您工作場所的電氣設備及線路接地有效嗎

接地(ground,earth)一般指的是在電力系統、電氣設備、設施、裝置的定點與地面之間做的連接,用以確保在任何時候均能即時釋放電能而不發生危險。此接地點相對於電路中其他位置之電壓為零,可作為測量系統電壓的基準。 當電力系統的其中一點與大地相接,造成該點與大地同為 0 V,稱為系統接地,主要目的為使電力設備因電壓差距造成電流流動,進而驅動設備運轉。一般最常見的系統接地方式,就是將中性線接地(如下圖1),因此中性線在變壓器二次側的電位會是 0 V,任何站在大地上的人觸摸到中性線都是安全的。電氣系統之接地方式應能抑制由雷擊、線路突波,或意外接觸較高電壓線路所引起之異常電壓,且可穩定正常運轉時之對地電壓。


圖片來源:科技創新實作社群網站
圖1 系統接地與設備接地示意圖

參考「用戶用電設備裝置規則」,各類接地電極系統之裝設方式如下:
一、配電箱箱體與框架屬金屬製成者,應連結牢固,並予以接地。配電箱配裝非 金屬管路或電纜時,供作個別接地導線連接用之接地端子板,應確實固定在 配電箱內。接地端子板應與金屬箱體及框架連接,否則應與此配電箱電源之 設備接地導線連接(如下圖2)。
二、安裝棒狀及管狀接地電極者,與土壤接觸長度應至少二.四公尺,並應垂直 釘沒於地面下一公尺以上,在底部碰到岩石者,接地電極下鑽斜角不得超過 垂直四五度。若斜角超過四五度時,接地電極埋設深度應在地面下至少一. 五公尺(如下圖3)。
三、板狀接地電極埋設深度應在地面下至少一.五公尺。


圖片來源:勞動部職業安全衛生署
圖2 電器開關箱內之系統接地端子


圖片來源:維基百科
圖3 棒狀接地裝置

電力系統若確實接地,可將系統中過多之電荷排除,例如因為摩擦產生之靜電或雷擊產生之大量電荷等,避免電力系統及設備因過負載而受損,但並不能完全避免勞工感電危害。
當設備非帶電金屬外殼或線路之絕緣層劣化、受損,可能導致電流短路通過非帶電金屬部位,此時工作人員若不慎觸碰到非帶電金屬部位,且無適穿著絕緣手套、絕緣安全鞋等感電防護裝備,電流就會直接通過工作人員身體進入地面,造成人員感電。因此,除了電力系統需接地外,電氣設備之非帶電金屬部位也應該有接地,將設備電路短路時產生之故障電流(fault current)導入大地,避免人員觸電危險,關於設備接地原理示意可參考如下圖4。


圖片來源:高雄市勞動檢查處
圖4 設備接地人體保護示意圖

然而,設備外殼並非有接地就一定安全,若作業勞工直接接觸接地線本體、或接地電流並未完全自接地線導入地面、或故障電流值不足以觸發無熔絲開關關閉電路,皆可能出現有部分電流通過勞工身體之情形,並依通過電流大小造成不同之傷害(一般人體能承受最大電流約為 0.2 A)。
最建議採取之措施為將系統與設備共同接地,並設置高敏感度、高速型之漏電斷路器。漏電斷路器之作動原理可參考如圖5所示,電器接往電源之兩條線路之電流量在正常時應相同,如圖5中的I1 = I2,當漏電情形發生時,電流透過故障點傳至人體,並通往大地,該電流為 I3,亦即I1 - I2,此時電驛感應 I1 與 I2 間有差異,當此差異造成之訊號(或感應電流)之強度足以使電驛發生跳脫動作時,即使電源造成斷路而達保護人體之作用。
感電危害在歷年職災統計中雖然並非比例最高之類別,但其造成之損傷往往相當嚴重,因此,工作場所在設置電氣設備或電路系統時,必須審慎評估用電所造成的風險,並針對所有可能的短路、故障及人員感電情形作好最完善的防護。


圖片來源:勞動部職業安全衛生署
圖5 漏電斷路器原理示意圖

按:李浩,中華民國工業安全衛生協會安全與環保技術服務處專案經理。
參考文獻
1. 高雄市政府勞工局勞動檢查處,淺談接地與漏電斷路器作用原理。
2. 高雄市政府勞工局勞動檢查處,電氣作業安全指引