裸露元件式快熱式電熱水器泄漏電流試驗探討

王伯燕 周立國 徐傳芳 葉至壯

WANG Boyan1 ZHOU Liguo2 XU Chuanfang3 YE Zhizhuang1

1.中國家用電器研究院 北京 100037；2.廣東美的廚衛(wèi)電器制造有限公司 廣東順德 528311；

3.安徽中認(rèn)倍佳科技有限公司 安徽滁州 239000

1.China Household Electric Appliances Research Institute Beijing 100037; 2.GD Midea Kitchen &Bath Appliances Mfg. Co., Ltd. Shunde 528311;

3.Anhui CQC-CHEARI Technology Co., Ltd. Chuzhou 239000

1 引言

裸露元件式快熱式電熱水器（以下簡稱裸絲熱水器），是沒有絕緣的電熱元件直接浸沒在水中加熱的產(chǎn)品。因其體積小、熱效率高、不結(jié)垢、使用方便，在國內(nèi)市場的占有率也越來越高。

裸絲熱水器的電熱元件直接與水接觸，完全依靠水的電阻和接地提供防護(hù)。因此，其安全問題引人注目，但是其僅僅符合標(biāo)準(zhǔn)要求（含相關(guān)TC04決議）即可，還是同時要兼顧國內(nèi)用電環(huán)境實際狀況呢？本文以單相I類駐立式裸絲熱水器為例探討泄漏電流要求，希望對其后期檢測與認(rèn)證有所幫助。

2 標(biāo)準(zhǔn)要求

裸絲熱水器執(zhí)行的安全標(biāo)準(zhǔn)是GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》和GB 4706.11-2008《家用和類似用途電器的安全 快熱式熱水器的特殊要求》。

GB 4706.1-2005標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于泄漏電流的要求：

“通過用GB/T 12113（idt IEC 60990）中圖4所描述的電路裝置測量電源的任一極與連接金屬箔的易觸及金屬部件之間的泄漏電流。泄漏電流應(yīng)不超過0.75mA或0.75mA/kW（裸絲熱水器額定輸入功率），兩者中選較大值，但是最大為5mA?！?/p>

GB 4706.11-2008標(biāo)準(zhǔn)中的要求：

“對于裸絲熱水器，應(yīng)使用裸絲熱水器上標(biāo)明的電阻率的水來進(jìn)行試驗。

對于I類裸絲熱水器，應(yīng)放置于離出水口10mm的水中的金屬篩和接地端子之間測量泄漏電流。對于單相裸絲熱水器，應(yīng)按圖1所示，其電熱元件的端子通過選擇開關(guān)依次與電源的每一極連接。

泄漏電流應(yīng)不超過0.25mA?！?/p>

其中：

A——進(jìn)水口；

B——出水口；

C——IEC 60990中的圖4電路；

D——金屬篩網(wǎng)；

E——接線端子；

F——熱水器主體；

G——選擇開關(guān)。

圖1單相裸露元件式熱水器泄漏電流測量線路圖

3 裸絲熱水器的泄漏電流要求

關(guān)于裸絲熱水器的泄漏電流要求，目前行業(yè)存在的幾種觀點：

（1）裸絲熱水器需要確保在地線帶電時，不會對用戶造成傷害。

（2）即使使用說明中聲明了水的電阻率的要求，我國水質(zhì)差異比較大，有些地方的供水水源的電阻率達(dá)不到1300Ω·cm，而且在實際使用中，用戶無法判斷供水的電阻率是否都符合產(chǎn)品使用說明規(guī)定的要求。裸絲熱水器需要保證在用低于使用說明要求的電阻率的水進(jìn)行泄漏電流試驗時也能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）用戶使用時水是易觸及的，而水是導(dǎo)電的，同時水又接地了，所以泄漏電流要在電源任一極與接地端子之間測量。

（4）用戶使用時水是易觸及的，帶電部件（電極）與水之間要符合基本絕緣要求。

（5）裸絲熱水器的水是帶電的，一旦接地系統(tǒng)失效（如：整個建筑的接地系統(tǒng)接地不良），用戶觸摸其他家電產(chǎn)品的接地金屬外殼時，導(dǎo)致相當(dāng)于直接觸摸到該裸絲熱水器的接地端子處的水路，易造成觸電傷害。

