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(guān)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(guī)定。由于絕緣材料本身的缺陷，以及墻壁開關(guān)使用建筑美感和體驗感的需求，金屬墻壁開關(guān)也在不斷涌現(xiàn)。本文對這類開關(guān)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(guān)的生產(chǎn)企業(yè)理解及利用標準提供參考。

關(guān)鍵詞：墻壁開關(guān)，防觸電性能，金屬開關(guān)，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(guān)（俗稱墻壁開關(guān)），自從上世紀 70年代應(yīng)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(yè)工廠等場所。產(chǎn)品種類較多，根據(jù)功能實現(xiàn)主要可以分為機械類以及電子類[1]。現(xiàn)有家庭使用最為廣泛的是各種機械式開關(guān)，本文也是利用標準對機械式開關(guān)進行驗證。電子類開關(guān)依靠相關(guān)電子元器件實現(xiàn)電路通斷，多數(shù)應(yīng)用于特殊場合且產(chǎn)品市場相對較少。

我國墻壁開關(guān)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(guān)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(guān)應(yīng)運而生。

首先，金屬開關(guān)并不是指整個開關(guān)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(guān)的材質(zhì)堅固耐用，不易損壞，使用壽命長，可以經(jīng)受住長時間的使用和反復(fù)開關(guān)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(guān)的質(zhì)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(dǎo)體性質(zhì)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(fēng)險大大增加。

為保證金屬開關(guān)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(fā)，提出了要求并規(guī)定了檢測辦法。如何切實執(zhí)行這兩個條款，本文將選取市面上常見的金屬開關(guān)，按照金屬部件的不同，分成金屬材質(zhì)起動元件的墻壁開關(guān)、金屬材質(zhì)蓋板（不接地）的墻壁開關(guān)、金屬材質(zhì)蓋板（接地）的墻壁開關(guān)和金屬材質(zhì)起動元件兼蓋板的墻壁開關(guān)四大類進行舉例說明，以期對墻壁開關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)正確理解及實行本標準提供參考。

1 金屬材質(zhì)起動元件的墻壁開關(guān)

圖1所示的金屬墻壁開關(guān)，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?？苫跇藴?0.2對該開關(guān)進行防觸電性能測試。

標準10.2規(guī)定[3]：“旋鈕、操作桿、按鈕、蹺板等類似元件應(yīng)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(guān)機構(gòu)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?！?/p>

第一步，檢查絕緣層。觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以看到，黃銅操作桿與機構(gòu)的金屬部件之間有內(nèi)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(guī)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(jù)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(guān)相比，金屬開關(guān)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(dǎo)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(xiàn)閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象。16章測試合格。

（2）再進行第23章的檢測。根據(jù)該條款，開關(guān)內(nèi)部的導(dǎo)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(jīng)對樣品結(jié)構(gòu)的分析，可以看到有外部和內(nèi)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(zhì)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(jīng)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(nèi)部走法。從圖2結(jié)構(gòu)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(nèi)蹺板凸起的頂端間隙僅1.22 mm，如圖5左側(cè)小短箭頭所示。由于墻壁開關(guān)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(jīng)過一段斜邊到達內(nèi)蹺板的外沿，再垂直向下，進入開關(guān)內(nèi)部，如圖5右側(cè)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(cè)箭頭所示路徑，連續(xù)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(guān)內(nèi)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(nèi)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(guān)滿足10.2的標準，防觸電性能合格。

2 金屬材質(zhì)蓋板（不接地）的墻壁開關(guān)

圖6所示的金屬墻壁開關(guān)，其蓋板和操作桿都是金屬材質(zhì)，用戶通過撥動操作桿控制電路的通斷?？梢砸罁?jù)標準10.3.1對該開關(guān)的金屬面板的防觸電性能測試（依據(jù)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(jié)內(nèi)容）。

根據(jù)標準第10.3規(guī)定[3]：“額定電流不超過16 A的開關(guān)的易觸及部件應(yīng)為絕緣材料制品，但下述情況除外：

10.3.1金屬蓋或蓋板應(yīng)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(yīng)…。

——固定到開關(guān)的蓋或蓋板或本體，并應(yīng)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(yīng)符合第16章和第23章的試驗要求…?！?/p>

