基于GB/T 16915.1—2014的金屬墻壁開關防觸電性能測試探討

摘 要：國標GB/T 16915.1—2014第10章（防觸電保護）的第10.2、10.3條對墻壁開關的易觸及部件的材料以及非絕緣材料條件下的絕緣處理做了嚴格規定。由于絕緣材料本身的缺陷，以及墻壁開關使用建筑美感和體驗感的需求，金屬墻壁開關也在不斷涌現。本文對這類開關的防觸電性能從標準的角度進行了測試并驗證，深入分析其能否滿足要求，希望對墻壁開關的生產企業理解及利用標準提供參考。

關鍵詞：墻壁開關，防觸電性能，金屬開關，雙重絕緣

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.02.032

0 引 言

家用和類似用途固定式電氣裝置的開關（俗稱墻壁開關），自從上世紀 70年代應用于我國市場，至今已有50多年，主要用于家用、商用或輕工業工廠等場所。產品種類較多，根據功能實現主要可以分為機械類以及電子類[1]。現有家庭使用最為廣泛的是各種機械式開關，本文也是利用標準對機械式開關進行驗證。電子類開關依靠相關電子元器件實現電路通斷，多數應用于特殊場合且產品市場相對較少。

我國墻壁開關材料主要是由工程塑膠材料和銅材組成，塑膠材料的比例約占開關總重量的80%以上[2]，其價格便宜，易于加工，但耐用性差，容易老化變形，美觀性差。基于塑膠材料的這些缺點，一些零部件開始尋求使用金屬材料制作，金屬開關應運而生。

首先，金屬開關并不是指整個開關都是金屬的，而是指旋鈕、操作桿、按鈕、蹺板、蓋板或面板等一系列易觸及的部件使用金屬材料，較多采用不銹鋼、鋁合金、銅合金、鋅合金、黃銅和鈦合金等材料；其次，金屬開關的材質堅固耐用，不易損壞，使用壽命長，可以經受住長時間的使用和反復開關的操作。其耐高溫性能好，可以承受更高的溫度；最后，金屬開關的質感好，觸感舒適，看起來更加高級，可滿足不同用戶的審美需求。但使用導體性質的金屬材料作為易觸及部件，跟塑膠材料相比，使用安全性風險大大增加。

為保證金屬開關的使用安全性，GB/T 16915.1-2014（下文中簡述為“標準”）的第10.2和10.3條從防觸電的角度出發，提出了要求并規定了檢測辦法。如何切實執行這兩個條款，本文將選取市面上常見的金屬開關，按照金屬部件的不同，分成金屬材質起動元件的墻壁開關、金屬材質蓋板（不接地）的墻壁開關、金屬材質蓋板（接地）的墻壁開關和金屬材質起動元件兼蓋板的墻壁開關四大類進行舉例說明，以期對墻壁開關的生產企業正確理解及實行本標準提供參考。

1 金屬材質起動元件的墻壁開關

圖1所示的金屬墻壁開關，其起動元件即操作桿是黃銅，通過撥動操作桿來控制電路的通斷。可基于標準10.2對該開關進行防觸電性能測試。

標準10.2規定[3]：“旋鈕、操作桿、按鈕、蹺板等類似元件應為絕緣材料制品，否則，必須用雙重絕緣或加強絕緣將它們的易觸及金屬部件與開關機構的金屬部件隔開…是否合格，通過觀察并進行第16和23章的試驗檢查。”

第一步，檢查絕緣層。觀察其內部結構，可以看到，黃銅操作桿與機構的金屬部件之間有內蹺板絕緣層，如圖2中的方框所示。

第二步，檢測合格性。按照10.2的規定進行第16章（絕緣電阻和電氣強度）和第23章（爬電距離和電氣間隙）防觸電性能測試。

（1）首先依據第16章進行檢測。由于本條款未提及絕緣電阻的測試，所以，較塑料開關相比，金屬開關只要增加電氣強度的測試。如圖3所示，將耐壓測試儀的兩端分別夾在端子（外接導線）和黃銅操作桿上。然后對兩端施加頻率為50 Hz的基本正弦波的4000 V的電壓1分鐘，整個試驗期間，沒有出現閃絡或擊穿現象。16章測試合格。

（2）再進行第23章的檢測。根據該條款，開關內部的導體與黃銅操作桿的爬電距離和電氣間隙要求不小于4.5 mm。經對樣品結構的分析，可以看到有外部和內部兩種走法。

第一，外部走法。外部走法又分兩種，一種是沿面板向上（如圖4中縱向箭頭），跨過木質面板，折向下到達底座直至螺釘處；另一種是沿面板向左進入安裝孔（如圖4橫線箭頭），通過安裝孔到達金屬安裝框，沿著底座到達螺釘處。相比而言，橫向向左的路徑更短。并且無論是爬電還是電氣間隙，都需要經過底座這段高度，而底座高度19.12gt;4.5（mm）。可認為23章測試合格。

