张立 胡益群 陈技

（1;2、宁波出入境检验检疫局电气安全检测中心;3、余姚市广播电视台 浙江宁波 315000）

1 引言

防触电是家用电器产品安全的首要问题。若产品存在防触电方面的缺陷，将对使用者构成人身伤害乃至严重威胁到其生命。同时，我们也注意到近几年来，一些中国制造的家电产品频遭欧盟RAPEX通报［1］。从该通报的统计数据来看，也是将各种涉及触电的危险列为主要通报原因之一，占被通报家电产品总数的一半以上，时时给我们敲响了警钟。

尽管此问题受到普遍的关注，但目前很多制造商对此仍缺乏充分的认识，特别是在产品整机设计阶段未能引起足够重视致使很多产品从一开始就存在着“先天不足”的问题。因此对于家电产品设计开发人员来说，熟悉各种防触电措施尤其是了解一些易被忽视的常见问题是十分必要的。

2 在家电产品设计中采用某些结构使触电风险加大

对塑料外壳或部件包括按钮、旋钮等进行电镀处理是很多设计人员经常采用的一种外观设计方案，但若考虑不周将导致后果严重。若整个部件都进行了电镀，即部件的内外表面均有电镀层并且在电气上是连通的，且电镀件很难实现有效可靠的保护接地措施，这种情况下如果该部件内表面与带电部件之间的电气间隙很小甚至有接触，事实上已使得外表面也成了带电部件。更严重的情况是若此电镀部件被设计装配到正常使用时连续握持的手柄上，由于电击造成使用者手部肌肉不自主的收缩而更加握紧带电的手柄无法摆脱，将导致使用者遭到更严重的电击甚至死亡。

图1 跑步机手柄螺钉

图2 输入插座被拉出

图3 格栅设计过于薄弱

跑步机等产品的手柄是使用时连续握持的部件，需要对防触电满足双重绝缘或加强绝缘的防护要求［2］，仅依靠接地仍然认为是不符合要求的，毕竟产品接地的有效性还依赖于墙壁固定插座中接地线路的连续性。这一点很多厂家都能认识到，在金属手柄上增加了绝缘护套，但却忽略了一个细节，用于固定测量跑步者心率感应板的螺钉（位于手柄向下一侧表面）直接与接地的手柄钢管相接触，而用户握持手柄时能够触及此螺钉，存在较大的触电隐患，图1显示了改进前后的对比照片，后者增加了与接地金属的绝缘隔离措施。

采用扣子固定部件的方式未充分考虑其不可拆卸性要求也是一个常见的设计缺陷［3］。使用者徒手可以轻易地取下或在正常使用插拔过程中脱出（如图2），或产品跌落后部件脱落，如电吹风出风口的格栅，都会导致直接触电事故。特别是一些小部件，如在外壳上嵌入安装的开关、指示灯（罩）等与外壳安装孔尺寸的配合关系过松是主要原因，但过紧则装配困难。另外由于扣子设计过小或强度不够等也是造成部件可拆卸的一个原因。

其次是部件本身的机械强度，尤其是在外壳上设计通风散热格栅或现场成形敲落孔缝，栅格条过细过薄易于断裂（如图3）或变形，因此需要考虑具备一定的抗外力冲击和抗尖锐物刮蹭的能力。作为防护外壳的设计，要尽量避免使用脆性材料，但出于产品使用过程中耐高温等因素的考虑确实需要使用此类材料时，如华夫饼炉的外壳，应采取增加材料厚度、设置加强筋等措施来满足应有的强度要求。

3 对电气间隙和爬电距离的满足需要多措并举

这方面尤其应考虑在环境较为恶劣、户外或潮湿污染情况较严重条件下使用的产品，如在厨房中使用的油炸锅、电烧烤架以及会产生冷凝水的电水壶等，对爬电距离有更高的要求。另外，必需考虑产品内部带电部件和仅有基本绝缘层的内部导线的安装位置，在距离外壳开孔、接缝比较近的情况下，需要在两个相配合的外壳接缝边缘上设置凹凸榫槽或增加内衬隔离层等措施来有效地增加电气间隙距离；紧贴在外壳接缝处的指示氖灯，整个灯珠包括其引脚需要增加透明绝缘套管等措施才能满足防护要求。仅有编织层而未浸渍过的套管由于纤维之间的存在缝隙，因此不认为具有绝缘防护作用，除非带有一定厚度的（硅）胶层才能用作电气绝缘材料。

设计由安全特低电压供电时，此类电路初级（高压侧）与次级（低压侧）之间隔离需符合加强绝缘要求，同时应考虑焊点大小不均对间隙的影响，必要时中间开宽度适当的槽、孔来增加爬电距离（如图4），但开槽并不能增大电气间隙，线路板上必要的间距仍需保证。