第一步，檢查絕緣層。觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以看到蓋板與內(nèi)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(nèi)蓋板，一旦缺失將導(dǎo)致開關(guān)無法正常使用。

第二步，檢測合格性。按照標準10.3.1的規(guī)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(guān)，其蓋板和操作桿都是金屬材質(zhì)，用戶通過撥動操作桿控制電路的通斷?？梢砸罁?jù)標準10.3.1對該開關(guān)的金屬面板的防觸電性能測試（依據(jù)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(jié)內(nèi)容）。

根據(jù)標準第10.3規(guī)定[3]：“額定電流不超過16 A的開關(guān)的易觸及部件應(yīng)為絕緣材料制品，但下述情況除外：

10.3.1金屬蓋或蓋板應(yīng)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(yīng)…

——固定到開關(guān)的蓋或蓋板或本體，并應(yīng)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(yīng)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(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以看到蓋板與內(nèi)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(nèi)蓋板，一旦缺失將導(dǎo)致開關(guān)無法正常使用。

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

（1）首先依據(jù)第16章進行檢測，根據(jù)該條款：金屬外殼與和絕緣襯墊的內(nèi)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(jié)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(jù)本條款，開關(guān)導(dǎo)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(jié)構(gòu)分析，從內(nèi)部走線看，由于存在兩個絕緣層，金屬蓋板與開關(guān)導(dǎo)體的爬電和電氣間隙的內(nèi)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(jīng)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(guān)滿足10.3.1的標準，防觸電性能合格。

3 金屬材質(zhì)蓋板（接地）的墻壁開關(guān)

圖11所示金屬墻壁開關(guān)，其邊框和底板為金屬材質(zhì)，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(guān)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 ?？梢罁?jù)標準10.3.2對該金屬邊框進行防觸電性能測試。

根據(jù)標準第10.3規(guī)定[3]：“額定電流不超過16 A的開關(guān)的易觸及部件應(yīng)為絕緣材料制品，但下述情況除外：10.3.2應(yīng)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(yīng)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(guān)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(dǎo)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(guān)滿足10.3.2的標準。

4 金屬材質(zhì)起動元件兼蓋板的墻壁開關(guān)

近年來機械式墻壁開關(guān)的蹺板形狀變化很大，從最初的小按鍵，到中板以及發(fā)展到現(xiàn)在更加美觀的大板。中板與大板的優(yōu)勢在于可以任意選擇按壓區(qū)域，可以根據(jù)個人喜好選擇按壓部位獲取自己喜歡的手感[4]。大板開關(guān)相當于是把蹺板擴展為一個活動的蓋板，材質(zhì)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(guān)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(nèi)部結(jié)構(gòu)，可發(fā)現(xiàn)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(nèi)蹺板，金屬外蹺板與開關(guān)內(nèi)部做成了雙重絕緣。同時滿足了標準的10.2和10.3.1條規(guī)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(jié)和第2節(jié)所述，本節(jié)不再展開。

5 結(jié) 論

作為住宅必備產(chǎn)品，墻壁開關(guān)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(guān)作為塑料開關(guān)的補充，逐漸進入千家萬戶。作為電力連接的重要環(huán)節(jié)，墻壁開關(guān)安全性非常重要，屬于CCC強制性認證目錄產(chǎn)品。相比普通塑料開關(guān)，金屬開關(guān)多了觸電的風(fēng)險。國標GB/T 16915.1—2014的第10.2和10.3條對金屬開關(guān)進行了防觸電的規(guī)定來保證使用安全。本文通過應(yīng)用標準對幾種典型金屬開關(guān)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(xiàn)行市面上的金屬開關(guān)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(chǎn)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(guān)的生產(chǎn)企業(yè)理解及利用標準提供參考，最終能生產(chǎn)出讓消費者能夠用上放心的安全產(chǎn)品。

參考文獻

[1]柯寒文，王孝利，張靖.墻壁開關(guān)發(fā)展與重要結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)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(guān)質(zhì)量安全風(fēng)險探討[J].科學(xué)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(guān) 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(yè)設(shè)計理念的墻壁開關(guān)造型設(shè)計分析[J].商品與質(zhì)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(zhì)量管理工作。

蘆賽，?？疲こ處?，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，?？疲こ處?，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(zé)任編輯：張佩玉）