第二，內部走法。從圖2結構分析可知黃銅操作桿的末端被完全隔離。而操作桿最近端離內蹺板凸起的頂端間隙僅1.22 mm，如圖5左側小短箭頭所示。由于墻壁開關的污染等級2.0，X=1.0lt;1.22，爬電距離無法跨接，只能沿著凹孔外緣向下，經過一段斜邊到達內蹺板的外沿，再垂直向下，進入開關內部，如圖5右側箭頭所示路徑，前面兩段路徑之和gt;凹孔柱的高度5.16 gt;4.5（mm），可判斷爬電距離是合格的；而電氣間隙直接走圖5左側箭頭所示路徑，連續走兩個斜邊到達金屬邊框，通過金屬邊框直接來到底座的邊緣，進入開關內部。前兩段路徑的測量值之和5.70gt;4.5（mm），可判斷電氣間隙是合格的。

所以，無論是內部走法還是外部走法，可認為樣品通過23章的測試。

綜上，通過16章和23章的檢測，判定該金屬開關滿足10.2的標準，防觸電性能合格。

2 金屬材質蓋板（不接地）的墻壁開關

圖6所示的金屬墻壁開關，其蓋板和操作桿都是金屬材質，用戶通過撥動操作桿控制電路的通斷。可以依據標準10.3.1對該開關的金屬面板的防觸電性能測試（依據標準10.2對金屬操作桿的防觸電性能測試可借鑒前面第1節內容）。

根據標準第10.3規定[3]：“額定電流不超過16 A的開關的易觸及部件應為絕緣材料制品，但下述情況除外：

10.3.1金屬蓋或蓋板應以由絕緣襯墊或絕緣隔層組成的附加絕緣來保護。這些絕緣襯墊或絕緣隔層應…。

——固定到開關的蓋或蓋板或本體，并應固定得若不使之永久損壞，便不能將它們拆下…。

上述絕緣襯墊或絕緣隔層均應符合第16章和第23章的試驗要求…。”

第一步，檢查絕緣層。觀察其內部結構，可以看到蓋板與內部金屬部件之間有兩處絕緣（如圖7所示紅框標記）：一是蓋板背面緊密貼合的白色邊框，非破壞則無法將其拆下；二是操作桿和蓋板之間的內蓋板，一旦缺失將導致開關無法正常使用。

第二步，檢測合格性。按照標準10.3.1的規定進行第16章和第23章的防觸電性能測試。

圖6所示的金屬墻壁開關，其蓋板和操作桿都是金屬材質，用戶通過撥動操作桿控制電路的通斷。可以依據標準10.3.1對該開關的金屬面板的防觸電性能測試（依據標準10.2對金屬操作桿的防觸電性能測試可借鑒前面第1節內容）。

根據標準第10.3規定[3]：“額定電流不超過16 A的開關的易觸及部件應為絕緣材料制品，但下述情況除外：

10.3.1金屬蓋或蓋板應以由絕緣襯墊或絕緣隔層組成的附加絕緣來保護。這些絕緣襯墊或絕緣隔層應…

——固定到開關的蓋或蓋板或本體，并應固定得若不使之永久損壞，便不能將它們拆下…

上述絕緣襯墊或絕緣隔層均應符合第16章和第23章的試驗要求…”

第一步，檢查絕緣層。觀察其內部結構，可以看到蓋板與內部金屬部件之間有兩處絕緣（如圖7方框標記所示）：一是蓋板背面緊密貼合的白色邊框，非破壞則無法將其拆下；二是操作桿和蓋板之間的內蓋板，一旦缺失將導致開關無法正常使用。

第二步，檢測合格性。按照標準10.3.1的規定進行第16章和第23章的防觸電性能測試。

（1）首先依據第16章進行檢測，根據該條款：金屬外殼與和絕緣襯墊的內表面接觸的金屬箔之間的絕緣電阻要求不小于5 MΩ，而兩者之間的電氣強度試驗電壓為2000 V。由于樣品的兩個絕緣襯墊之間沒有物理連接，需分開測試，檢測部位及檢測結果整理如表1所示，可認為樣品通過16章的測試。

（1）再進行第23章的檢測，根據本條款，開關導體與金屬蓋板之間的爬電距離和電氣間隙要求不小于4.5 mm。從樣品結構分析，從內部走線看，由于存在兩個絕緣層，金屬蓋板與開關導體的爬電和電氣間隙的內部路徑遠大于4.5 mm；從外部走線看，最短的爬電路徑是沿邊框沿向下，爬過邊框的一個厚度后沿著安裝底框到達底板直至螺釘。如圖10箭頭所示，其中邊框的高度為7.02gt;4.5（mm）。而無論是爬電距離還是電氣間隙都需經過邊框，所以，可認為樣品通過23章測試。

