基于國家標準的插頭插座不安全因素進行分析研究其所蘊藏的專利新技術(shù)的方向

盧祖雄

（中國農(nóng)業(yè)銀行南寧分行，廣西南寧 530028）

0.引言

插頭、插座與我們的日常生活息息相關(guān)。國家從1999年5月1日至2017年4月14日發(fā)布了3個標準版本。2008年9月24日國家質(zhì)檢總局和中國國家標準化管理委員會發(fā)布對我國插頭、插座的外觀、尺寸、性能等方面給出了明確的規(guī)范并強制執(zhí)行，這是第二個標準版本。本次標準明確取消“萬用孔”，使用了國際“組合孔”。由于插頭、插座屬于個性化需求、使用頻率較高的一種生活用品品，全國大小生產(chǎn)廠家多，市場流通的插頭、插座產(chǎn)品性能及材料質(zhì)量參差不齊，甚至魚目混珠，一直以來各級質(zhì)量監(jiān)管部門市場抽查的結(jié)果合格率較低。因插頭、插座產(chǎn)品不合格所引發(fā)的安全事故時有發(fā)生。為了加快改善這種情況，清理和規(guī)范插頭、插座產(chǎn)品市場，2015年國家正式發(fā)布第三個標準，并要求自2017年4月14日起，國內(nèi)所有插座完成新舊標準切換，這就是簡稱的“新國標”。“新國標”有兩本，即《GB 2099.7-2015家用和類似用途插頭插座 第2-7部分：延長線插座的特殊要求》《GB 2099.3-2015家用和類似用途插頭插座第2-5部分：轉(zhuǎn)換器的特殊要求》。新舊國標變化主要有：（1）“新國標”標有“GB 2099.3-2015”或“GB 2099.7-2015”字樣。（2）在“新國標”中規(guī)定，額定電流10A的延長線插座，導線的最小橫截面積由原來的0.75mm2提高到1mm2；額定16A的則從1mm2提高到1.5mm2。加粗電源線內(nèi)的導線，可以提供更加大的耐受上限、更低的負載熱量、抗彎折勞損能力更高。（3）“新國標”要求插座身上改用五孔插口或和二孔插口搭配設(shè)計，而不再是我們熟悉的圓孔、扁孔、兩頭、三角等多種形態(tài)的組合。圓孔插頭插座、“萬能插座”從此退出市場。（4）“新國標”要求插線板必須設(shè)置保護門，即平常說的安全門，避免兒童因為手指或金屬物體誤觸導致觸電事故。（5）“新國標”要求插座材料阻燃等級有所提升，新增了針焰測試項目，要求針焰明火與插座接觸30s后不起燃，或者起燃后30s后自動熄滅。這一改變使傳統(tǒng)ABS材質(zhì)外殼的插座將不符合新的要求。（6）必須獲得CCC認證?！靶聡鴺恕币蟛遄仨氁ㄟ^國家強制性產(chǎn)品認證，這個認證標志就是“CCC”。

新標準實施，對插頭、插座產(chǎn)品的使用安全性提出了更高要求，從而也提升了行業(yè)準入門檻。國家標準作為安全底線，為用戶提供了一份安心的保障。

1.“新國標”存在的不安全因素分析

實施近5年的“新國標”解決了我國許多用電領(lǐng)域環(huán)境的安全問題。國內(nèi)正規(guī)廠家根據(jù)“新國標”設(shè)計生產(chǎn)各類電器產(chǎn)品，電器的防漏電等得到改善，行業(yè)產(chǎn)品安全性能整體提高，因環(huán)境帶電所引起的傷人事故顯著減少。

我國電器從安全角度看，主要有電源的配送方式（單相電源和三相電源）和配送鏈路上的插座載體。

電源配送方式的三相電源又叫做“工業(yè)用電”，需要特殊審批才能使用。三相插座的供電電壓為380V，而一般的家用電器都是使用單相電源，單相插座供電電壓為220V。

