黃欣 徐豪 陳非

（1.中國家用電器研究院 北京 100176；2.寧波索頓飛羽電器有限公司 浙江寧波 315040）

1 引言

近年來，電熱水器觸電事故頻頻發(fā)生。網(wǎng)上關(guān)于電熱水器用電安全的探討雖然不絕于耳，但卻并沒有系統(tǒng)性統(tǒng)計和深入分析，基本上都武斷地將觸電原因歸結(jié)于電熱水器質(zhì)量不過關(guān)和售后服務(wù)的不專業(yè)，或是對原因的探究最終不了了之。本文通過對網(wǎng)絡(luò)上120例熱水器觸電事故的分析，探究電熱水器觸電死亡事故的深層次原因。

2 熱水器觸電事故統(tǒng)計結(jié)果

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)搜集的120例熱水器觸電事故，87%發(fā)生死亡事故，且甚至有2起事故死亡3人之多，死亡總?cè)藬?shù)達119人，調(diào)查結(jié)果觸目驚心。部分燃氣熱水器和太陽能熱水器結(jié)構(gòu)中包含電子控制部分或直接增加電輔助加熱部分，也存在發(fā)生觸電事故的案例。

本文從120例事故中提取與觸電事故原因相關(guān)的關(guān)鍵詞如表1所示。

另一方面，熱水器觸電事故對人造成的危害還與使用方式有關(guān)，信息中有描述的共計44例，其統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。

3 接地不良是事故的根本原因

國標(biāo)中對于I類器具（即其電機防護不僅依靠基本絕緣而且包括一個附加安全防護措施的器具，其防護措施是將易觸及的導(dǎo)電部件連接到設(shè)施固定布線的接地保護導(dǎo)體上，以使得萬一基本絕緣失效，易觸及的導(dǎo)電部件不會帶電。市場上絕大多數(shù)電熱水器均屬于I類器具），要求是用戶家中的接地線必須是良好而可靠的，否則就不應(yīng)該安裝和使用電熱水器。

再者，從表1中的關(guān)鍵詞分析可知，布線故障、零火線反接、插座漏電、線路老化或相線串線等環(huán)境漏電，均不是根本原因，以電熱水器漏電和零火線反接為例，國標(biāo)中通過泄漏電流和電氣強度測試考核正常使用中電熱水器的漏電流大小和電氣絕緣性能，并且測試中要求包含零火反相情況下重復(fù)測試?？梢钥闯觯陨线@些環(huán)境漏電因素在接地良好的情況下均不能造成觸電事故。而所謂的“熱水器漏電”，關(guān)鍵詞略顯模糊，無法辨別真正原因；且熱水器漏電、加熱管基本絕緣破壞在接地良好的情況下同樣是可以防止事故發(fā)生的。

由此可見，實際上造成觸電事故并發(fā)生傷亡的根本原因為接地不良。而事實上，我國用電環(huán)境惡劣，七成以上的家庭用電環(huán)境不合格，其中54.2%的家庭無地線或接地不可靠[1]，恰恰與表1中統(tǒng)計的105條觸電原因相關(guān)的關(guān)鍵詞相吻合。

無接地或接地不可靠的惡劣用電環(huán)境是我國的國情，而用戶是無法檢測家庭接地線是否良好。在這種接地缺失的情況下，即使通過檢驗合格的電熱水器也不能保證安全，一旦發(fā)生諸如加熱管基本絕緣破壞，則會造成巨大的危害。

4 加熱管損壞原因

4.1 加熱管結(jié)構(gòu)

加熱管結(jié)構(gòu)如圖1所示，外殼金屬管用銅或不銹鋼制成，電熱絲與金屬管之間絕緣填充氧化鎂粉，作為加熱管的基本絕緣，用于將電熱絲與水隔離。

4.2 短路性質(zhì)漏電

在正常情況（基本絕緣未破壞）下，加熱管是安全的，電熱絲與金屬管外殼隔離，加熱管的金屬管外殼一般與接地柱相連。但一旦電熱絲和金屬管外殼導(dǎo)通，則將形成短路性質(zhì)的漏電，若此時接地良好，那么泄漏電流將通過接地線流走，不會對使用者產(chǎn)生危險，否則，若用戶用電環(huán)境無接地或接地不良，則出水和用戶接地線（網(wǎng)）均帶電，造成極為可怕的危害。