綜上，通過16章和23章的檢測，判定該金屬開關滿足10.3.1的標準，防觸電性能合格。

3 金屬材質蓋板（接地）的墻壁開關

圖11所示金屬墻壁開關，其邊框和底板為金屬材質，可通過按動蹺板來控制電路的通斷。在按動蹺板的過程中，人體將接觸金屬安裝框，所以可把此金屬邊框也視同為蓋板。在開關背面，邊框與底板接觸部位有接地螺釘（見圖11中方框標識），并有明顯的接地標志 。可依據標準10.3.2對該金屬邊框進行防觸電性能測試。

根據標準第10.3規定[3]：“額定電流不超過16 A的開關的易觸及部件應為絕緣材料制品，但下述情況除外：10.3.2應在固定金屬蓋或蓋板的同時將該蓋或蓋板接地。可以只使用固定件來進行這種接地。這種接地連接應是低阻連接。

是否合格，通過觀察并進行11.4的試驗檢查。”

標準第11.4條是有關接地端子與其連接的易觸及金屬部件之間低阻性判定的試驗方法，具體測試過程如下：將全自動接地導通測量儀的一端夾在接地螺釘處，一端夾在離螺釘最遠的邊框處，通上25A的交流電，測得電阻為0.029＜0.05（Ω），如圖12所示，合格。所以，通過第11.4條的檢測，判定該金屬開關滿足10.3.2的標準。

4 金屬材質起動元件兼蓋板的墻壁開關

近年來機械式墻壁開關的蹺板形狀變化很大，從最初的小按鍵，到中板以及發展到現在更加美觀的大板。中板與大板的優勢在于可以任意選擇按壓區域，可以根據個人喜好選擇按壓部位獲取自己喜歡的手感[4]。大板開關相當于是把蹺板擴展為一個活動的蓋板，材質有塑料，如圖13所示；有玻璃，如圖14所示，也有金屬的，如圖15所示。

對大板式金屬開關而言，由于金屬蹺板既作為起動元件，又作為易觸及蓋板部件，需要同時利用標準的10.2條和10.3條進行防觸電性能的考核。

觀察其內部結構，可發現蹺板的背面都有絕緣層（見圖15中箭頭所示），不破壞邊框則無法將其拆下。再加上塑料內蹺板，金屬外蹺板與開關內部做成了雙重絕緣。同時滿足了標準的10.2和10.3.1條規定的絕緣要求，至于接下來的要進行第16章和第23章的測試請參考前文第1節和第2節所述，本節不再展開。

5 結 論

作為住宅必備產品，墻壁開關使用廣泛，需求量巨大。隨著耐久性、使用手感和審美要求提升的需求，金屬墻壁開關作為塑料開關的補充，逐漸進入千家萬戶。作為電力連接的重要環節，墻壁開關安全性非常重要，屬于CCC強制性認證目錄產品。相比普通塑料開關，金屬開關多了觸電的風險。國標GB/T 16915.1—2014的第10.2和10.3條對金屬開關進行了防觸電的規定來保證使用安全。本文通過應用標準對幾種典型金屬開關樣品進行了檢測，可以看到這兩個條款概念清晰，操作簡單，判定方便。現行市面上的金屬開關的防觸電測試不外乎是這兩個條款的單獨檢測或者是組合檢測。最終驗證產品是否通過防觸電性能測試的是絕緣性能測試和爬電、電氣間隙測試。希望對墻壁開關的生產企業理解及利用標準提供參考，最終能生產出讓消費者能夠用上放心的安全產品。

參考文獻

[1]柯寒文，王孝利，張靖.墻壁開關發展與重要結構技術參數分析[J].日用電器，2021（1）：88-92.

[2]孫永貴，王永茂，鄭小鋒，等.對墻壁開關質量安全風險探討[J].科學與財富，2020，12（31）：41.

[3]中國國家標準化管理委員會.家用和類似用途固定式電氣裝置的開關 第1部分：通用要求：GB/T 16915.1—2015[S].北京：中國標準出版社，2014.

[4]陳春，鄭益明，陳欣榮，等.對基于工業設計理念的墻壁開關造型設計分析[J].商品與質量， 2020（50）：66.

作者簡介

朱香娟，碩士研究生，高級工程師，主要從事家用電器零部件和附件的檢測與認證及質量管理工作。

蘆賽，專科，工程師，主要從事家用電器附件的檢測認證工作。

孫芮，本科，工程師，主要從事家用電器零部件和附件的檢測認證工作。

劉岐，專科，工程師，主要從事家用電器附件的檢測認證工作。

包晶晶，碩士研究生，工程師，主要從事家用電器零部件和附件的檢測認證工作。

（責任編輯：張佩玉）