论电热水器漏电原因及安全保护措施

　　摘要：值《国家标准GB20044-2005：电气附件——家用和类似用途的不带过电流保护的移动式剩余电流装置（PRCD）》正式颁布的机会，本文就电热水器所发生的各种各样与电有关的电气火灾、触电伤亡事故作详细的科学的分析，希望能澄清目前流行的比较普遍的一些错误的认识，并提出如何进行安全防范的方案。

　　随着电热水器日益普及，与电有关的大小事故也陆续增多，其中有不少事故令人比较困扰，经检测电热水器各项安全指标都是正常的，配套的漏电保护装置也没问题，但事故还是发生了，而且通常都是比较大的电气火灾、触电伤亡事故。人们发现热水器着火往往都是电源线中的黄绿保护线（俗称地线）先起火，也有与自来水管相连的铝塑复合管被烧至熔化，也发生过带蛇皮金属管的喷淋软管因为搭在自来水管上也被烧熔的案例，在百思不解的情况下，便有人提出了“地线带电”“自来水管带电”等的说法，后来就把这些归纳为“环境带电”，直至今天，这种错误的判断仍然广泛流传在热水器行业。

　　众所周知，地线和自来水管进入家庭远比电热水器早得多，从未听说过有问题，这是因为地线和自来水管都是与电网毫不相干的独立的系统，地线是每幢楼宇在建筑时按规定设置，它和自来水管都是埋在地下与大地相连，是不可能有电流出来的，而大地永远是零电压，因此地线和自来水管也永远都保持低电压，由于地线的安装是有严格的要求，必须保证其对地电阻是很小的，所以地线被长期用作用电安全的间接接触保护中的一种行之有效的最基本的方法，而自来水管因为它对地电阻比较大不可以用来代替地线，所以说因为地线带电、自来水管（甚至有说自来水）带电而引发事故是无根据的。

　　我们不妨把电热水器与电有关的事故分为两大类，一类是由于电热水器本身故障引起的，一类是非电热水器故障引起的。前者大家都清楚，这类故障接地保护和漏电保护装置保护都能防范事故的发生，本文就不再论述。

　　以下我们一起来分析非电热水器故障引起的事故成因及防范措施：

　　一、用户电源插座接线不规范存在隐患

　　海尔今年四月份在全国范围内进行了一次大规模用户用电环境调研活动，每个地区随机抽样100～500个用户为调研对象，用电源检测仪检查他们的电源插座。以南昌地区为例，抽查328家发现，存在用电隐患的有地线带电42户占12.8%，无地线的175户占53.35%，其余插座带电4户，线路老化7户，接线头松动2户，相、零接反18户。

　　由此可见，要保障用户安全，防范的第一步是检查好用户的电源插座，有隐患的要及时整改，对没有地线的，因为失去了间接接触保护，那就应当加上漏电保护装置。

　　二、用户插座内的保护措施为TN-C系统

　　单相电源的保护系统分为TT系统和TN-C系统两类（图一），其中TT系统的保护导线（PE线）是直接接至大地，与供电网络上本身的接地（N极）电气上是无关的，这才是正式的地线，而TN-C系统则是利用供电网络中的接地点（N极）来兼作保护措施，这是因为在供电网络里N极最终也是接至大地，在供电系统正常情况下基本上是零电压的缘故，这种保护措施又称为接零保护，在这种方式下的保护导线不能称为PE线，正确的应叫PEN线。

　　1、供电系统正常运行时，N极电压为零，但当供电系统三相间各相失去平衡时，作为中性线的N极就会出现较高的对地电压，采用接零保护系统中的PEN线也同时出现相同的异常电压，当电热水器与自来水管之间是采用可导电的管道（例如：金属水管、带金属蛇皮的软管、铝塑复合管）来连接时，就形成了一条低阻通道，异常电压经电缆中的黄绿芯线对地短路，这时所产生的短路电流是非常大的，远远超过该芯线载流能力，瞬间就会令电热着火，甚至蛇皮软管、铝塑复合管都会被烧融，这种情况在一些供电网络不是很先进的地区是时有发生的，一旦出现这种情况供电系统多数都能断电（缺相保护），然而仅仅这一瞬间就足以让热水器着火。

　　2、在接零保护系统下，一旦电热水器是用了导电的管道与自来水管连接，电热水器电缆线中的黄绿芯线是会有电流出现的，参见图二的其等效电路，由电路图可见很清楚地看到，本来经N极流回电网的总电流，在A点位置上被分流，经电热水器电缆的黄绿芯线、内胆、水管流向大地，倘若用户总的电流比较大，分流到黄绿芯线的电流大于它的载流能力，就有可能引起电线着火，由于N极的电压是非常低的，对人身不会造成任何伤害，与上一种情况不同，前者因电网各相不平衡，N极对地有比较高的电压，产生的电流是非常大的短路电流，而在这种情况下流过的黄绿线的电流并非短路电流，它是不会超过用户的总电流，通常不到总电流的一半。

　　由此可见在TN-C系统下出现的黄绿线带电或所谓的水管带电，实际上也是从插座中来的。在地线未着火前，这种非热水器故障引起的漏电事故，对人身一般不会构成什么危险，除非三相严重失平衡，N极电压超过安全电压，但这也是极为偶然和瞬间即逝的，不过一旦电线着火，除了会造成电气火灾还会造成相零、相地短路酿成大的触电伤亡事故。

