論電熱水器漏電原因及安全保護(hù)措施

　　摘要：值《國家標(biāo)準(zhǔn)GB20044-2005：電氣附件——家用和類似用途的不帶過電流保護(hù)的移動(dòng)式剩余電流裝置（PRCD）》正式頒布的機(jī)會(huì)，本文就電熱水器所發(fā)生的各種各樣與電有關(guān)的電氣火災(zāi)、觸電傷亡事故作詳細(xì)的科學(xué)的分析，希望能澄清目前流行的比較普遍的一些錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，并提出如何進(jìn)行安全防范的方案。

　　隨著電熱水器日益普及，與電有關(guān)的大小事故也陸續(xù)增多，其中有不少事故令人比較困擾，經(jīng)檢測電熱水器各項(xiàng)安全指標(biāo)都是正常的，配套的漏電保護(hù)裝置也沒問題，但事故還是發(fā)生了，而且通常都是比較大的電氣火災(zāi)、觸電傷亡事故。人們發(fā)現(xiàn)熱水器著火往往都是電源線中的黃綠保護(hù)線（俗稱地線）先起火，也有與自來水管相連的鋁塑復(fù)合管被燒至熔化，也發(fā)生過帶蛇皮金屬管的噴淋軟管因?yàn)榇钤谧詠硭苌弦脖粺鄣陌咐诎偎疾唤獾那闆r下，便有人提出了“地線帶電”“自來水管帶電”等的說法，后來就把這些歸納為“環(huán)境帶電”，直至今天，這種錯(cuò)誤的判斷仍然廣泛流傳在熱水器行業(yè)。

　　眾所周知，地線和自來水管進(jìn)入家庭遠(yuǎn)比電熱水器早得多，從未聽說過有問題，這是因?yàn)榈鼐€和自來水管都是與電網(wǎng)毫不相干的獨(dú)立的系統(tǒng)，地線是每幢樓宇在建筑時(shí)按規(guī)定設(shè)置，它和自來水管都是埋在地下與大地相連，是不可能有電流出來的，而大地永遠(yuǎn)是零電壓，因此地線和自來水管也永遠(yuǎn)都保持低電壓，由于地線的安裝是有嚴(yán)格的要求，必須保證其對(duì)地電阻是很小的，所以地線被長期用作用電安全的間接接觸保護(hù)中的一種行之有效的最基本的方法，而自來水管因?yàn)樗鼘?duì)地電阻比較大不可以用來代替地線，所以說因?yàn)榈鼐€帶電、自來水管（甚至有說自來水）帶電而引發(fā)事故是無根據(jù)的。

　　我們不妨把電熱水器與電有關(guān)的事故分為兩大類，一類是由于電熱水器本身故障引起的，一類是非電熱水器故障引起的。前者大家都清楚，這類故障接地保護(hù)和漏電保護(hù)裝置保護(hù)都能防范事故的發(fā)生，本文就不再論述。

　　以下我們一起來分析非電熱水器故障引起的事故成因及防范措施：

　　一、用戶電源插座接線不規(guī)范存在隱患

　　海爾今年四月份在全國范圍內(nèi)進(jìn)行了一次大規(guī)模用戶用電環(huán)境調(diào)研活動(dòng)，每個(gè)地區(qū)隨機(jī)抽樣100～500個(gè)用戶為調(diào)研對(duì)象，用電源檢測儀檢查他們的電源插座。以南昌地區(qū)為例，抽查328家發(fā)現(xiàn)，存在用電隱患的有地線帶電42戶占12.8%，無地線的175戶占53.35%，其余插座帶電4戶，線路老化7戶，接線頭松動(dòng)2戶，相、零接反18戶。

　　由此可見，要保障用戶安全，防范的第一步是檢查好用戶的電源插座，有隱患的要及時(shí)整改，對(duì)沒有地線的，因?yàn)槭チ碎g接接觸保護(hù)，那就應(yīng)當(dāng)加上漏電保護(hù)裝置。

　　二、用戶插座內(nèi)的保護(hù)措施為TN-C系統(tǒng)

　　單相電源的保護(hù)系統(tǒng)分為TT系統(tǒng)和TN-C系統(tǒng)兩類（圖一），其中TT系統(tǒng)的保護(hù)導(dǎo)線（PE線）是直接接至大地，與供電網(wǎng)絡(luò)上本身的接地（N極）電氣上是無關(guān)的，這才是正式的地線，而TN-C系統(tǒng)則是利用供電網(wǎng)絡(luò)中的接地點(diǎn)（N極）來兼作保護(hù)措施，這是因?yàn)樵诠╇娋W(wǎng)絡(luò)里N極最終也是接至大地，在供電系統(tǒng)正常情況下基本上是零電壓的緣故，這種保護(hù)措施又稱為接零保護(hù)，在這種方式下的保護(hù)導(dǎo)線不能稱為PE線，正確的應(yīng)叫PEN線。

