电热水器瞬间夺命,罪魁祸首竟是它!
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针对近期接二连三出现的电热水器致人死亡事故,本岛昨日推送了《电热水器“吃人”事故何时休?》一文,并承诺今日再发一文,把电热水器安全这点儿事彻底说明白,尽我们最大的努力,期望类似的悲剧不再发生。
(非东莞事故照片)
先看一下网上已经广泛流传的电热水器使用存在的三个误区,然后逐步剖析,知其然知其所以然,最后就会彻底搞明白如何避免热水器触电事故的发生。
拔掉插头就万事大吉了
有些人心里会想,热水器出现安全问题大都与电有关,那么在使用的时候把电源线给拔掉,这不就没问题了吗。这种看似解决一切的方法仍然存在着一定的隐患,并不能绝对的说不会出现安全问题。
热水器除了要连接电路外,它还不可避免地与水管相连。在一些接地不好或根本没有接地的建筑中,有的人家会将接地线与水管相连,让水管充当建筑的接地。这种情况下,如果一户人家中的电器发生漏电,那么整栋楼的水管都会带电,其中正在使用热水器洗浴的用户,尽管拔下了热水器的插头,还是会被水管导入的电流击伤。
使用合格的电热水器就安全了
随着电热水器在中国市场的日益普及、成熟,整个电热水器行业宣称用电安全问题已全面解决。而消费者也较为认可这种说法,认为电热水器的产品合格了,洗浴也就没有了后顾之忧。但近期接连发生的一些“合格热水器”引发的触电事故,不禁让人提出了疑问:用的是合格的热水器就真的安全了吗?是什么原因导致了这些事故的发生?
我国电热水器的标准是等同采用欧洲的IEC(国际电工委员会)标准,这个标准要求用户家中的接地线必须是良好的。而我们国家由于历史原因很多建筑物接地系统不是良好的,甚至是缺乏的,如装修接错线、线路老化、私拉电线、使用劣质的开关插座、用水管当接地线等,这些都有可能导致地线带电,从而引发触电事故。对于这点,消费者并不知情。在这种使用环境下,即使通过IEC检验合格的热水器,也不能保证安全的洗浴。
有漏电保护洗澡就不怕了
很多人认为有了漏电保护,洗浴安全就不用担心了,其实这样的认识也是个误区。要解释这个误区就要先了解一下漏电保护器的工作原理:电源线中的火线和零线通过漏电保护器进入热水器,热水器在工作状态中,一旦内部某一电器件发生漏电,漏电保护器就可以在0.1秒的时间内切断电源,防止电流继续进入热水器内部。
但是,热水器的电源线中还包含一股不通过漏电保护器的地线,理论上地线也是为保证用电安全而设置的,但万一装修时火线地线接反、线路老化等情况出现,由于地线不通过漏电保护器,这时电流就有可能通过地线长驱直入到热水器内部,触电事故依然不可避免(注:此处所称漏电保护非插头部分的漏电保护,后面详述)。
电热水器使用安全注意事项
家庭的室内布线应可靠接地,且接地电阻值不得大于4Ω。家用插座,不管单相电源还是三相电源,其接地必须与电源的地线链接,插座的接地极不允许空着。如果因条件不允许,无法接驳地线,请使用带有防电墙的产品,最大限度地防止漏电危险。
电热水器的配备插座,应为带固定专用插座,不能使用移动式电源接线板。插座的结构、容量和插孔尺寸应与电热水器电源插头相匹配。插座应置于电热水器出水口水平位置上方,要避免被水喷溅而产生短路危险,最好采用带有防水保护的插座。
(非东莞事故照片)
电热水器的结构及原理
电热水器结构示意图
储水式电热水器贮满水通电后,电热水器内的电热管将电热水器内胆内的水加热,当加热到所设定的温度时电路自动断开,电热管停止加热,整机处于保温状态。当内胆内水温降低到某一温度时,电热管再次通电加热,这种状态循环往复,以便电热水器始终有热水可用。主要可分为水路和电路两部分:
进水通过安全阀单向(只能进水,不能出水)进入水箱内胆,下方进水口靠近水箱底部,其进水口上方有一挡板,使进入的冷水存在底部,防止冷水冲入上部影响热水水温,出水口在内胆上部,热水比冷水轻,在水的上部分,热水出水口也在此处,所以出水总是热的,要使热水流出,必须进入冷水,增加内胆内水压,热水才能被挤流出。关闭进水口,即使内胆存满热水也不会流出。流出的高温热水,通过调节混水阀,使之出水温度适合使用要求。
