關(guān)于“零地合一”與泄漏電流的測(cè)量探討

蘇濤 肖鵬

（中國(guó)家用電器研究院 北京 100176）

關(guān)于“零地合一”與泄漏電流的測(cè)量探討

蘇濤 肖鵬

（中國(guó)家用電器研究院 北京 100176）

本文通過(guò)對(duì)儲(chǔ)水式電熱水器泄漏電流測(cè)試過(guò)程的分析，揭示了泄露電流試驗(yàn)的測(cè)量原理，以及針對(duì)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的“零地合一”現(xiàn)象進(jìn)行了剖析。

泄漏電流；GB/T 12113-2003；零地合一

在家用電器產(chǎn)品檢測(cè)中，泄漏電流的測(cè)量是一項(xiàng)電氣安全指標(biāo)的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目，也許是因?yàn)榻?jīng)常性操作，使檢測(cè)人員忽視了對(duì)泄漏電流測(cè)試原理的思考，所以在某些檢測(cè)過(guò)程中也會(huì)遇到一些疑惑。

某企業(yè)實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行儲(chǔ)水式電熱水器產(chǎn)品的泄漏電流測(cè)試過(guò)程中，就遇到了這樣一起案例：當(dāng)熱水器放在金屬測(cè)試架上，連接水路，依據(jù)GB 4706.1-1998和GB 4706.12-2006標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行第13章泄漏電流測(cè)試時(shí)，泄漏電流經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不合格的情況；然而，當(dāng)把熱水器從測(cè)試架上搬到絕緣墊上進(jìn)行分析及再測(cè)量時(shí)，泄漏電流又沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，這種情況應(yīng)該怎樣解釋？是產(chǎn)品出現(xiàn)了問(wèn)題還是測(cè)試方法出現(xiàn)了偏差？

通過(guò)閱讀標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12113-2003《接觸電流和保護(hù)導(dǎo)體電流的測(cè)量方法》，我得到了一些關(guān)于泄漏電流測(cè)量的個(gè)人理解，希望能與大家進(jìn)行深入探討。在討論這些問(wèn)題之前，我們首先要了解什么是泄漏電流，以及泄漏電流測(cè)量的實(shí)質(zhì)。

從標(biāo)準(zhǔn)中我們可以知道，泄漏電流實(shí)質(zhì)有兩種含義：其一，是指流過(guò)保護(hù)導(dǎo)體的電流，即保護(hù)導(dǎo)體電流；其二，是指當(dāng)人接觸器具時(shí)，流過(guò)人體的電流，即接觸電流。而我們?cè)谶M(jìn)行GB 4706系列標(biāo)準(zhǔn)的泄漏電流檢測(cè)中所考慮的，是在使用中有可能流過(guò)人體的有害電流，即前文提到的接觸電流。當(dāng)然，接觸電流從效應(yīng)上，又可以分為：感知、反應(yīng)、擺脫和電灼傷，而我們關(guān)注的主要是感知和反應(yīng)。具體內(nèi)容可參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)，這里不再進(jìn)一步解釋。

感知和反應(yīng)效應(yīng)與接觸電流有關(guān)，并且是隨頻率變化的。所以，在檢測(cè)中使用測(cè)試電源為50Hz或60Hz的正弦波，通過(guò)本文圖1“加權(quán)接觸電流的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)”來(lái)模擬接觸器具的人體的反應(yīng)，通過(guò)測(cè)量的電壓值換算成我們需要的電流值。

由以上分析可知，我們測(cè)量出的電流并非器具表面流過(guò)的電流（即保護(hù)導(dǎo)體電流），而是模擬流過(guò)人體的電流（即接觸電流）。我們測(cè)量的方法不是對(duì)電流的測(cè)量，而是通過(guò)對(duì)電壓的測(cè)量，通過(guò)一定的關(guān)系換算成電流，即測(cè)量的實(shí)質(zhì)是電壓，而不是電流。

另外，標(biāo)準(zhǔn)中4.3條中有一句內(nèi)容值得我們思考，即，EUT（指“受試設(shè)備”）用的保護(hù)導(dǎo)體與接地中性導(dǎo)體之間的電位差小于1%線電壓，如圖2所示。這實(shí)際上是要消除電源對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

其實(shí)，從實(shí)際生活中考慮這個(gè)問(wèn)題可能更容易。我們的生活用電，發(fā)電站采用的是三相供電系統(tǒng)，同時(shí)為了減少傳輸損耗，采用高壓送電，在入戶之前通過(guò)變電設(shè)備降壓，將三相分別供給不同用戶。由電路知識(shí)可知，當(dāng)三相電供電對(duì)稱并且傳輸無(wú)損耗時(shí)，三相電的中性點(diǎn)是不帶電的，但這只是理想狀態(tài)，由于供電過(guò)程中三相的損耗不可能完全相同，且三相的負(fù)載也不同，所以三相電不可能完全對(duì)稱，這就導(dǎo)致三相電的中性點(diǎn)有一定的電位，當(dāng)三相電嚴(yán)重不對(duì)稱時(shí)會(huì)存在一定的危險(xiǎn)，所以，通常我們會(huì)將中性點(diǎn)和接地端連通，以達(dá)到電源三相的相對(duì)平衡。當(dāng)然，這同時(shí)就產(chǎn)生了另一個(gè)問(wèn)題，即“零地合一”。