加熱管造成短路性質(zhì)漏電的可能情況有兩種，如圖2、3所示。

氧化鎂粉碳化：加熱管中的電熱絲，壽命有限，按最新的電加熱管國家標(biāo)準(zhǔn)《JB/T 4088-2012 日用管狀電熱元件》中要求，其正常工作壽命應(yīng)不小于3000小時[2]，但在實際使用中因為生產(chǎn)工藝和使用環(huán)境的差異，往往低于該數(shù)值。電熱絲一旦燒斷，在斷開的瞬間必然打火拉弧，上千度的弧光完全可以將氧化鎂粉燒焦碳化并失去絕緣性，使得加熱絲與金屬管壁導(dǎo)通，如圖2所示，此時金屬管外殼直接和相線相同，電壓為電源額定電壓。

金屬管因裂縫、穿孔滲水：如圖1所示，用于絕緣隔離電熱絲和金屬管壁所填充的氧化鎂粉為微小顆粒物，顆粒物之間填充必然存在間隙，金屬管壁一旦發(fā)生諸如穿孔的微小損傷，滲透而入的水充滿顆粒間的間隙，使得加熱絲與金屬管壁通過滲漏水導(dǎo)通，如圖3所示，此時金屬管外殼根據(jù)穿孔點相對加熱絲的位置分布帶電電壓最大可達電源額定電壓。

表1 關(guān)鍵詞匯總表

表2 熱水器觸電事故致死/致傷使用方式統(tǒng)計

造成金屬管滲水的因素很多，且為幾種因素綜合作用的結(jié)果。

沙眼：金屬管壁較薄（0.3～0.5mm），生產(chǎn)中可能產(chǎn)生沙眼。

穿孔：腐蝕穿孔的事故時有發(fā)生，是造成金屬管滲水最多的原因。

4.3 不銹鋼穿孔的形成

不銹鋼金屬管的穿孔是腐蝕型的含有NaClO（次氯酸鈉）的自來水中的Cl-（氯離子）在高溫下快速孔蝕的結(jié)果。

水的不穩(wěn)定性：水具有腐蝕性，不銹鋼在這種水中，金屬表面不能形成鈣鎂沉積層，使侵蝕性陰離子容易在金屬表面吸附并產(chǎn)生活化點，從而發(fā)展成孔蝕。

Cl-（氯離子）含量：Cl-是引發(fā)不銹鋼孔蝕的催化劑，即使在Cl-濃度較低的中性水中，不銹鋼也能發(fā)生孔蝕[3]。

NaClO（次氯酸鈉）含量：實踐證明，由于點蝕而導(dǎo)致失效的大部分設(shè)備，都是由氯化物和含離子的氯氣引起的，特別是次氯酸鹽的腐蝕性更強[4]。NaClO（次氯酸鈉）是自來水處理常用的殺菌劑、漂白劑。在城市自來水中總是存著一定濃度的NaClO（次氯酸鈉），加速不銹鋼的腐蝕速度，另外反應(yīng)產(chǎn)物Cl-（氯離子）作為不銹鋼孔蝕的催化劑也加速孔蝕的速度。

溫度的影響：溫度是不銹鋼在介質(zhì)中腐蝕的重要影響因素，溫度越高，腐蝕速度越快。

熱疲勞效應(yīng)：金屬管壁長期處于冷熱交替環(huán)境，那么材料內(nèi)部在溫差變化引起的熱應(yīng)力作用下，產(chǎn)生的孔蝕不斷擴展。

此外，金屬管不銹鋼成分、組織結(jié)構(gòu)也是不銹鋼穿孔形成的影響因素。

(未完待續(xù))

[1] 黃敏. 城市家庭用電環(huán)境令人堪憂 家用電器開始關(guān)注環(huán)境漏電[J]. 電器. 2005(12)

[2] JB/T 4088-2012 日用管狀電熱元件

[3] 張康德. 不銹鋼的局部腐蝕. 北京：科學(xué)出版社.

1982.78

[4] Fontana F G, Greene N D. Corrosion Engineering. McGraw– Hill Book Co., New York. 1978.51

[5] 黃金釗，韓冰，劉剛，顏民，朱相榮. 熱水器不銹鋼內(nèi)膽孔蝕原因的研究. 腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)[J] 2001.11