電熱水器觸電事故探究

唐 明 張 豪 劉必圓 馮文雅

（重慶仕益產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)有限責(zé)任公司，重慶 401120）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人們生活水平提高，電熱水器逐漸成為日常生活中不可或缺的家用電器產(chǎn)品[1]。但是，由于使用環(huán)境復(fù)雜，電熱水器也是最易引發(fā)觸電事故的家用電器之一。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，每年因意外觸電死亡的人數(shù)高達(dá)8000人，其中電熱水器觸電事故導(dǎo)致人員身亡的案件不斷見諸報(bào)道，電熱水器的安全問題也屢次成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。因此，分析電熱水器及其使用環(huán)境的漏電風(fēng)險(xiǎn)，減少觸電事故的發(fā)生，顯得異常迫切和重要。

1 電熱水器觸電模式

按照人體觸及帶電導(dǎo)體的方式不同，觸電可以分為直接觸電和間接觸電兩種。對(duì)電熱水器而言，直接觸電是指人體直接接觸其正常使用狀態(tài)帶電導(dǎo)體——相線或中性線，形成導(dǎo)電回路，如圖1所示。間接觸電是指人體因觸及電熱水器帶電外殼而觸電（圖2），正常狀態(tài)下該外殼不帶電，然而絕緣失效或線路異常等故障可能導(dǎo)致產(chǎn)品外殼帶電。通常情況下，人無法直接接觸電熱水器內(nèi)部帶電部件，因此發(fā)生直接觸電事故的可能性很??；但是，鑒于其特殊的應(yīng)用場(chǎng)景，由漏電原因?qū)е碌碾姛崴鏖g接觸電事故卻屢見不鮮。

圖1 電熱水器直接觸電模式

圖2 電熱水器間接觸電模式

2 電熱水器漏電流分析

案例1：2020年2月，重慶潼南某農(nóng)戶使用電熱水器時(shí)觸電身亡。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，事發(fā)場(chǎng)所衛(wèi)生間內(nèi)由唯一三孔插座供電，電路未配置漏電保護(hù)開關(guān)和接地線，涉案電熱水器安裝在衛(wèi)生間進(jìn)門右側(cè)墻壁，其下方駁接U型水閥、金屬管、花灑和管道增壓泵，熱水器和增壓泵經(jīng)一延長(zhǎng)線插座接入衛(wèi)生間供電插座。經(jīng)檢查，插座表面有明顯燒蝕痕跡，插座接地端帶電，將插座接地端分別與電熱水器及增壓泵接地端子連接，熱水器波紋管、增壓泵等易觸及金屬外殼都顯示帶電?，F(xiàn)場(chǎng)另接其他正常插座時(shí)，熱水器外殼和增壓泵外殼均不帶電。對(duì)觸電原因進(jìn)行分析，在長(zhǎng)時(shí)間溫度冷熱交替作用下，插座老化嚴(yán)重，絕緣性能下降，用戶洗浴過程中，冷凝水在插座表面聚集，導(dǎo)致插座L/N極短路，插座嚴(yán)重?zé)龤?，插座接地端漏電。漏電流?jīng)過電熱水器和增壓泵的電源插頭接地端連接到電熱水器接地金屬及金屬水管、花灑等易觸及金屬部件，人體接觸到上述金屬部件發(fā)生觸電事故。

案例2：2022年7月，河北一男子中午洗澡時(shí)觸電身亡。經(jīng)鑒定分析，系廚房臺(tái)面上涉案煎烤機(jī)存在絕緣失效缺陷，其電源線插頭N極與其機(jī)身后側(cè)易觸及接地金屬部件之間形成通路。受害者在浴室洗澡時(shí)，煎烤機(jī)放置于灶臺(tái)臺(tái)面，其電源線插頭插入墻壁固定插座上，由于該插座相線和中性線接反，雖然并未使用煎烤機(jī)，但是電源線插頭N極一直處于接入相（L）線狀態(tài)，經(jīng)由與其導(dǎo)通的機(jī)身后側(cè)易觸及接地金屬部件接觸機(jī)身后方供暖管，導(dǎo)致廚房金屬供暖管帶電。廚房帶電的金屬供暖管直接連通浴室內(nèi)供暖管、與浴室供暖管接觸的電熱水器花灑金屬軟管，浴室內(nèi)的金屬供暖管和電熱水器花灑金屬軟管均帶電。受害者觸碰到帶電的電熱水器花灑金屬軟管導(dǎo)致觸電身亡。

