你的是基本概念，電路學目的是要讓你會設計單一電路，而工業電子則需要考慮不同設備在地面上各個地方安裝時，彼此的交互作用。

若使用單一電路的概念，你會認為所有的接地點都是短路接在一起的，在PCB板上面確實是這個樣子，但兩種設備放在大地上，若仍然以單一電路的概念來解釋，就會出問題。例如你會以為兩個接地棒插在土裡的時候，彼此之間的電阻值應該為零，實際上卻發現可能是好幾十歐姆。

所以不同領域的課本，觀察的面向不同，強調的重點當然就不同。

宏觀

把地球當作導體，在宏觀的看法上是正確的，例如一公里外的高壓電掉落在地面上，對於站在地面的你來說是不會有任何感覺的，因為隨著電流在土壤內擴散傳導，截面積越來越大，土壤顆粒之間的接觸面積就越來越多，增加了電流傳導的路徑，電阻當然就越來越低，你就像站在電線上的小鳥一樣。

以這個角度來看的話，靜電學沒說錯，因為地球體積超級大，它就是個超級電容，任何電流都能吃進去，當然能夠視為導體，它是以地球視角來討論，所以它是宏觀看法。

微觀

但是對於倒楣的吊車駕駛來說，可不是這麼一回事，他就剛好在觸電的圓心，相對於地球的體積，他只能算是以微觀的角度來看待這件事情。擺在他面前的是該如何逃出那方圓10公尺的範圍，此時的地面可不是甚麼導體，那可是扎扎實實的電阻，這會造成同心圓之間存在電壓差。

而越外圈的地電阻就越來越小，因為面積夠大，只要面積夠大，連石頭都能導電，就算你不用電阻率的公式，光用電阻並聯的想法，大概也能想像得到大面積能造成低電阻的趨勢。

由於建築物內的高壓電、動力馬達、各種設備都不是存在一般的電路板上，而是需要與建築或大地一起考量，這就是工業電子要探討對象。

當然，不同領域的課本要探討的對象不同，若你已經了解這些差異，你反而會知道這些知識最後其實是相通的。例如，只要把剛剛高壓落點的地電阻考慮進來，那麼就能以電路學的角度來看待步間電壓了。

所以剛剛我說課本也對也不對，是因為宏觀的現象不能直接拿來解釋微觀，它中間會有一個漸進過程，這個過程若瞭解，你就知道這些學問之間是相通的了。

相關文章

What Is Step and Touch Potential and Reducing Resistance To Ground?
地電阻-接地測量-原來是這麼回事
赤腳踩地面 算接地嗎
地球 是導體嗎? 它是石頭和土做的-如何當接地
高壓電-灌爆人行道-吊車作業如何避免觸電-69KV驚魂記