　　1、供電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，N極電壓為零，但當(dāng)供電系統(tǒng)三相間各相失去平衡時(shí)，作為中性線的N極就會(huì)出現(xiàn)較高的對(duì)地電壓，采用接零保護(hù)系統(tǒng)中的PEN線也同時(shí)出現(xiàn)相同的異常電壓，當(dāng)電熱水器與自來水管之間是采用可導(dǎo)電的管道（例如：金屬水管、帶金屬蛇皮的軟管、鋁塑復(fù)合管）來連接時(shí)，就形成了一條低阻通道，異常電壓經(jīng)電纜中的黃綠芯線對(duì)地短路，這時(shí)所產(chǎn)生的短路電流是非常大的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該芯線載流能力，瞬間就會(huì)令電熱著火，甚至蛇皮軟管、鋁塑復(fù)合管都會(huì)被燒融，這種情況在一些供電網(wǎng)絡(luò)不是很先進(jìn)的地區(qū)是時(shí)有發(fā)生的，一旦出現(xiàn)這種情況供電系統(tǒng)多數(shù)都能斷電（缺相保護(hù)），然而僅僅這一瞬間就足以讓熱水器著火。

　　2、在接零保護(hù)系統(tǒng)下，一旦電熱水器是用了導(dǎo)電的管道與自來水管連接，電熱水器電纜線中的黃綠芯線是會(huì)有電流出現(xiàn)的，參見圖二的其等效電路，由電路圖可見很清楚地看到，本來經(jīng)N極流回電網(wǎng)的總電流，在A點(diǎn)位置上被分流，經(jīng)電熱水器電纜的黃綠芯線、內(nèi)膽、水管流向大地，倘若用戶總的電流比較大，分流到黃綠芯線的電流大于它的載流能力，就有可能引起電線著火，由于N極的電壓是非常低的，對(duì)人身不會(huì)造成任何傷害，與上一種情況不同，前者因電網(wǎng)各相不平衡，N極對(duì)地有比較高的電壓，產(chǎn)生的電流是非常大的短路電流，而在這種情況下流過的黃綠線的電流并非短路電流，它是不會(huì)超過用戶的總電流，通常不到總電流的一半。

　　由此可見在TN-C系統(tǒng)下出現(xiàn)的黃綠線帶電或所謂的水管帶電，實(shí)際上也是從插座中來的。在地線未著火前，這種非熱水器故障引起的漏電事故，對(duì)人身一般不會(huì)構(gòu)成什么危險(xiǎn)，除非三相嚴(yán)重失平衡，N極電壓超過安全電壓，但這也是極為偶然和瞬間即逝的，不過一旦電線著火，除了會(huì)造成電氣火災(zāi)還會(huì)造成相零、相地短路釀成大的觸電傷亡事故。

　　要防范TN-C系統(tǒng)下的這類事故，是非常容易的，只要不用可以導(dǎo)電的管道來連接自來水管和觸及各種埋在地下的金屬管網(wǎng)（例如煤氣管道），利用一小段絕緣膠管中的水電阻就可以防范。實(shí)際上除非三相嚴(yán)重失衡，在N極出現(xiàn)瞬間的高電壓的情況外，熱水器上的所有可導(dǎo)電的金屬部件也僅僅是低電壓，根本不會(huì)給人身造成任何危害，需要做的僅僅是不能讓經(jīng)過黃綠線的分流電流過大，其實(shí)只要有1K電阻串聯(lián)在這回路之間，分流過來的電流也就不足總電流的千分之一，而要產(chǎn)生1K阻值，按照一般水管的直徑，僅要幾公分的水柱就已經(jīng)足夠，佛山新基德所生產(chǎn)的“神奇小子”足可以應(yīng)付這類事故，

　　由于這種措施只是限制經(jīng)黃綠芯線流過的電流，一旦N極的意外電壓過高，當(dāng)人觸及電熱水器的導(dǎo)電部件仍然有可能發(fā)生事故的。

　　三、由類似短路等原因造成插座內(nèi)地極帶電是最危險(xiǎn)的非電熱水器故障事故

　　插座地極帶電通常有兩種原因，一種是接線不規(guī)范，地極接的并非正式地線，極端的錯(cuò)誤是把相線接至地極上，另外最常見的是插頭插座接觸不良，在大電流長時(shí)間情況下會(huì)產(chǎn)生極高的溫升把插頭、插座燒爛導(dǎo)致相、地之間短路。引起接觸不良的原因有：⑴、冒牌劣質(zhì)插座，這類插座有不少是用鐵片表面鍍銅來做的，往往是觸電死亡事故的罪魁禍?zhǔn)住＂?、插、拔過于頻繁，令插座導(dǎo)電銅片疲勞、變形、導(dǎo)致接觸不良。⑶、插頭三只插銷變形，插頭三只插銷一定要垂直，角度一定要正確(需能過內(nèi)、外量規(guī))，一旦變形接觸面就大幅減少，而且還會(huì)損壞插座。⑷、使用萬用插座，由于這類插座要適應(yīng)各種規(guī)格，圓的、方的、扁的，尺寸又完全不同的插頭，因此它與插頭的接觸實(shí)際只是線接觸，接觸面過小導(dǎo)電能力就大大下降(所以電熱水器最忌使用萬用插座)。