一些开关型电源虽然在线路板上高低压之间的间距满足要求，但却忽略了低压侧铝质散热片与高压侧电路的间距要求，如图5，导致整体防触电仍不符合要求。

4 元器件的选用不可随意

为了减小开关电路在工作过程中产生的高频共模干扰信号，一些产品在高压侧与低压侧电路之间连接电容器［4］。当低压输出端用户可以直接触及时，则该电容器被认为是一种保护阻抗，在电路原理和线路板设计时，必须至少设置两个独立的Y级电容器串联，如图6中两个紧靠在一起的蓝色电容器，并且需确保这些电容器的性能在整机的寿命周期内保持相对稳定。电容器容量的选择需确保任何一个电容器击穿短路时，测得的泄漏电流值仍需符合规定限值［5］。

图4 适当开槽可增加爬电距离

图5 高低压隔离不彻底

图6 开关电源线路板（正面）

另一个问题是插头残余电压的控制［6］。是否会造成使用者触电则取决于该电容器的容量值和并联在该电容器上等效放电电阻的阻值（RC电路时间常数）。理论上，电容器容量越小，电阻阻值越小，则放电过程越短，安全性越高。但是为了满足器具正常工作需要如利用电容器的容抗降压以后为后级低电压的电子控制电路如继电器等提供足够的电流或者为满足器具抗电磁干扰（EMC）要求，电容器的容量又不能选择过小，为了满足放电时间不至于过长的要求，所并联的电阻值就不能太大，但阻值较小的电阻并联在电容器上，正常工作时在额定电压下会产生较大的耗散功率，故该电阻额定功率的选用也需要进行计算验证，以免因长期过载而烧毁造成不能有效放电，使插头拔出后其插销间仍维持着很高的电压。

5 防触电设计理念需要进一步引向深入

一些设计人员的思路停留在仅仅确保产品在按照其说明书中操作指南正常使用的状态，而未能进一步考虑产品使用过程中可以预见的其他状态。

事实上，防触电设计需要考虑产品的整个寿命周期，不仅包括不同功能附件的相互组装配合等各种状态，，还需要考虑器具可能经受的外力冲击、跌落等情况，以及由于内部元器件的意外失效、常见的使用者疏忽、过热过载、过电压、外部电磁干扰等非正常工作条件，即使经历了这些恶劣的情况直至产品报废的整个过程仍然能确保产品不会对使用者造成电击伤害。

这样一来，有人可能会担心产品制造成本的明显上升。但从整体经济效益角度来说，加强机电产品的防触电设计，并不一定会如此，相反地由于在产品设计之初就得到了充分考虑，从而避免了在进行产品安全认证和出口型式试验时被检出不合格而需要返工整改带来的一系列问题，更可以有效避免出口后被通报带来的各种经济损失和对品牌价值的负面影响。

需要提醒的是，制造商在开发设计机电新产品时，不能完全照搬客户提供的样机或完全迎合客户提出的要求而不顾及安全指令和产品标准的规定，而是需要在企业内部建立起有效的产品防触电安全评价机制，从制度上为产品的防触电安全把关。

另一方面，在人们安全意识日益提高和科学技术进步等因素的推动下，安全指令和产品标准也在不断更新，提出了更多更高的要求，产品开发设计人员需要及时跟踪掌握相关信息，使防触电安全的设计理念也与时俱进。

6 结束语

安全问题无小事。机电产品若存在触电的隐患，纵有最亮丽的外观和卓越的性能，也是难免被一票否决的，因此首要问题是在产品设计开发中，需要在思想意识上引起高度重视。

其次，对电击防护设计不但要有一个全面系统性的把握，更需要注重各类细节，这些措施为用户放心使用电器编织起多道安全防护网，进一步加强了产品的防触电安全性，从而将由此带来的风险和损失降至最低。

[1] 欧盟非食品类消费品快速预警系统[EB/OL].2013.European Union Rapid Alert System for nonfood dangerous products [EB/OL]. 2013.http://ec.europa.eu/consumers/safety/rapex/alerts/main/index.cfm?event=main.listNotification s&CFID=622690&CFTOKEN=23541419&jsessionid=090 08ad3ab5788cab920f477a54513a305b1.

[2] GB 4706.1-2005, 家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求[S]. 北京：中国标准出版社，2005.08.

[3] 徐声杰 ,对GB 4706.1中“对触及带电部件的防护设计”的几点理解[J]. 家电科技， 2011.311(12):58-59.

[4] 刘松，EMI及无Y电容手机充电器的设计［J］.电子设计应用,2007.09：112-115.

[5] 张立，带电部件的确定及测量方法分析［J］.家电科技，2009，273(9):34-36.

[6] 陈永强; 刘国荣，正确理解电气设备中电源插头的剩余电压和剩余能量［J］.日用电器,2008.10：53-57.