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储水式电热水器用电安全问题的探讨
2017-03-17     来源:安规与电磁兼容网    浏览:212    评论:1        
导读:储水式电热水器(下称电热水器)是属于I类电器,采用本身加强绝缘的直接接触保护和导电部件接地的间接接触保护双重保护方式,直接接触保护就是用绝缘方法把带电部件隔离,让人、畜触摸不到带电的物体;间接接触保护就

储水式电热水器(下称电热水器)是属于I类电器,采用本身加强绝缘的直接接触保护和导电部件接地的间接接触保护双重保护方式,直接接触保护就是用绝缘方法把带电部件隔离,让使用者(人)触摸不到带电的物体;间接接触保护就是当直接接触保护失效时,能立即对人提供另一种保护,接地保护就是利用大地永远是零电位来让可触及的导电部件保持低电位,从而保障使用者(人)的生命安全。漏电保护装置也属于间接接触保护的一种,它在直接接触保护失效时,只要人、畜触及带电的导电部件(或经地线)出现等于、大于其动作电流值的对地漏电流时,能在极短的时间把电源相、零双极同时断开,而且只要故障未排除,即使操作失误按住复位键也不会通电,从而保障人的生命安全,在有接地的情况下,不管人是否触及,只要对地漏电达到规定值就立即断电,在没有接地的情况时,只有产生对地漏电流(例如人体触及带电部件)才会立即断电,标准规定动作电流在30mA以下的漏电保护装置在其他保护措施失效时,也可作为直接接触的补充保护。由于漏电保护装置是双极切断电源,接地是不会切断电源,虽然处于低电压不会对人体造成伤害,但对地电流长期存在,浪费能源,存在隐患,一旦对地电流过大,还有可能发生接地故障造成危害。有关用电安全的国家标准规定凡浴室内使用,又与人体直接接触的电器都应当安装漏电保护装置,这也是大部份热水器都会配备漏电保护插头的原因。

然而,并非有了这些保护措施就能万无一失,事实证明触电伤亡和电气火灾在热水器用户中 时有发生。因为作为一种特定的家电器具,电热水器除了本身故障会导致漏电之外,还有一类故障是经由电源线黄绿保护线引入的。以下就电热水器的用电安全问题作详细分析:

一.电的基本概念

1.欧姆定律 V=IR
电对人身的伤害是视乎流过人体的电流大小和时间长短而定的,30mA以下的电流是不会造成人身伤害,人身对电流的耐受能力和通电时间长短有关,一般来说即使比较大的电流,但时间小于0.04秒,对人身也不会造成伤害。当人体触及带电部件时,由于人体是有一定电阻,经人体流过的电流就等于被触及的带电部件的电压除以这个电阻(I=V/R),因此人触电与否是与被触及的带电物体的电压有直接关系。

2.220V单相民用电的供电系统(电网)和保护措施

220V单相民用供电实际上只有相线和零线,相线是220V,零线是0V(零线在发电厂是接到大地的),而正规的接地保护措施为独立的,与电网无关,是每幢大楼在建筑时必须有的设施,这种保护方式称为接地保护即TT系统(图一A),对于没有这种保护设施的楼房,也有采用零线作为保护线,又称作接零保护,即TN—C系统(图—B)。

对于TN—C系统必须要把保护线直接接在零线上,而不允许在插座内与零线相连(图二),因为万一A点故障时地极就会经负载带电。

二.电热水器与电有关的事故三种情况

1.电热水器本身故障漏电(图三)
当电热水器本身故障,在故障点C出现故障电压,当有接地措施时,就会出现对地漏电流I漏,经电源线黄绿线流至大地,热水器所有导电部件保持低电压,当I漏达到漏电保护装置的额定动作电流时,漏电保护装置动作把电源双极切断。

若电热水器没有接地措施,热水器的导电部件出现220V的空载电压,由于没有对地漏电流,漏电保护装置不会动作,但当人体触及这些带电部件,经人体对地出现漏电流时,漏电保护装置动作断电,即先“触电”后保护(当电热水器是用金属管与自来水管连接时,经自来水管对地的漏电流大于漏电保护装置动作值,漏电保护也会断电)。