　　這種情況一旦發(fā)生，往往都是致命的，它會(huì)讓電熱水器所有導(dǎo)電部件帶有220V高電壓，所以它是所有故障中最危險(xiǎn)的一種故障，與電熱水器本身是否有故障完全無關(guān)。

　　要防范這類事故首先是要規(guī)范電源插座，包括正確的接線和選用優(yōu)質(zhì)的有3C認(rèn)證的插座，切勿使用三無產(chǎn)品和萬用插座，此外就是要正確使用，插拔不能太頻密，一旦插座松動(dòng)或插頭銅腳變形必須及時(shí)更換。

　　然而作為電熱水器制造商最好還是選用一種同時(shí)兼有溫度保護(hù)，又能檢測黃綠保護(hù)線上是否有電流的漏電保護(hù)裝置，無論出現(xiàn)電熱水器本身故障還是非電熱水器本身故障引起的事故，就能立即與電源完全分離，相當(dāng)于立即把插頭從插座拔出來那樣，從源頭上切斷了與電的一切聯(lián)系。

　　最新頒布的漏電保護(hù)插頭國家標(biāo)準(zhǔn)GB20044-2005根據(jù)IEC61540：1997有關(guān)條款并結(jié)合到我國一些特殊使用場合的需要規(guī)定了在某些特殊要求的漏電保護(hù)插頭中，允許開閉PE導(dǎo)線，并在新標(biāo)準(zhǔn)的宣貫資料中作了詳細(xì)的解釋，特以熱水器為例論述了開閉導(dǎo)線的必要性和可靠性。

　　佛山新基德生產(chǎn)的專利產(chǎn)品防電閘型全能漏電保護(hù)插頭就是一種既有一般漏電保護(hù)功能，又同時(shí)具備接地保護(hù)、PE導(dǎo)線帶電保護(hù)、插頭溫升過高保護(hù)功能的用電安全保障產(chǎn)品，它足可以應(yīng)付一切與電有關(guān)的事故，而且只要故障未消除，即使強(qiáng)行復(fù)位，也是不會(huì)與電源連接的，為使用者提供了最可靠的保障。

　　另一種事故防范的辦法就是目前宣傳得最廣泛的加強(qiáng)絕緣的方法，這種方法實(shí)際上就是把電熱水器分成兩部分：⑴、儲(chǔ)水用的內(nèi)膽，因?yàn)橐秒姛峁芗訜崤c電有關(guān)，所以仍然按Ⅰ類電器要求一樣帶有地線，內(nèi)膽進(jìn)、出水管通過比較長的塑料絕緣管道來與外界（例如自來水管、混水閥等）連接，⑵、與內(nèi)膽完全絕緣的包括外殼在內(nèi)的所有可觸及的部件，這部分不接地線（與電源無關(guān)），實(shí)際上就是在內(nèi)膽與自來水管網(wǎng)之間加了一對(duì)阻值比較大的電阻（即水電阻），把有可能經(jīng)黃綠芯線到自來水管這部分的分流電流降至最低。再通過加強(qiáng)絕緣的方式，讓用戶觸及不到與電源有聯(lián)系的內(nèi)膽，而外殼等可觸及的部分則完全與電源（包括地線）無關(guān)，這樣無論是電熱水器本身故障還是非熱水器故障造成內(nèi)膽帶電，那怕內(nèi)膽上的電壓再高，用戶也不會(huì)觸及，從而防范事故的發(fā)生，這道理就相當(dāng)于電源線一樣，內(nèi)部雖然是導(dǎo)電的銅絲，但外邊用塑料把它包住，用戶接觸不到導(dǎo)電的銅絲，這也是屬于直接接觸保護(hù)的一種方法，但是由于它不能切斷電源，雖然有聲、光報(bào)警裝置，但仍不能完全保證用戶能及時(shí)發(fā)覺，及時(shí)排除隱患。所以這種方法雖然也能有效防范各類事故的發(fā)生，但是它有可能出現(xiàn)隱患長期存在的情況。

　　因此說要徹底解決電熱水器用電安全就應(yīng)當(dāng)從源頭上抓起，最安全可靠的辦法就是凡與電有關(guān)的故障一旦出現(xiàn)，立即切斷它與電源側(cè)的一切聯(lián)系，而且在故障未排除之前，即使強(qiáng)行也不能恢復(fù)連接。

　　總結(jié)上面的分析，最安全可靠的防范措施是制造商采用防電閘型全能漏電保護(hù)插頭電源連接線，在電熱水器進(jìn)、出水口上加接一對(duì)特殊的連接管件（“神奇小子”），在安裝時(shí)，采用電源檢測儀認(rèn)真對(duì)用戶的電源插座進(jìn)行檢查，排除隱患。

　?。ㄘ?zé)編 朱禹韜）