案例3：2022年10月，四川省廣漢市某用戶在家中洗澡時(shí)發(fā)生意外觸電事故。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查情況，事發(fā)場(chǎng)所配電電路未設(shè)置接地線，涉案儲(chǔ)水式電熱水器不漏電，涉案增壓泵插頭的N極/PE極和N極/金屬外殼的絕緣電阻測(cè)試結(jié)果為0 Ω，增壓泵絕緣性能失效，將增壓泵獨(dú)立正常連接水源及電路，增壓泵外殼已出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。綜合分析原因，是增壓泵內(nèi)部絕緣失效，增壓泵金屬外殼漏電，導(dǎo)致與增壓泵連接的金屬部件（U型混水閥和花灑金屬，此處漏電流只經(jīng)過熱水器的水路，不經(jīng)過電熱水器本體電路）帶電，受害人在洗澡過程中接觸花灑金屬管時(shí)觸電。

案例4：張娜娜等人[3]對(duì)一起電熱水器漏電傷人案例進(jìn)行了檢測(cè)分析，通過拆解發(fā)現(xiàn)涉案熱水器內(nèi)部金屬件存在腐蝕現(xiàn)象，腐蝕位置位于加熱管與內(nèi)膽間橡膠密封處，而腐蝕部位正下方即是加熱管的兩極，電源線的接線螺絲已銹蝕，金屬底盤有明顯的銹蝕痕跡。泄漏電流測(cè)試結(jié)果表明，其漏電電流超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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 4706.12—2006《家用和類似用途電器的安全儲(chǔ)水式熱水器的特殊要求》的要求，電熱水器存在漏電的物證特征。

分析上述4起案例的漏電流路徑，如圖3所示。案例1是插座漏電，也就是電熱水器的供電電路漏電流為I漏1；案例2和案例3是電熱水器的供水水路帶電而引入漏電流I漏3；案例4是電熱水器本體存在質(zhì)量缺陷而漏電，漏電流為I漏2；然后流經(jīng)電熱水器水閥和花灑，形成I漏出，人體觸碰到水閥和花灑導(dǎo)致觸電事故。

圖3 電熱水器漏電流路徑分析

1）電熱水器供電電路漏電。我國(guó)很多地區(qū)建筑房屋的電路布線不規(guī)范，有相當(dāng)比例家庭用電環(huán)境不滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如布線故障、線路老化、開關(guān)插座不合格、接地不良等。布線故障、線路老化、開關(guān)插座不合格有可能出現(xiàn)漏電情況，接地不良對(duì)于線路漏電不能起到保護(hù)作用。若電熱水器供電的電路系統(tǒng)中出現(xiàn)了絕緣失效缺陷，將導(dǎo)致電熱水器接地線帶電，從而引發(fā)觸電事故。

2）電熱水器水路引入電流。由于電熱水器產(chǎn)品的特殊性，其在安裝時(shí)需接入進(jìn)出水管，若水路管道為金屬管，當(dāng)其他涉水電器漏電（如增壓泵）時(shí)，漏電流就會(huì)沿著水管流至花灑，導(dǎo)致用戶在洗澡時(shí)發(fā)生觸電事故。

3）電熱水器質(zhì)量缺陷問題導(dǎo)致漏電。第一，電熱水器屬于CCC強(qiáng)制性認(rèn)證產(chǎn)品，理論上市面上售賣的該類產(chǎn)品都經(jīng)過了CCC強(qiáng)制性認(rèn)證，不應(yīng)存在安全質(zhì)量問題，但是仍有少數(shù)制造商不嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求生產(chǎn)，使得產(chǎn)品存在質(zhì)量缺陷；第二，長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，熱水器的發(fā)熱元件金屬外鞘會(huì)因腐蝕積垢而損壞，使得內(nèi)部金屬加熱絲與金屬外鞘導(dǎo)通發(fā)生漏電；第三，電熱水器的使用環(huán)境相對(duì)惡劣，其內(nèi)部元件和材料長(zhǎng)時(shí)間處于高溫高濕的環(huán)境中，容易因線路老化、腐蝕等原因造成絕緣失效而發(fā)生漏電，導(dǎo)致觸電事故。

3 電熱水器“漏電”解決方案

人們治水患會(huì)考慮采取預(yù)防、隔斷和疏導(dǎo)等方面的措施。電流如水流，基于上述電熱水器漏電流分析，建議借鑒治水患的經(jīng)驗(yàn)來“治理”電熱水器漏電流。

3.1 預(yù)防

預(yù)防熱水器觸電事故的發(fā)生，在日常使用中需做到一看、二查、三保養(yǎng)。一看是在購買時(shí)從正規(guī)渠道購買帶有CCC標(biāo)識(shí)的產(chǎn)品。目前，我國(guó)要求熱水器等大小家電及電器產(chǎn)品（開關(guān)插座、電線等）均需通過CCC認(rèn)證，消費(fèi)者要注意識(shí)別。二查是查看全屋電器防護(hù)措施的完好性及使用年限，對(duì)防護(hù)措施失效或超過規(guī)定使用年限的電器產(chǎn)品，應(yīng)及時(shí)予以報(bào)廢處理。三保養(yǎng)是根據(jù)產(chǎn)品使用說明書正確地操作使用產(chǎn)品，定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