2.接零保护下的用电事故(图四)

TN—C系统虽然也是一种有效保护方法,但这种保护方法用在电热水器上有可能导致用电安全事故的发生,原因是电热水器必须与自来水管连接,徜若连接管道用的是可导电的金属管道,它就会与自来水管道网络形成了一路对地通道,从L极流入的电流,经(全屋的)负载后本应全部经零线流回发电厂的,但在这种情况下,总电流在A点分为两路,一路经零线流出,一路经电热水器黄绿保护线、水管流到大地(I地),当总电流比较大时,I地会超出黄绿保护线的载流能力,引起着火燃烧,虽然TN—C系统可让电热水器可能触及的导电部件保持低电压,但黄绿线着火后会导致电源线内各极间短路,引发重大事故的发生。由于这种情况下电热水器的相、零线之间是平衡的,漏电保护装置不会动作。

3.电热水器电源侧故障导致相、地短路引起的事故(图五)

由于电热水器功率比较大,通电时间比较长,要求插头、插座时刻保持良好状态,一旦插座不良(包括劣质插座或拔插过频繁插套疲劳)或插头插脚变形,就很容易引起插头、座之间接触不良,那怕之间仅有1Ω电阻,在该位置都会产生几十瓦的耗散功率,这就相当于在插头、座上摆了一支大功率的电烙铁,把插头、插座烧毁导致相极与地极短路,这时即使插座上有接地措施,也会因短路电流过大而遭到破坏,其后果就等于把相极经电源线黄绿线直接接在热水器可触及的导电部件上,整台热水器都带220V电压,使用者一旦触及,立即引起触电伤亡事故的发生。这种情况因为相、零之间电流同样不存在数值上的差异,漏电保护器也不会动作的。

这种事故对人身伤害最大。

三.对策

由上述分析可见,电热水器现有的保护措施仍然是不够的,必须要寻求更全面的、更有效的方法来确保用户的安全,因而行业中就提出了对标准的修改。作为用电安全保障的方法,要让电热水器更加安全,其实也只有两种:1.加强直接接触保护;2.加强间接接触保护。

显而易见,无论发生了何种与电有关的故障,最可靠的办法就是立即把电热水器的插头从插座中拔出来,让它与电源(包括地线在内)完全分离。我们综合分析了各种事故发生的可能性,依据上述的理念发明了一种拥有四项专利的包括一对“神奇小子”的套装防电闸型全能漏电保护插头,应用在电热水器上,无论是电热水器故障,接零保护引起的故障,电热水器电源侧插头、插座发生故障(即所谓的“地线带电” )以及插头过热等都会自动断电,断电方式是在插头内把电源完全分离,效果与拔出插头是一样的,而且故障未排除前是无法复位通电的,彻底保障用户的安全。为防止相、地短路时出现极大的短路电流对用户电源系统造成的破坏,防止短路时打火现象的发生,以及公共地线偶然有对地漏电流造成误动作,防电闸全能漏电保护插头是配套了一对“神奇小子”一起使用,这是一种加强间接接触保护的方法,这种方法对电热水器生产厂家来说,是一种简单而又行之有效的方法。

此外,我们也可以采用加强直接接触保护的方法来达到这个目的,这种方法就是把电热水器分为内、外两部份,与电源连接的内部按照I类电器的保护措施,外部可触及的部份则与内部完全绝缘隔离,包括进出口水管通过用不导电材料制成的管道与自来水管连接,利用水的电阻把内部可导电的所有部件与外部一切可触及的导电部件完全分隔开,强化直接保护,这样即使发生用电故障,使用者也不会触及带电部件。当然由于这种方法不能立即把电源切断,这样内部不应带电的导电部件就会长期带电,令电热水器存在隐患,万一直接接触保护故障或其他别的原因,仍有可能发生触电事故。

 

 

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