在配送鏈路上的插座載體，其中三相插座面板孔位是四孔（接3相火線和1根零線），都是大功率電機、電器設(shè)備使用。單相插座面板孔位有兩孔（接1根火線和1根零線）和三孔（接1根火線，1根零線和1根接地保護線）。也有常見的組合式兩孔、三孔插座，接線方式同兩孔插座和三孔插座，即“左零右火”的接線方式。兩孔插座一般定額電流最大10A，三孔插座定額電流有10A、16A、20A、25A、32A等。以上可以得知兩孔插座和三孔插座差別就是前者沒有地線極，后者有地線極。

這里就引出了一個問題，什么電器使用兩孔插座，什么電器使用三孔插座？兩孔插座電器，一般是一些功率低的電器，外殼不導電或與內(nèi)部線路絕緣不相通，對電源沒有正負極區(qū)分要求，如臺燈、電風扇、電吹風等。但是需要注意的是，使用沒有地線級的兩孔插座，一但漏電，漏電保護器不會跳閘，有觸電危險。使用三孔插座的電器，是一些高功率的電器，目的是提高用電安全性，主要是一些其電路輸入有正負極區(qū)分、內(nèi)部電路絕緣損壞可能導致漏電到外殼、外殼容易產(chǎn)生靜電可能損壞內(nèi)部電路的，這類電器需要使用帶地線極的三孔插座，當電器漏電時，漏電保護器立即跳閘，可防止觸電。

應該說第三版的插座標準，從插孔布局，電線和插座外殼材質(zhì)、定額電流、插座外觀、尺寸、性能、開關(guān)、認證等進行了6項安全規(guī)范，“新國標”的插座似乎很安全了。

然而，“新國標”下的兩腳插頭、兩孔插座存在的安全漏洞卻被忽視了，即兩腳插頭、兩孔插座可以正插也可以反插。本文分析研究正是基于目前“新國標”存在的重大不安全漏洞入手。通過對兩腳插頭、兩孔插座可以正插也可以反插，導致存在的重大不安全漏洞分析進而提出“新國標”修改的必要性和新標準的專利技術(shù)的研究方向。

2.防呆插口設(shè)計必要性分析

在我們?nèi)粘５姆块g、辦公室、計算機房等用電的區(qū)域可以看到一些使用兩腳插頭的電器，如電風扇、電視機、臺燈、音響等。我在使用中發(fā)現(xiàn)，這些電器自帶了電源開關(guān)，雖然按下開關(guān)可以關(guān)掉了電源，表面上電器電源斷開了，電器不工作了，但是由于插頭在插座上插反了，即插頭的零線（N）腳插到了插座的火線（L）孔，插頭的火線（L）腳插到了插座的零線（N）孔，顯然，此時開關(guān)切斷的是零線（N），電器插頭的另一根電線仍然將火線接通向設(shè)備內(nèi)部，導致電器內(nèi)部電路仍然附帶著高電位，存在安全隱患。根據(jù)國際通行的安全規(guī)范是“開關(guān)必須接到火線”，以確保電器關(guān)閉開關(guān)后，電器上不存在電壓220V高電位，確保電器和使用者的安全。然而，目前“新國標”兩腳插頭和兩腳插座是“平行”的，沒有做到“防呆插口”設(shè)計防反插作用（防呆插口是電腦組裝上專用的術(shù)語，電腦主板上的電源接線口、硬盤接口等都是防呆插口），造成電源兩腳的插頭和兩孔的插座孔沒有形成定位孔，可以正插也可以反插，造成電器“開關(guān)”接入的電線級存在不確定性。圖1可以說明此類情況。