我們以Ⅰ類器具基本絕緣的泄漏電流的測(cè)量為例，測(cè)試部位為電源任一極與易觸及金屬表面（接地保護(hù)）之間。當(dāng)測(cè)試儀器沒(méi)有隔離變壓器時(shí)，我們所測(cè)量的泄漏電流實(shí)際上是兩部分，一部分是在器具接地端測(cè)量到的器具本身產(chǎn)生的泄漏電流。另一部分是由于N極本身帶有一定的電位，從而在零線上產(chǎn)生的漏電流，而這部分并不是我們要測(cè)量的。所以我們必須采取一定的措施將這部分漏電流屏蔽掉。一般來(lái)說(shuō)，我們采取的是隔離變壓器的措施。

如圖3所示，電源通過(guò)隔離變壓器供電，因?yàn)楦綦x變壓器只能感受到初級(jí)兩端的電勢(shì)差，并不能感受電源兩極的電位，而此時(shí)我們所測(cè)量的泄漏電流只是由器具自身產(chǎn)生的漏電流，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)非測(cè)量的漏電流的屏蔽。而我們平時(shí)所說(shuō)的要把地線斷開(kāi)，是為了能夠測(cè)量出泄漏電流的說(shuō)法，可能也并不完全如此?？梢酝葡?，在“零地合一”的情況下進(jìn)行測(cè)量，若不將地線斷開(kāi)，我們將在電源任一極（L極）與易觸及金屬表面（N極）之間進(jìn)行測(cè)量，而我們測(cè)量泄漏電流的實(shí)質(zhì)又是對(duì)電壓的測(cè)量，那我們測(cè)到的電壓豈不是供電端的電壓？而我們文章開(kāi)頭提到的熱水器測(cè)量的問(wèn)題，恐怕也與這種情況類似。因?yàn)橥鈿ぃń拥囟耍┰诮饘偌苌锨疫B接水路的情況下，使得地線并未完全懸空，所以才會(huì)產(chǎn)生前文所述的泄漏電流不合格的情況。

由于在GB 4706.1-2005版標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法已有所不同，更多的產(chǎn)品會(huì)使用到人體網(wǎng)絡(luò)，故本文還想對(duì)人體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的介紹。（因儲(chǔ)水式電熱水器特殊標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.12-2006暫未換版，仍與GB 4706.1-1998版通用要求共同使用，屬特殊情況。）前文提到的，我們測(cè)量的泄漏電流實(shí)際是感知電流和反應(yīng)電流，我們所使用的人體網(wǎng)絡(luò)為如圖1的加權(quán)接觸電流（感知電流/反應(yīng)電流）的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)。其中元件RS和CS模擬兩接觸點(diǎn)間總的皮膚阻抗，Rb模擬人體內(nèi)部阻抗，其他部分為考慮到人體內(nèi)部器官電流的影響的加權(quán)值。對(duì)于感知和反應(yīng)的接觸電流，測(cè)量的直流值是用U1除以500Ω，而測(cè)量的交流值是用U2峰值除以500Ω，這里應(yīng)該是峰值，一定要注意。

圖1 加權(quán)接觸電流（感知電流/反應(yīng)電流）的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)

圖2 直接供電的接地中線

圖3 帶有隔離變壓器的接地中線

另外，GB 12113-2003標(biāo)準(zhǔn)里對(duì)于測(cè)試變壓器也提出了要求。變壓器的任何容性漏電流都必須考慮在內(nèi)。作為EUT接地的一種替換，測(cè)試變壓器的次級(jí)和EUT需要保持浮地，在這種情況下不需考慮測(cè)試變壓器的容性漏電流。這也與我們進(jìn)行正常泄露電流的測(cè)試要求相一致。

由于本檢測(cè)是對(duì)儲(chǔ)水式電熱水器整機(jī)進(jìn)行測(cè)試，所以與GB 4706.1-2005關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)比較多，所以檢測(cè)人員在掌握測(cè)量方法的同時(shí)，更應(yīng)該去思考檢測(cè)方法背后的檢測(cè)原理，這樣才能更好地理解測(cè)量的實(shí)質(zhì)。

[1] GB 4706.1-1998《家用和類似用途電器的安全 第一部分：通用要求》

[2] 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》

[3] GB 12113-2003《接觸電流和保護(hù)導(dǎo)體電流的測(cè)量方法》

[4] GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第一部分：通用要求》

Research about “Neutral & Earthing” and “Leakage current”

SU Tao XIAO Peng
(China Household Electric Appliance Research Institute Beijing 100176)

Through the analysis on testing process of leakage current for storage water heater, the measuring principle of the leakage current test is revealed, and the common phenomenon of bonding neutral conductor and earthing conductor in power system of laboratory (Abbreviation: “Neutral & Earthing”) is analyzed.

Leakage current; GB/T 12113-2003; Neutral & Earthing