（6）在城中村、城鄉(xiāng)結(jié)合部以及鎮(zhèn)一級的地區(qū)，存在很多自建房，接地不規(guī)范或者沒有接地，用在這些地方的裸絲熱水器的安全保護(hù)等級不限于GB 4706.11-2008標(biāo)準(zhǔn)和TC04技術(shù)專家組2012-TC04-3號《關(guān)于裸露元件式熱水器產(chǎn)品CCC認(rèn)證技術(shù)要求的技術(shù)決議》，應(yīng)該要求更高等級的保護(hù)。

（7）在實際安裝過程中，裸絲熱水器功率較大，采用固定布線安裝，需要安裝工人通過接線端子或者小型斷路器連接到家庭電網(wǎng)。因為人員專業(yè)性的問題，存在一定幾率的L、N線反接問題，這種情況下，熱水器中N線會帶電，通過水介質(zhì)傳導(dǎo)，即使在待機(jī)狀態(tài)下，地線也存在泄漏電流，而且可能超過10mA，裸絲熱水器應(yīng)對此情況提供防護(hù)，避免對用戶造成傷害。

4 本文觀點

4.1 關(guān)于水的電阻率以及水帶電問題

國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會TC04技術(shù)專家組2012-TC04-3號決議，對裸絲熱水器如何確保電阻率符合使用說明要求進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定：

“1、確保在不同水質(zhì)下使用時流經(jīng)熱水器的水的電阻率不會降低到產(chǎn)品明示要求；

2、當(dāng)供水電阻率降低到明示要求時，裸絲熱水器能夠提供相應(yīng)的措施（或裝置）防止由此導(dǎo)致的可能危險發(fā)生。如：當(dāng)供水電阻率降低到明示要求時，裸絲熱水器能夠提供切斷電源等停止裸絲熱水器工作的措施（或裝置）。

上述措施（或裝置）應(yīng)隨熱水器一起提供，不應(yīng)僅在使用說明中提示使用者選配或另購。在進(jìn)行CCC認(rèn)證檢測時該措施（或裝置）應(yīng)隨熱水器一起送樣檢測，并滿足整機(jī)安全要求?！?/p>

只要裸絲熱水器按照上述決議要求設(shè)計、生產(chǎn)，產(chǎn)品就能確保在水源電阻率低于產(chǎn)品使用說明要求時，產(chǎn)品會切斷電源，確保水不會帶電，不會對用戶造成傷害。

圖2裸絲熱水器泄漏電流測試示例（電源L極與金屬箔之間）

圖3裸絲熱水器泄漏電流測試示例（電源L極與水之間）

圖4 裸絲熱水器泄漏電流測試示例

4.2 關(guān)于接地系統(tǒng)帶電及接地系統(tǒng)異常問題

接地系統(tǒng)安全有效可靠不是靠GB 4706標(biāo)準(zhǔn)來保證的，而是由電力法、電力供應(yīng)與使用條例、GB 14050-2008《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》、 GB 16895.3-2017《低壓電氣裝置 第5-54部分：電氣設(shè)備的選擇和安裝 接地配置和保護(hù)導(dǎo)體》來保證的。

由國務(wù)院電力管理部門負(fù)責(zé)監(jiān)督管理全國電力事業(yè)，電力設(shè)施、受電設(shè)施的設(shè)計、施工都要符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；電力企業(yè)需要定期對電力設(shè)施進(jìn)行檢修和維護(hù)，保證其正常運行。GB 14050-2008標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了供電系統(tǒng)的接地型式及安全要求，當(dāng)?shù)鼐€帶電時，供電系統(tǒng)應(yīng)自動切斷供電。GB/T 16895.3-2017標(biāo)準(zhǔn)對建筑物電氣裝置的保護(hù)接地的導(dǎo)體材質(zhì)、橫截面積進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。房屋裝修、改造時，電工必須在取得國家電力監(jiān)管委員會派出機(jī)構(gòu)頒發(fā)的《電工進(jìn)網(wǎng)許可證》，并注冊后持證上崗；國家電力監(jiān)管委員會派出機(jī)構(gòu)需要對轄區(qū)內(nèi)從事進(jìn)網(wǎng)作業(yè)的電工實行跟蹤管理。接地系統(tǒng)帶電及接地異常應(yīng)該由供電企業(yè)解決的問題，而不應(yīng)由家用電器來解決。