电路的主要作用是对冷水加热至设定温度。电热水器的加热通过电热管来进行,温度的设定则通过调节温控器进行,电热水器将电能转换成热能,传给被加热的媒体(水),水达到预定温度时,温控器会自动断电,停止加热。一段时间后,当水温比设定温度下降3-5℃左右时,温控器会重新工作,继续恢复加热至设定温度,如此反复工作。
电热水器零部件工作原理
内胆:内胆是热水器的核心部件,直接影响热水器的安全性能、使用性能和工作寿命。
内胆1
内胆2
镁棒:镁棒主要作用在于保护电热棒,电加热棒在加热时容易与水里面的矿物质发生反应,从而减少电加热棒的使用寿命。工作原理:由于镁的活性大于加热棒的铁或铜,因此通过镁棒的作用,使水里面的矿物质先与镁棒反应。镁是电化学序列中电位最低的金属,无毒。因此,用来制成镁棒保护内胆非常理想。镁棒的大小直接关系到保护内胆时间的长短和保护效果的大小,镁棒越大,保护效果越好,保护时间越长。
镁棒
防电墙:就是利用了水本身所具有的电阻(如国标规定自来水在15℃时电阻率应大于1300Ω),通过对热水器内通水管材质的选择(绝缘材料),管径和距离的确定形成“隔电墙”。当电热水器通电工作时,加热内胆的水即使有电,也会在通过“隔电墙”时被水本身的电阻衰减掉而达到将电隔离的目的,使热水器进出水两端达到几乎为零的电压和0.02mA/kw以下的极微弱电流。
防电墙1
防电墙2
加热棒:电能→热能转化装置,主要用它来对水进行加热,其功率为1500W-3000W,主要由发热电阻丝,铜管或不锈钢管,导热绝缘介质氧化镁和接线端子构成。当通电时,电流使发热电阻丝发热,热量通过电加热器将储在内胆的水加热,电热管由三层构成,最里面为电阻丝,中间为耐高温绝缘氧化镁粉,外层为不锈钢管。电阻丝为直接发热元件,耐高温绝缘镁粉起到在高温下绝缘作用,以保证电热管的安全性。
加热棒
控温器:工作原理:现用控温器均为液体膨胀式结构。利用液体有热胀冷缩的特性,控温器将特殊液体密封在探管和毛细管组成的密封腔中,探管插到待测温部位,当该处温度上升时探管内液体膨胀,并沿毛细管移动至末端,膨胀的液体使膜盒变型后推动触点,使电路断开,停止加热。调节控温器旋钮,也就是调节将触点断开的位移量,而此位移量与感测的温度成特定比例。当温度下降后,膨胀后的液体会逐渐缩小体积,触点又回复到导通状态,发热管重新开始加热,这就是控温器控制水温的原理。当内胆的温度达到设定值时,液态受热膨胀流过毛细管顶起杠杆板,金属片自然弹起,断开两极,停止加热。当水温下降到设定温度的3-5℃左右时,液态冷缩,杠杆板自动回弹并压下弹簧片至A点,电路重新闭合,开始加热,实现保温功能。
控温器
超温保护器:原理是当内胆水温达到88或91摄氏度时,金属片受热变形向上弹,顶起绝缘顶杆,断开两极实现防超温保护。当双极断开需复位时,必须手动按下手动复位键,并用万用表测量两极是否相通。
超温保护器
漏电保护插头:原理是利用漏电开关内部装置,当电热水器有漏电或负载电流大过额定电流时会自动跳闸,切断电源,避免事故发生。漏电保护插头开关应为电热水器的标准配置。注:此漏电保护非家中电闸箱中的漏电保护器。目前的产品,绝大部分都能够实现地线带电时的防护,但是一些早期的产品,就不好说了。
漏电保护插头
近年来,每当出现一起电热水器致人死亡的事故,网络上都是在描述具体的事故情节,没有专业机构或专家向公众阐述事故的具体原因(发生触电的直接原因),基本上都武断地将触电原因归结于电热水器质量不过关和售后服务的不专业。经大量实验表明(来源于有关资料),零火线反接、插座漏电、线路老化或相线串线等环境漏电,均不是造成事故的根本原因,以上这些环境漏电因素在接地良好的情况下均不能造成触电事故;加热管基本绝缘破坏,在接地良好的情况下同样也不会发生事故。
大量电热水器发生事故表明(来源于有关资料),电热水器发生的触电事故,主要有两种情况:
无接地或接地不可靠,一般用户是不懂的,也是无法检测的,在这种接地缺失的情况下,即使通过检验合格的电热水器也不能保证安全。
由于历史原因,很多老旧建筑物的接地系统都存在问题,如线路老化未及时维修,有的住户不按规范改造线路,根本不装地线、插头插座上的零线和火线接反等时有发生,在2005年(情况较早,但是找不到最新数据),有关部门专门组织了一次全国范围内的用户用电环境调研活动,仅以某地为例,抽查了328家发现,存在用电隐患的有地线带电42户占12.8%,无地线的175户占53.35%,其余插座带电4户,线路老化7户,接线头松动2户,相、零接反18户。由此可见,在我国在接地系统异常的情况比例非常高(注:2005年的情况,目前情况无资料),它往往就是触电死亡事故的罪魁祸首。