3.2 隔斷

目前針對(duì)電熱水器漏電流的隔斷方法有兩種技術(shù)方案。

第一種方案是“斷電法”，即采取漏電保護(hù)插頭防護(hù)，當(dāng)電熱水器出現(xiàn)漏電時(shí)，漏電保護(hù)插頭會(huì)自動(dòng)跳開，切斷電路以防發(fā)生觸電。但是，實(shí)際上家庭安裝漏電開關(guān)后，仍然不能完全保證防止觸電事故發(fā)生。根據(jù)漏電保護(hù)器的原理，當(dāng)熱水器前端供電電路已經(jīng)出現(xiàn)漏電，如插座的接地端帶電時(shí)，熱水器的漏電保護(hù)插頭相線電流IL和中性線電流IN之和仍然為0，其零序互感器鐵芯不會(huì)出現(xiàn)磁通，因此漏電保護(hù)插頭不會(huì)動(dòng)作，此時(shí)使用電熱水器仍會(huì)發(fā)生觸電事故。所以除了電熱水器用漏電保護(hù)插頭外，在家庭進(jìn)線處安裝漏電保護(hù)斷路器能起到更好的隔斷效果。

第二種方案是“水阻法”，即在熱水器進(jìn)出水口增加一段絕緣管，延長(zhǎng)水道，進(jìn)而增加水流電阻，形成“防電墻”，當(dāng)發(fā)生漏電時(shí)，經(jīng)過“防電墻”組件后的出水電流可達(dá)到安全范圍內(nèi)，有效避免觸電事故。但是該方法不能主動(dòng)切斷電源，當(dāng)水質(zhì)較差、水電導(dǎo)率較高時(shí)，通過“防電墻”后的電流也可能過大，超過安全值而導(dǎo)致觸電事故[4]。另外，電熱水器供水水路帶電時(shí)，如增壓泵漏電，漏電流經(jīng)混水閥直接傳導(dǎo)至花灑，人體觸碰到金屬花灑或帶電的水流都會(huì)發(fā)生觸電，而此時(shí)“防電墻”起不到任何作用。因此，也有相關(guān)研究人員建議[5]，使用絕緣水管將熱水器進(jìn)出水口分開，同時(shí)通過增加絕緣水管長(zhǎng)度至1 m以上，形成“水阻降壓”，起到防觸電效果。

3.3 疏導(dǎo)

電熱水器通常設(shè)計(jì)為“Ⅰ類器具”，GB 20429—2006《電熱水器的安裝規(guī)范》第5.1.4條規(guī)定：“Ⅰ類熱水器的安裝必須有獨(dú)立的插座及可靠接地，否則不應(yīng)進(jìn)行熱水器的安裝?！彪姛崴鞯娶耦惼骶呔哂锌煽康慕拥卮胧?，意味著電熱水器等易觸及接地金屬外殼正確可靠地連接到配電線路良好的接地系統(tǒng)中，那么電熱水器等接地金屬外殼漏電時(shí)，漏電流即可經(jīng)保護(hù)接地線導(dǎo)入大地，起到保護(hù)人身安全的作用。

鑒于電熱水器觸電事故風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，結(jié)合IEC標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于電擊危險(xiǎn)防護(hù)的原則，應(yīng)采取多重防護(hù)措施，至少是雙重保護(hù)措施，確保有足夠的后備措施來避免危險(xiǎn)的產(chǎn)生。此外，考慮到電熱水器電路環(huán)境及水路環(huán)境對(duì)觸電風(fēng)險(xiǎn)的影響，極端環(huán)境或條件下電擊防護(hù)要采取三重防護(hù)：基本絕緣防護(hù)、良好的接地保護(hù)和安裝漏電保護(hù)器或“防電墻”。

4 結(jié)論

電熱水器觸電模式多為間接觸電模式，導(dǎo)致電熱水器觸電事故的原因是多方面的，欲解決熱水器的觸電問題，需要先搞清楚漏電流的來源，可以分別從電路環(huán)境、水路環(huán)境和熱水器質(zhì)量三方面進(jìn)行排查識(shí)別。

電熱水器產(chǎn)品的電氣安全防護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要結(jié)合其觸電風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，綜合考慮防護(hù)措施。購買正規(guī)的電器產(chǎn)品，按說明書要求安裝使用電器產(chǎn)品，定期檢查產(chǎn)品的觸電防護(hù)措施并進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，為全屋設(shè)計(jì)完善的接地系統(tǒng)，可以有效地減少觸電事故的發(fā)生。