圖1 兩腳插頭電器內(nèi)部電路連接圖

以上該圖是使用兩腳電源插頭的電器，電源插頭連接有藍色線（零線N）和棕色線（火線L），電源開關(guān)是串聯(lián)在棕色線（火線L）上。根據(jù)遵循“左零右火”的規(guī)范，電源插頭對應的藍色線（左腳）應當插入插座的左邊孔（零線孔），電源插頭對應的棕色線（右腳）應當插入插座的右邊孔（火線孔），當關(guān)閉開關(guān)時，就可以把棕色線（火線L）切斷。然而，由于插頭的插腳在插座上可以隨意進行正插、反插。因此，這個電器棕色線上接入的有可能是火線，也有可能是零線，所以串聯(lián)在棕色線上的開關(guān)有可能是切斷了火線，也有可能是切斷了零線，與“開關(guān)必須接到火線”的強制性安全要求不相符。因此，本人提出有必要對現(xiàn)行“新國標”的“平行”設(shè)計的兩腳插頭和兩孔插座的外觀進行 “防呆插口”設(shè)計，防止兩孔插頭和插座出現(xiàn)反插操作，確保電器和使用者安全。

2.1 兩孔插座的外觀設(shè)計型狀

通過把兩腳插頭和兩孔插座設(shè)計成“倒八字”形狀，以防止插頭反插，且兼目前所有三孔插座，使三孔插座的使用效率得到提高。

設(shè)計如圖2。

圖2 兩孔插座的外觀設(shè)計形狀

2.2 兩腳插頭的外觀設(shè)計型狀

新型“防呆插口”插頭，設(shè)有防呆插片，插頭的插片與插座的防呆插孔之間有定位關(guān)系，確保不能反插，確保電器和使用者安全，如圖3所示。

圖3 兩腳插頭的外觀設(shè)計形狀

3.實證分析

本文提出了“一種新型防呆插口插座及插頭”的外觀設(shè)計，改變了由“新國標”傳統(tǒng)的“平行”形狀的兩腳插頭和兩孔插座改為“倒八字”形狀的插頭及插座，“倒八字”形狀的斜度與三孔插座的“左零右火”兩個腳的形狀規(guī)格一致，這就確保了“防呆插口”設(shè)計的插頭與現(xiàn)行的三孔插座相兼容匹配。經(jīng)對制作實物的“防呆插口”設(shè)計的插座及插頭樣品進行測試，實際效果與理論分析研究結(jié)果相一致，說明了這種新型“防呆插口”插座及插頭的設(shè)計更加符合安全用電要求，可以作為“新國標”的一次得大升級，值得推廣。為此，本人于2021年6月28日向國家知識產(chǎn)權(quán)局提出“一種新型防呆插口插座及插頭”的兩項外觀設(shè)計專利（申請?zhí)柗謩e為202130407172.1、202130407171.7）和實用新型專利（申請?zhí)枮?02121455382.9）。

4.結(jié)論和建議

4.1 “新國標”也有不安全因素

插頭插座國家標準發(fā)布歷經(jīng)23年共3次修改，主要都是著重于對插頭插座本身個體的產(chǎn)品安全質(zhì)量的把關(guān)確認，而忽略了其作為參與電網(wǎng)鏈路工作上發(fā)揮安全作用時的安全因素，導致了兩腳插頭、兩孔插座安規(guī)尺寸長期存在的因可能反插帶來的安全隱患。

4.2 “新國標”需要不斷的完善

“新國標”歷經(jīng)23年，有著從第一版本到第三版本的修改歷程，也就有不斷完善的可能性和必要性，國家應該本著“安全無小事”的態(tài)度聽取各方面意見，排除一切影響安全的因素，對目前的兩腳插頭、插座的安規(guī)外觀、尺寸進行必要的修改。本文指出的兩腳插頭兩孔插座可以反插導致開關(guān)不能真正切斷火線的客觀事實存在，建議國家重視此問題并加快列入修改的議事議程，早日讓用電更加安全，讓國家標準不存在“安全瑕疵”而更具國家權(quán)威。