基于國家標(biāo)準(zhǔn)的插頭插座不安全因素進(jìn)行分析研究其所蘊(yùn)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(biāo)準(zhǔn)版本。2008年9月24日國家質(zhì)檢總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)制執(zhí)行，這是第二個標(biāo)準(zhǔn)版本。本次標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，并要求自2017年4月14日起，國內(nèi)所有插座完成新舊標(biāo)準(zhǔn)切換，這就是簡稱的“新國標(biāo)”。“新國標(biāo)”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(biāo)變化主要有：（1）“新國標(biāo)”標(biāo)有“GB 2099.3-2015”或“GB 2099.7-2015”字樣。（2）在“新國標(biāo)”中規(guī)定，額定電流10A的延長線插座，導(dǎo)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(dǎo)線，可以提供更加大的耐受上限、更低的負(fù)載熱量、抗彎折勞損能力更高。（3）“新國標(biāo)”要求插座身上改用五孔插口或和二孔插口搭配設(shè)計(jì)，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(biāo)”要求插線板必須設(shè)置保護(hù)門，即平常說的安全門，避免兒童因?yàn)槭种富蚪饘傥矬w誤觸導(dǎo)致觸電事故。（5）“新國標(biāo)”要求插座材料阻燃等級有所提升，新增了針焰測試項(xiàng)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(rèn)證。“新國標(biāo)”要求插座必須要通過國家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證，這個認(rèn)證標(biāo)志就是“CCC”。

新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)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(zhǔn)入門檻。國家標(biāo)準(zhǔn)作為安全底線，為用戶提供了一份安心的保障。

1.“新國標(biāo)”存在的不安全因素分析

實(shí)施近5年的“新國標(biāo)”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(biāo)”設(shè)計(jì)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(jī)、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(hù)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(dǎo)電或與內(nèi)部線路絕緣不相通，對電源沒有正負(fù)極區(qū)分要求，如臺燈、電風(fēng)扇、電吹風(fēng)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(hù)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(fù)極區(qū)分、內(nèi)部電路絕緣損壞可能導(dǎo)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(dāng)電器漏電時，漏電保護(hù)器立即跳閘，可防止觸電。

應(yīng)該說第三版的插座標(biāo)準(zhǔn)，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(rèn)證等進(jìn)行了6項(xiàng)安全規(guī)范，“新國標(biāo)”的插座似乎很安全了。

然而，“新國標(biāo)”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(biāo)”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(dǎo)致存在的重大不安全漏洞分析進(jìn)而提出“新國標(biāo)”修改的必要性和新標(biāo)準(zhǔn)的專利技術(shù)的研究方向。

2.防呆插口設(shè)計(jì)必要性分析

在我們?nèi)粘５姆块g、辦公室、計(jì)算機(jī)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(fēng)扇、電視機(jī)、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(dǎo)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(biāo)”兩腳插頭和兩腳插座是“平行”的，沒有做到“防呆插口”設(shè)計(jì)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(lán)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(yīng)的藍(lán)色線（左腳）應(yīng)當(dāng)插入插座的左邊孔（零線孔），電源插頭對應(yīng)的棕色線（右腳）應(yīng)當(dāng)插入插座的右邊孔（火線孔），當(dāng)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(jìn)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(qiáng)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(biāo)”的“平行”設(shè)計(jì)的兩腳插頭和兩孔插座的外觀進(jìn)行 “防呆插口”設(shè)計(jì)，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(jì)型狀

通過把兩腳插頭和兩孔插座設(shè)計(jì)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(jì)如圖2。

圖2 兩孔插座的外觀設(shè)計(jì)形狀

2.2 兩腳插頭的外觀設(shè)計(jì)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(jì)形狀

3.實(shí)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(jì)，改變了由“新國標(biāo)”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(jì)的插頭與現(xiàn)行的三孔插座相兼容匹配。經(jīng)對制作實(shí)物的“防呆插口”設(shè)計(jì)的插座及插頭樣品進(jìn)行測試，實(shí)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(jì)更加符合安全用電要求，可以作為“新國標(biāo)”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(xiàng)外觀設(shè)計(jì)專利（申請?zhí)柗謩e為202130407172.1、202130407171.7）和實(shí)用新型專利（申請?zhí)枮?02121455382.9）。

4.結(jié)論和建議

4.1 “新國標(biāo)”也有不安全因素

插頭插座國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布?xì)v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(rèn)，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(dǎo)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(biāo)”需要不斷的完善

“新國標(biāo)”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(yīng)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(jìn)行必要的修改。本文指出的兩腳插頭兩孔插座可以反插導(dǎo)致開關(guān)不能真正切斷火線的客觀事實(shí)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(biāo)準(zhǔn)不存在“安全瑕疵”而更具國家權(quán)威。