關于“零地合一”與泄漏電流的測量探討

蘇濤 肖鵬

（中國家用電器研究院 北京 100176）

關于“零地合一”與泄漏電流的測量探討

蘇濤 肖鵬

（中國家用電器研究院 北京 100176）

本文通過對儲水式電熱水器泄漏電流測試過程的分析，揭示了泄露電流試驗的測量原理，以及針對實驗室常見的“零地合一”現象進行了剖析。

泄漏電流；GB/T 12113-2003；零地合一

在家用電器產品檢測中，泄漏電流的測量是一項電氣安全指標的常規檢測項目，也許是因為經常性操作，使檢測人員忽視了對泄漏電流測試原理的思考，所以在某些檢測過程中也會遇到一些疑惑。

某企業實驗室在進行儲水式電熱水器產品的泄漏電流測試過程中，就遇到了這樣一起案例：當熱水器放在金屬測試架上，連接水路，依據GB 4706.1-1998和GB 4706.12-2006標準進行第13章泄漏電流測試時，泄漏電流經常會出現不合格的情況；然而，當把熱水器從測試架上搬到絕緣墊上進行分析及再測量時，泄漏電流又沒有出現問題，這種情況應該怎樣解釋？是產品出現了問題還是測試方法出現了偏差？

通過閱讀標準GB/T 12113-2003《接觸電流和保護導體電流的測量方法》，我得到了一些關于泄漏電流測量的個人理解，希望能與大家進行深入探討。在討論這些問題之前，我們首先要了解什么是泄漏電流，以及泄漏電流測量的實質。

從標準中我們可以知道，泄漏電流實質有兩種含義：其一，是指流過保護導體的電流，即保護導體電流；其二，是指當人接觸器具時，流過人體的電流，即接觸電流。而我們在進行GB 4706系列標準的泄漏電流檢測中所考慮的，是在使用中有可能流過人體的有害電流，即前文提到的接觸電流。當然，接觸電流從效應上，又可以分為：感知、反應、擺脫和電灼傷，而我們關注的主要是感知和反應。具體內容可參見標準，這里不再進一步解釋。

感知和反應效應與接觸電流有關，并且是隨頻率變化的。所以，在檢測中使用測試電源為50Hz或60Hz的正弦波，通過本文圖1“加權接觸電流的測試網絡”來模擬接觸器具的人體的反應，通過測量的電壓值換算成我們需要的電流值。

由以上分析可知，我們測量出的電流并非器具表面流過的電流（即保護導體電流），而是模擬流過人體的電流（即接觸電流）。我們測量的方法不是對電流的測量，而是通過對電壓的測量，通過一定的關系換算成電流，即測量的實質是電壓，而不是電流。

另外，標準中4.3條中有一句內容值得我們思考，即，EUT（指“受試設備”）用的保護導體與接地中性導體之間的電位差小于1%線電壓，如圖2所示。這實際上是要消除電源對測量結果的影響。

其實，從實際生活中考慮這個問題可能更容易。我們的生活用電，發電站采用的是三相供電系統，同時為了減少傳輸損耗，采用高壓送電，在入戶之前通過變電設備降壓，將三相分別供給不同用戶。由電路知識可知，當三相電供電對稱并且傳輸無損耗時，三相電的中性點是不帶電的，但這只是理想狀態，由于供電過程中三相的損耗不可能完全相同，且三相的負載也不同，所以三相電不可能完全對稱，這就導致三相電的中性點有一定的電位，當三相電嚴重不對稱時會存在一定的危險，所以，通常我們會將中性點和接地端連通，以達到電源三相的相對平衡。當然，這同時就產生了另一個問題，即“零地合一”。

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

如圖3所示，電源通過隔離變壓器供電，因為隔離變壓器只能感受到初級兩端的電勢差，并不能感受電源兩極的電位，而此時我們所測量的泄漏電流只是由器具自身產生的漏電流，從而實現了對非測量的漏電流的屏蔽。而我們平時所說的要把地線斷開，是為了能夠測量出泄漏電流的說法，可能也并不完全如此。可以推想，在“零地合一”的情況下進行測量，若不將地線斷開，我們將在電源任一極（L極）與易觸及金屬表面（N極）之間進行測量，而我們測量泄漏電流的實質又是對電壓的測量，那我們測到的電壓豈不是供電端的電壓？而我們文章開頭提到的熱水器測量的問題，恐怕也與這種情況類似。因為外殼（接地端）在金屬架上且連接水路的情況下，使得地線并未完全懸空，所以才會產生前文所述的泄漏電流不合格的情況。

由于在GB 4706.1-2005版標準的測量方法已有所不同，更多的產品會使用到人體網絡，故本文還想對人體網絡進行一些簡單的介紹。（因儲水式電熱水器特殊標準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，我們測量的泄漏電流實際是感知電流和反應電流，我們所使用的人體網絡為如圖1的加權接觸電流（感知電流/反應電流）的測量網絡。其中元件RS和CS模擬兩接觸點間總的皮膚阻抗，Rb模擬人體內部阻抗，其他部分為考慮到人體內部器官電流的影響的加權值。對于感知和反應的接觸電流，測量的直流值是用U1除以500Ω，而測量的交流值是用U2峰值除以500Ω，這里應該是峰值，一定要注意。

圖1 加權接觸電流（感知電流/反應電流）的測試網絡

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標準里對于測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。作為EUT接地的一種替換，測試變壓器的次級和EUT需要保持浮地，在這種情況下不需考慮測試變壓器的容性漏電流。這也與我們進行正常泄露電流的測試要求相一致。

由于本檢測是對儲水式電熱水器整機進行測試，所以與GB 4706.1-2005關聯的標準比較多，所以檢測人員在掌握測量方法的同時，更應該去思考檢測方法背后的檢測原理，這樣才能更好地理解測量的實質。

[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 儲水式熱水器的特殊要求》

[3] GB 12113-2003《接觸電流和保護導體電流的測量方法》

[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