　　要防范TN-C系统下的这类事故，是非常容易的，只要不用可以导电的管道来连接自来水管和触及各种埋在地下的金属管网（例如煤气管道），利用一小段绝缘胶管中的水电阻就可以防范。实际上除非三相严重失衡，在N极出现瞬间的高电压的情况外，热水器上的所有可导电的金属部件也仅仅是低电压，根本不会给人身造成任何危害，需要做的仅仅是不能让经过黄绿线的分流电流过大，其实只要有1K电阻串联在这回路之间，分流过来的电流也就不足总电流的千分之一，而要产生1K阻值，按照一般水管的直径，仅要几公分的水柱就已经足够，佛山新基德所生产的“神奇小子”足可以应付这类事故，

　　由于这种措施只是限制经黄绿芯线流过的电流，一旦N极的意外电压过高，当人触及电热水器的导电部件仍然有可能发生事故的。

　　三、由类似短路等原因造成插座内地极带电是最危险的非电热水器故障事故

　　插座地极带电通常有两种原因，一种是接线不规范，地极接的并非正式地线，极端的错误是把相线接至地极上，另外最常见的是插头插座接触不良，在大电流长时间情况下会产生极高的温升把插头、插座烧烂导致相、地之间短路。引起接触不良的原因有：⑴、冒牌劣质插座，这类插座有不少是用铁片表面镀铜来做的，往往是触电死亡事故的罪魁祸首。⑵、插、拔过于频繁，令插座导电铜片疲劳、变形、导致接触不良。⑶、插头三只插销变形，插头三只插销一定要垂直，角度一定要正确(需能过内、外量规)，一旦变形接触面就大幅减少，而且还会损坏插座。⑷、使用万用插座，由于这类插座要适应各种规格，圆的、方的、扁的，尺寸又完全不同的插头，因此它与插头的接触实际只是线接触，接触面过小导电能力就大大下降(所以电热水器最忌使用万用插座)。

　　这种情况一旦发生，往往都是致命的，它会让电热水器所有导电部件带有220V高电压，所以它是所有故障中最危险的一种故障，与电热水器本身是否有故障完全无关。

　　要防范这类事故首先是要规范电源插座，包括正确的接线和选用优质的有3C认证的插座，切勿使用三无产品和万用插座，此外就是要正确使用，插拔不能太频密，一旦插座松动或插头铜脚变形必须及时更换。

　　然而作为电热水器制造商最好还是选用一种同时兼有温度保护，又能检测黄绿保护线上是否有电流的漏电保护装置，无论出现电热水器本身故障还是非电热水器本身故障引起的事故，就能立即与电源完全分离，相当于立即把插头从插座拔出来那样，从源头上切断了与电的一切联系。

　　最新颁布的漏电保护插头国家标准GB20044-2005根据IEC61540：1997有关条款并结合到我国一些特殊使用场合的需要规定了在某些特殊要求的漏电保护插头中，允许开闭PE导线，并在新标准的宣贯资料中作了详细的解释，特以热水器为例论述了开闭导线的必要性和可靠性。

　　佛山新基德生产的专利产品防电闸型全能漏电保护插头就是一种既有一般漏电保护功能，又同时具备接地保护、PE导线带电保护、插头温升过高保护功能的用电安全保障产品，它足可以应付一切与电有关的事故，而且只要故障未消除，即使强行复位，也是不会与电源连接的，为使用者提供了最可靠的保障。

　　另一种事故防范的办法就是目前宣传得最广泛的加强绝缘的方法，这种方法实际上就是把电热水器分成两部分：⑴、储水用的内胆，因为要用电热管加热与电有关，所以仍然按Ⅰ类电器要求一样带有地线，内胆进、出水管通过比较长的塑料绝缘管道来与外界（例如自来水管、混水阀等）连接，⑵、与内胆完全绝缘的包括外壳在内的所有可触及的部件，这部分不接地线（与电源无关），实际上就是在内胆与自来水管网之间加了一对阻值比较大的电阻（即水电阻），把有可能经黄绿芯线到自来水管这部分的分流电流降至最低。再通过加强绝缘的方式，让用户触及不到与电源有联系的内胆，而外壳等可触及的部分则完全与电源（包括地线）无关，这样无论是电热水器本身故障还是非热水器故障造成内胆带电，那怕内胆上的电压再高，用户也不会触及，从而防范事故的发生，这道理就相当于电源线一样，内部虽然是导电的铜丝，但外边用塑料把它包住，用户接触不到导电的铜丝，这也是属于直接接触保护的一种方法，但是由于它不能切断电源，虽然有声、光报警装置，但仍不能完全保证用户能及时发觉，及时排除隐患。所以这种方法虽然也能有效防范各类事故的发生，但是它有可能出现隐患长期存在的情况。

　　因此说要彻底解决电热水器用电安全就应当从源头上抓起，最安全可靠的办法就是凡与电有关的故障一旦出现，立即切断它与电源侧的一切联系，而且在故障未排除之前，即使强行也不能恢复连接。

　　总结上面的分析，最安全可靠的防范措施是制造商采用防电闸型全能漏电保护插头电源连接线，在电热水器进、出水口上加接一对特殊的连接管件（“神奇小子”），在安装时，采用电源检测仪认真对用户的电源插座进行检查，排除隐患。

　　（责编 朱禹韬）