我国现有家电行业安全标准普遍采用的是国际IEC 标准,它适用的前提是家庭地线接地良好。所以,包括电热水器在内的I类家电产品说明书中都有明确警示:严禁在无可靠接地情况下使用。
我国储水式电热水器特殊安全标准共正式发布了三个版本,第一版于1986年10月1日正式实施,第二版于1996年10月日正式实施,第三版于2005年7月1日正式实施,目前有效使用的是第三版安全标准,即GB 4706.12- 2006《家用和类似用途电器的安全储水式电热水器的特殊要求》,对电热水器的安全标准、性能标准和安装标准三方面作了规定。
安全标准GB 4706.12-2006在IEC 60335-2-21:1997标准要求的基础上增加了附录AA(规范性附录)“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”,这是我国根据国情制定的,有别于国外的标准。
目前大多数电热水器设计属I类器具,其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的器具。其防护措施是将易触及的导电部件连接到设施固定布线中的接地保护导体上,以使得万一基本绝缘失效,易触及的导电部件不会带电。其原理是将通过基本绝缘泄漏出的危险电流导入大地由于接地电阻很小,一般在0.1欧姆以下,而人体电阻在1750欧姆左右,从而使大量的危险电流从接地保护导体上流走,尽管人体也会有一些电流流过,但它处于安全的范围内,不会对使用者造成触电危险。
(非东莞事故照片)
电热水器其接地系统是否合格,是否能保证安全, 涉及到以下四个方面:
建筑物(房间)内的接地系统应符合G B 16895.13-2002《建筑物电气装置 第7部分:特殊装置或场所的要求 第701节:装有浴盆或淋浴盆的场所的要求》。
热水器的插头和建筑物内墙上的插座应符合GB 2099.1-1996《家用和类似用途插头、插座的通用要求》。
热水器内部的接地连续性应符合GB 4706.12《储水式电热水器的特殊要求》第27章的要求。
对于用于在正常使用中,一旦发生接地系统异常时提供应急防护措施的I类储水式电热水器在结构上还应该满足“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,报警应能持续到人工切断电源为止”。
为了满足GB 4706.12-2006附录AA的要求,热水器在设计上除了“热水器应采取一旦外部在接地系统异常情况出现时的报警措施,报警应能持续人工切断电源为止”的功能外,同时在热水器的结构上还要采用以下两种方式进行设计,一种是绝缘法(原理相同,但不是上面说的防电墙),在热水器内胆出水口处接入长塑料管道加以隔离,该塑料管必须有一定长度和口径,使其达到一定的电阻,并且将电热水器金属外壳、悬挂装置、进出水口金属连接管等易触及的金属部件都采用双层绝缘进行隔离;另一种是断电法(即上述的带漏电保护的电源插头),采用加装漏电保护装置的方式,除了监测相、零线之间有无剩余电流,同时还监测地极,无论电源内是否有接地系统,当出现电热水器基本绝缘失效或插座内相、地极短路时,能在0.1秒内让热水器与供电电源彻底分离断电。
综上,要从根本上减少事故的发生,除了生产厂家在生产电热水器时要严格执行现行有效的国家安全GB 4706.1-1998《家用和类似用途电器的安全通用要求》及GB 4706.12-2006《家用和类似用途电器的安全储水式热水器的特殊要求》标准外,更要注意其安装环节的控制,即用电环境的安全(其中最重要的内容是接地),应严格执行GB 20429-2006《电热水器安装规范》标准, 按其规定的要求进行安装,只有全方位执行好这些标准,才能有效地防止和杜绝电热水器触电死亡事故的发生。
如果您还没看明白,不要紧的,下周如有时间,我将告诉您如何仅用3分钟就能明明白白检查出来自家的电热水器是否存在隐患。
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