論電熱水器漏電原因及安全保護措施

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

　　隨著電熱水器日益普及，與電有關的大小事故也陸續(xù)增多，其中有不少事故令人比較困擾，經(jīng)檢測電熱水器各項安全指標都是正常的，配套的漏電保護裝置也沒問題，但事故還是發(fā)生了，而且通常都是比較大的電氣火災、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線（俗稱地線）先起火，也有與自來水管相連的鋁塑復合管被燒至熔化，也發(fā)生過帶蛇皮金屬管的噴淋軟管因為搭在自來水管上也被燒熔的案例，在百思不解的情況下，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，地線和自來水管進入家庭遠比電熱水器早得多，從未聽說過有問題，這是因為地線和自來水管都是與電網(wǎng)毫不相干的獨立的系統(tǒng)，地線是每幢樓宇在建筑時按規(guī)定設置，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，而大地永遠是零電壓，因此地線和自來水管也永遠都保持低電壓，由于地線的安裝是有嚴格的要求，必須保證其對地電阻是很小的，所以地線被長期用作用電安全的間接接觸保護中的一種行之有效的最基本的方法，而自來水管因為它對地電阻比較大不可以用來代替地線，所以說因為地線帶電、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，這類故障接地保護和漏電保護裝置保護都能防范事故的發(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)進行了一次大規(guī)模用戶用電環(huán)境調(diào)研活動，每個地區(qū)隨機抽樣100～500個用戶為調(diào)研對象，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，有隱患的要及時整改，對沒有地線的，因為失去了間接接觸保護，那就應當加上漏電保護裝置。

　　二、用戶插座內(nèi)的保護措施為TN-C系統(tǒng)

　　單相電源的保護系統(tǒng)分為TT系統(tǒng)和TN-C系統(tǒng)兩類（圖一），其中TT系統(tǒng)的保護導線（PE線）是直接接至大地，與供電網(wǎng)絡上本身的接地（N極）電氣上是無關的，這才是正式的地線，而TN-C系統(tǒng)則是利用供電網(wǎng)絡中的接地點（N極）來兼作保護措施，這是因為在供電網(wǎng)絡里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，這種保護措施又稱為接零保護，在這種方式下的保護導線不能稱為PE線，正確的應叫PEN線。

　　1、供電系統(tǒng)正常運行時，N極電壓為零，但當供電系統(tǒng)三相間各相失去平衡時，作為中性線的N極就會出現(xiàn)較高的對地電壓，采用接零保護系統(tǒng)中的PEN線也同時出現(xiàn)相同的異常電壓，當電熱水器與自來水管之間是采用可導電的管道（例如：金屬水管、帶金屬蛇皮的軟管、鋁塑復合管）來連接時，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地短路，這時所產(chǎn)生的短路電流是非常大的，遠遠超過該芯線載流能力，瞬間就會令電熱著火，甚至蛇皮軟管、鋁塑復合管都會被燒融，這種情況在一些供電網(wǎng)絡不是很先進的地區(qū)是時有發(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），然而僅僅這一瞬間就足以讓熱水器著火。

　　2、在接零保護系統(tǒng)下，一旦電熱水器是用了導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，對人身不會造成任何傷害，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，對人身一般不會構成什么危險，除非三相嚴重失平衡，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，除了會造成電氣火災還會造成相零、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。實際上除非三相嚴重失衡，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電的金屬部件也僅僅是低電壓，根本不會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，當人觸及電熱水器的導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，在大電流長時間情況下會產(chǎn)生極高的溫升把插頭、插座燒爛導致相、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首。⑵、插、拔過于頻繁，令插座導電銅片疲勞、變形、導致接觸不良。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，而且還會損壞插座。⑷、使用萬用插座，由于這類插座要適應各種規(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際只是線接觸，接觸面過小導電能力就大大下降(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，它會讓電熱水器所有導電部件帶有220V高電壓，所以它是所有故障中最危險的一種故障，與電熱水器本身是否有故障完全無關。

　　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，一旦插座松動或插頭銅腳變形必須及時更換。

　　然而作為電熱水器制造商最好還是選用一種同時兼有溫度保護，又能檢測黃綠保護線上是否有電流的漏電保護裝置，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插頭國家標準GB20044-2005根據(jù)IEC61540：1997有關條款并結(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插頭中，允許開閉PE導線，并在新標準的宣貫資料中作了詳細的解釋，特以熱水器為例論述了開閉導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插頭就是一種既有一般漏電保護功能，又同時具備接地保護、PE導線帶電保護、插頭溫升過高保護功能的用電安全保障產(chǎn)品，它足可以應付一切與電有關的事故，而且只要故障未消除，即使強行復位，也是不會與電源連接的，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絕緣的方法，這種方法實際上就是把電熱水器分成兩部分：⑴、儲水用的內(nèi)膽，因為要用電熱管加熱與電有關，所以仍然按Ⅰ類電器要求一樣帶有地線，內(nèi)膽進、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），實際上就是在內(nèi)膽與自來水管網(wǎng)之間加了一對阻值比較大的電阻（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，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，用戶也不會觸及，從而防范事故的發(fā)生，這道理就相當于電源線一樣，內(nèi)部雖然是導電的銅絲，但外邊用塑料把它包住，用戶接觸不到導電的銅絲，這也是屬于直接接觸保護的一種方法，但是由于它不能切斷電源，雖然有聲、光報警裝置，但仍不能完全保證用戶能及時發(fā)覺，及時排除隱患。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當從源頭上抓起，最安全可靠的辦法就是凡與電有關的故障一旦出現(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，即使強行也不能恢復連接。

　　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插頭電源連接線，在電熱水器進、出水口上加接一對特殊的連接管件（“神奇小子”），在安裝時，采用電源檢測儀認真對用戶的電源插座進行檢查，排除隱患。

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