关于“零地合一”与泄漏电流的测量探讨

苏涛 肖鹏

（中国家用电器研究院 北京 100176）

关于“零地合一”与泄漏电流的测量探讨

苏涛 肖鹏

（中国家用电器研究院 北京 100176）

本文通过对储水式电热水器泄漏电流测试过程的分析，揭示了泄露电流试验的测量原理，以及针对实验室常见的“零地合一”现象进行了剖析。

泄漏电流；GB/T 12113-2003；零地合一

在家用电器产品检测中，泄漏电流的测量是一项电气安全指标的常规检测项目，也许是因为经常性操作，使检测人员忽视了对泄漏电流测试原理的思考，所以在某些检测过程中也会遇到一些疑惑。

某企业实验室在进行储水式电热水器产品的泄漏电流测试过程中，就遇到了这样一起案例：当热水器放在金属测试架上，连接水路，依据GB 4706.1-1998和GB 4706.12-2006标准进行第13章泄漏电流测试时，泄漏电流经常会出现不合格的情况；然而，当把热水器从测试架上搬到绝缘垫上进行分析及再测量时，泄漏电流又没有出现问题，这种情况应该怎样解释？是产品出现了问题还是测试方法出现了偏差？

通过阅读标准GB/T 12113-2003《接触电流和保护导体电流的测量方法》，我得到了一些关于泄漏电流测量的个人理解，希望能与大家进行深入探讨。在讨论这些问题之前，我们首先要了解什么是泄漏电流，以及泄漏电流测量的实质。

从标准中我们可以知道，泄漏电流实质有两种含义：其一，是指流过保护导体的电流，即保护导体电流；其二，是指当人接触器具时，流过人体的电流，即接触电流。而我们在进行GB 4706系列标准的泄漏电流检测中所考虑的，是在使用中有可能流过人体的有害电流，即前文提到的接触电流。当然，接触电流从效应上，又可以分为：感知、反应、摆脱和电灼伤，而我们关注的主要是感知和反应。具体内容可参见标准，这里不再进一步解释。

感知和反应效应与接触电流有关，并且是随频率变化的。所以，在检测中使用测试电源为50Hz或60Hz的正弦波，通过本文图1“加权接触电流的测试网络”来模拟接触器具的人体的反应，通过测量的电压值换算成我们需要的电流值。

由以上分析可知，我们测量出的电流并非器具表面流过的电流（即保护导体电流），而是模拟流过人体的电流（即接触电流）。我们测量的方法不是对电流的测量，而是通过对电压的测量，通过一定的关系换算成电流，即测量的实质是电压，而不是电流。

另外，标准中4.3条中有一句内容值得我们思考，即，EUT（指“受试设备”）用的保护导体与接地中性导体之间的电位差小于1%线电压，如图2所示。这实际上是要消除电源对测量结果的影响。

其实，从实际生活中考虑这个问题可能更容易。我们的生活用电，发电站采用的是三相供电系统，同时为了减少传输损耗，采用高压送电，在入户之前通过变电设备降压，将三相分别供给不同用户。由电路知识可知，当三相电供电对称并且传输无损耗时，三相电的中性点是不带电的，但这只是理想状态，由于供电过程中三相的损耗不可能完全相同，且三相的负载也不同，所以三相电不可能完全对称，这就导致三相电的中性点有一定的电位，当三相电严重不对称时会存在一定的危险，所以，通常我们会将中性点和接地端连通，以达到电源三相的相对平衡。当然，这同时就产生了另一个问题，即“零地合一”。

我们以Ⅰ类器具基本绝缘的泄漏电流的测量为例，测试部位为电源任一极与易触及金属表面（接地保护）之间。当测试仪器没有隔离变压器时，我们所测量的泄漏电流实际上是两部分，一部分是在器具接地端测量到的器具本身产生的泄漏电流。另一部分是由于N极本身带有一定的电位，从而在零线上产生的漏电流，而这部分并不是我们要测量的。所以我们必须采取一定的措施将这部分漏电流屏蔽掉。一般来说，我们采取的是隔离变压器的措施。

如图3所示，电源通过隔离变压器供电，因为隔离变压器只能感受到初级两端的电势差，并不能感受电源两极的电位，而此时我们所测量的泄漏电流只是由器具自身产生的漏电流，从而实现了对非测量的漏电流的屏蔽。而我们平时所说的要把地线断开，是为了能够测量出泄漏电流的说法，可能也并不完全如此。可以推想，在“零地合一”的情况下进行测量，若不将地线断开，我们将在电源任一极（L极）与易触及金属表面（N极）之间进行测量，而我们测量泄漏电流的实质又是对电压的测量，那我们测到的电压岂不是供电端的电压？而我们文章开头提到的热水器测量的问题，恐怕也与这种情况类似。因为外壳（接地端）在金属架上且连接水路的情况下，使得地线并未完全悬空，所以才会产生前文所述的泄漏电流不合格的情况。

由于在GB 4706.1-2005版标准的测量方法已有所不同，更多的产品会使用到人体网络，故本文还想对人体网络进行一些简单的介绍。（因储水式电热水器特殊标准GB 4706.12-2006暂未换版，仍与GB 4706.1-1998版通用要求共同使用，属特殊情况。）前文提到的，我们测量的泄漏电流实际是感知电流和反应电流，我们所使用的人体网络为如图1的加权接触电流（感知电流/反应电流）的测量网络。其中元件RS和CS模拟两接触点间总的皮肤阻抗，Rb模拟人体内部阻抗，其他部分为考虑到人体内部器官电流的影响的加权值。对于感知和反应的接触电流，测量的直流值是用U1除以500Ω，而测量的交流值是用U2峰值除以500Ω，这里应该是峰值，一定要注意。

图1 加权接触电流（感知电流/反应电流）的测试网络

图2 直接供电的接地中线

图3 带有隔离变压器的接地中线

另外，GB 12113-2003标准里对于测试变压器也提出了要求。变压器的任何容性漏电流都必须考虑在内。作为EUT接地的一种替换，测试变压器的次级和EUT需要保持浮地，在这种情况下不需考虑测试变压器的容性漏电流。这也与我们进行正常泄露电流的测试要求相一致。

由于本检测是对储水式电热水器整机进行测试，所以与GB 4706.1-2005关联的标准比较多，所以检测人员在掌握测量方法的同时，更应该去思考检测方法背后的检测原理，这样才能更好地理解测量的实质。

[1] GB 4706.1-1998《家用和类似用途电器的安全 第一部分：通用要求》

[2] GB 4706.12-2006《家用和类似用途电器的安全 储水式热水器的特殊要求》

[3] GB 12113-2003《接触电流和保护导体电流的测量方法》

[4] GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第一部分：通用要求》

Research about “Neutral & Earthing” and “Leakage current”

SU Tao XIAO Peng
(China Household Electric Appliance Research Institute Beijing 100176)

Through the analysis on testing process of leakage current for storage water heater, the measuring principle of the leakage current test is revealed, and the common phenomenon of bonding neutral conductor and earthing conductor in power system of laboratory (Abbreviation: “Neutral & Earthing”) is analyzed.

Leakage current; GB/T 12113-2003; Neutral & Earthing