解析电热水器新安全标准的断电法与带电水阻法

　　新安全标准GB4706.12-2006《家用和类似用途的安全 储水式电热水器的特殊要求》是修改采用IEC60335-2-21∶1997，将于2007年7月1日实施，其中主要修改部分是增加了附录AA，具体的内容是“对在接地系统异常时能提供应急防护措施的I类电热水器的附加要求”，针对符合附录AA的解决方案在业内存在断电法与带电水阻法两种主要方案。针对此问题，我们给出以下一些具体的分析，来阐明为什么“断电法”是较优的方案，而“带电水阻法”是不能完全达到安全目的的。

　　根据附录AA的标题“对在接地系统异常时提供应急防护措施的Ⅰ类热水器的附加要求”，针对解决的问题是接地系统异常，特指是器具以外的接地异常，主要可分为地线缺失与地线带电两种情况。下面就断电法与带电水阻法在这两种情况下所能达到的效果作具体分析。

断电法是国际标准体系给出的解决地线缺失的有效方法

　　地线缺失指在固定布线中缺少地线而造成没有接地保护，也可以将有地线但地线不通或接地电阻过大归为此类。在国内农村的很多家庭由于低压供电系统的原因存在无接地的情况比较多，而实际上这些家庭又在大量使用着I类器具。

　　目前，国际上已经有成熟的推荐方案，在新版的IEC60335-1：2004（国标GB4706.1-2005）中的附录P就是针对此问题的解决方案。附录P解决的问题是如果可能连接到由于固定布线的缺失而造成没有接地保护的电源的情况下如何使用I类器具，解决方案是采用PRCD漏电保护器（也就是断电法），它许可配置一个剩余电流不超过30mA的RCD，同时对器具的实验要求进行加严，如泄漏电流不超过0.5mA、增加耐潮湿温度t值为37℃、环境温度提高到40℃、发热温升减少到15K的实验要求。如果满足了上面要求的试验，就认为器具在外部地线缺失的环境中使用是达到了一个可以接受的安全水平。

　　我国的国情是从上世纪80年代开始大力推广漏电保护器，效果也是非常明显的，相关的事故有了大幅下降，充分证明安装漏电保护器作为对电击防护的附加保护的有效性，在电网的安全保护中发挥了巨大的作用。

　　带电水阻法能否在地线缺失时也安全呢。目前在市场上的带电水阻法特指在热水器进、出水管增加一段塑料管，利用水电阻的原理来达到一旦有漏电危险时减小出水口电流的目的。按照标准的定义，I类器具的电击防护不仅依靠基本绝缘而且包括一个附加安全防护措施即安全接地保护，有了这两重保护认为达到了一个可接受的安全水平。在地线缺失的情况下只有基本绝缘，没有了接地保护。带电水阻法的一段塑料管能否等同于接地保护，答案显然是否定的。没有了接地保护要达到安全要求，相当于要达到Ⅱ类器具的要求，Ⅱ类器具的电击防护不仅依靠基本绝缘，而且提供如双重绝缘或加强绝缘那样的附加安全防护措施。带电水阻法的一段塑料管能否等同于附加绝缘或与基本绝缘结合达到了加强绝缘，答案也是否定的。因此，带电水阻法在地线缺失的情况不能认为达到了可接受的安全水平。

断电法较好解决了地线带电问题，而带电水阻法有局限性

　　地线带电指固定布线中有地线，但是地线不但没有起到接地保护的作用，反而是一个危险的根源，这种情况对所有的I类器具都是非常危险的。此时，在地线上有异常电压或电流，它产生的原因是多方面的，如由于相线绝缘老化造成相地短路，插头、插座长时间使用接触电阻增大发热造成相地短路，并且固定布线中缺少必要的保护等。

　　在IEC61540中针对解决地线带电的问题，提供了相关的解决方案，许可地线上有危险时使用开闭PE导线的RCD，在其他国家如澳大利亚和德国已经有使用此种RCD的经验。针对中国的特殊使用国情，在新的国标GB20044-2005也提供了同样的RCD来解决中国的实际情况，它通过检测L、N、PE上的异常情况，能迅速自动断开与电源的一切连接，切断产生隐患的根源，消除了由于地线带电而造成器具本体上存在的危险，保证了使用者的安全，认为是达到一个可接受的安全水平。国标GB20044-2005也是一个强制性标准，在2006年8月1日已经开始实施，在它的宣贯材料中也充分说明了断开地线的必要性，断开时对结构的要求以及明示的方法。

　　带电水阻法在地线带电的情况下，按照附录AA只考核进、出水口的泄漏电流在5mA以下，器具其他部分没有要求考核。按照标准27.1要求所有绝缘失效可能带电的易触及金属部件要连接到接地端子上，如外壳、其他易触及金属部件，此时都能带上电，只要触及是非常危险的。考虑到危险的严重性，正在编制的GB4706.12-2006的宣贯材料中也增加了对其他易触及的金属部件的考核方法，如果易触及金属部件采用不能接地的方法，根据标准正文中5.14规定如果0I类器具或I类器具带有未接地的易触及的金属部件，而且未使用一个接地的中间金属部件将其与带电部件隔开，则按对II类结构规定的有关要求考核，根据此可以得到两种方案解决，用接地的中间金属部件隔开或按II类结构。如果达到了这样的要求，则可认为是一种应急防护措施。

带电水阻法即使有报警也不能确保安全

　　在标准中关注的另外一个焦点是报警措施，报警措施的效果怎样才能确保切断电源。在标准的AA22.7中规定热水器上应采取一旦外部接地系统异常情况出现时的报警措施，报警效果确保人工切断电源为止。对此，断电法与带电水阻法所能达到的结果也是有差异的。实际上，从标准的目的可接受的安全水平来看，报警并不是目的，断开电源才是目的，报警是为了能达到断开电源这一目的而提供的手段。

　　断电法由于在外部接地异常时已经迅速切断了与电源的一切连接，防止了人身电击的发生，而且用户不能再通电使用器具，已能及时发现有了问题，此时器具本体已经没有任何危险，达到了安全的目的。所以从这种意义上来说，报警的必要性就不强，即使需要至多是提示用户家庭的接地系统出了问题。这是一种比较可取的方案，不用通过报警来让用户切断电源，用户也不用担心报警的有效性，不用担心由于没有及时拔掉插头而可能造成的危险。

　　带电水阻法对电击防护的考核附录AA仅仅考虑进出水口的易触及金属部件与出水，即使采用方法使其他易触及金属部件也不带电，但器具内部如水箱上还带电，此时仍是非常危险的，而且器具还可以正常工作使用，危险并没有消除。因此，非常有必要具有报警措施，而且报警效果的目的是要用户能拔下电源插头，其中隐含了报警与用户拔插头才能保证安全，由于用户的差异、非专业性，因此报警的效果就非常重要，报警要明显，能让用户及时发现，并且报警所在的安装位置以及插头的位置也要考虑到让用户能及时发觉以及便于用户拔插头，这样才能保证及时消除危险。

断电法应是优选方案

　　对于安全标准的理解以及产品对标准的符合性，从安全的目的性来看，断电法从根本上解决了由于外部接地异常时造成的危险对人身的危害，对器具存在危险的解决是彻底的，符合安全性的原则。而带电水阻法只能解决部分问题，必须与用户的切断电源一起才能达到安全的程度，是有很大风险性的，它依赖于用户的处理能力，存在很大的局限性，器具本身不能保证安全。