4.3 關(guān)于泄漏電流試驗位置的問題

GB 4706.1-2005標(biāo)準(zhǔn)中13.2條款明確規(guī)定了泄漏電流的測量位置為電源的任一極與連接金屬箔的易觸及金屬部件之間。該標(biāo)準(zhǔn)還給出了易觸及部件的定義：

“易觸及部件 accessible part

用IEC 61032的B型試驗探棒能觸到的部件或表面，如果該部件或表面是金屬的，則應(yīng)包括與其連接的所有導(dǎo)電性部件?！?/p>

由定義可以看出，裸絲熱水器在使用過程中用戶雖然能觸及到水，但水不屬于金屬部件。所以裸絲熱水器泄漏電流的測試位置如下：

（1）按照GB 4706.1-2005標(biāo)準(zhǔn)中13.2要求，測量電源的任一極與絕緣材料表面金屬箔之間的泄漏電流（見圖2、圖3）。

將數(shù)字萬用表跨接在人體網(wǎng)絡(luò)C1電容兩端，人體網(wǎng)絡(luò)的測量端子A連接到電源的L極，測量端子B連接到被測樣品絕緣外殼表面的金屬箔。人體網(wǎng)絡(luò)的測量端子A還需要連接到電源的N極重復(fù)上述測試。

將數(shù)字萬用表跨接在人體網(wǎng)絡(luò)C1電容兩端，人體網(wǎng)絡(luò)的測量端子A連接到電源的L極，測量端子B連接到出水口的水流。人體網(wǎng)絡(luò)的測量端子A還需要連接到電源的N極重復(fù)上述測試。

（2）按照GB 4706.11-2008標(biāo)準(zhǔn)中13.2增加的要求，測量金屬篩和接地端子之間的泄漏電流（見圖4）。

將數(shù)字萬用表跨接在人體網(wǎng)絡(luò)C1電容兩端，人體網(wǎng)絡(luò)的測量端子A、B分別連接到被測樣品接地極和放置在離被測樣品出水口10mm的金屬網(wǎng)篩。通過變換空氣開關(guān)上的接線端子的線序?qū)崿F(xiàn)換相。

有人認(rèn)為考慮到我國的實際用電環(huán)境，會存在接地不可靠或者沒有接地的情況，裸絲熱水器需要確保電源任一極與接地端子之間的泄漏電流也符合GB 4706標(biāo)準(zhǔn)的限值要求。這種理解是錯誤的，理由見本文觀點4.2“關(guān)于接地系統(tǒng)帶電及接地系統(tǒng)異常問題”。

5 結(jié)語

建筑部門及供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行供電系統(tǒng)相關(guān)國標(biāo)和行標(biāo)的要求，保證供電的安全、有效、可靠，只有這樣才能確保裸絲熱水器等I類家用電器的使用安全。要想徹底解決“地線帶電、水帶電”等問題，必須從家用電器的本身的絕緣要求和外部供電環(huán)境的安全要求兩方面去解決才是行之有效的，正所謂“各司其職、各負(fù)其責(zé)”。裸絲熱水器應(yīng)按照相關(guān)TC04決議要求設(shè)計、生產(chǎn)，確保在不同水質(zhì)下使用時流經(jīng)熱水器的水的電阻率不會降低到產(chǎn)品明示要求，當(dāng)供水電阻率降低到明示要求時，裸絲熱水器能夠提供相應(yīng)的措施（或裝置）防止由此導(dǎo)致的可能危險發(fā)生。以上是筆者對裸絲熱水器泄漏電流測試的粗淺看法，供各位同行和專家參考，不妥之處敬請指正。