基于国家标准的插头插座不安全因素进行分析研究其所蕴藏的专利新技术的方向

卢祖雄

（中国农业银行南宁分行，广西南宁 530028）

0.引言

插头、插座与我们的日常生活息息相关。国家从1999年5月1日至2017年4月14日发布了3个标准版本。2008年9月24日国家质检总局和中国国家标准化管理委员会发布对我国插头、插座的外观、尺寸、性能等方面给出了明确的规范并强制执行，这是第二个标准版本。本次标准明确取消“万用孔”，使用了国际“组合孔”。由于插头、插座属于个性化需求、使用频率较高的一种生活用品品，全国大小生产厂家多，市场流通的插头、插座产品性能及材料质量参差不齐，甚至鱼目混珠，一直以来各级质量监管部门市场抽查的结果合格率较低。因插头、插座产品不合格所引发的安全事故时有发生。为了加快改善这种情况，清理和规范插头、插座产品市场，2015年国家正式发布第三个标准，并要求自2017年4月14日起，国内所有插座完成新旧标准切换，这就是简称的“新国标”。“新国标”有两本，即《GB 2099.7-2015家用和类似用途插头插座 第2-7部分：延长线插座的特殊要求》《GB 2099.3-2015家用和类似用途插头插座第2-5部分：转换器的特殊要求》。新旧国标变化主要有：（1）“新国标”标有“GB 2099.3-2015”或“GB 2099.7-2015”字样。（2）在“新国标”中规定，额定电流10A的延长线插座，导线的最小横截面积由原来的0.75mm2提高到1mm2；额定16A的则从1mm2提高到1.5mm2。加粗电源线内的导线，可以提供更加大的耐受上限、更低的负载热量、抗弯折劳损能力更高。（3）“新国标”要求插座身上改用五孔插口或和二孔插口搭配设计，而不再是我们熟悉的圆孔、扁孔、两头、三角等多种形态的组合。圆孔插头插座、“万能插座”从此退出市场。（4）“新国标”要求插线板必须设置保护门，即平常说的安全门，避免儿童因为手指或金属物体误触导致触电事故。（5）“新国标”要求插座材料阻燃等级有所提升，新增了针焰测试项目，要求针焰明火与插座接触30s后不起燃，或者起燃后30s后自动熄灭。这一改变使传统ABS材质外壳的插座将不符合新的要求。（6）必须获得CCC认证。“新国标”要求插座必须要通过国家强制性产品认证，这个认证标志就是“CCC”。

新标准实施，对插头、插座产品的使用安全性提出了更高要求，从而也提升了行业准入门槛。国家标准作为安全底线，为用户提供了一份安心的保障。

1.“新国标”存在的不安全因素分析

实施近5年的“新国标”解决了我国许多用电领域环境的安全问题。国内正规厂家根据“新国标”设计生产各类电器产品，电器的防漏电等得到改善，行业产品安全性能整体提高，因环境带电所引起的伤人事故显著减少。

我国电器从安全角度看，主要有电源的配送方式（单相电源和三相电源）和配送链路上的插座载体。

电源配送方式的三相电源又叫做“工业用电”，需要特殊审批才能使用。三相插座的供电电压为380V，而一般的家用电器都是使用单相电源，单相插座供电电压为220V。

在配送链路上的插座载体，其中三相插座面板孔位是四孔（接3相火线和1根零线），都是大功率电机、电器设备使用。单相插座面板孔位有两孔（接1根火线和1根零线）和三孔（接1根火线，1根零线和1根接地保护线）。也有常见的组合式两孔、三孔插座，接线方式同两孔插座和三孔插座，即“左零右火”的接线方式。两孔插座一般定额电流最大10A，三孔插座定额电流有10A、16A、20A、25A、32A等。以上可以得知两孔插座和三孔插座差别就是前者没有地线极，后者有地线极。

这里就引出了一个问题，什么电器使用两孔插座，什么电器使用三孔插座？两孔插座电器，一般是一些功率低的电器，外壳不导电或与内部线路绝缘不相通，对电源没有正负极区分要求，如台灯、电风扇、电吹风等。但是需要注意的是，使用没有地线级的两孔插座，一但漏电，漏电保护器不会跳闸，有触电危险。使用三孔插座的电器，是一些高功率的电器，目的是提高用电安全性，主要是一些其电路输入有正负极区分、内部电路绝缘损坏可能导致漏电到外壳、外壳容易产生静电可能损坏内部电路的，这类电器需要使用带地线极的三孔插座，当电器漏电时，漏电保护器立即跳闸，可防止触电。

应该说第三版的插座标准，从插孔布局，电线和插座外壳材质、定额电流、插座外观、尺寸、性能、开关、认证等进行了6项安全规范，“新国标”的插座似乎很安全了。

然而，“新国标”下的两脚插头、两孔插座存在的安全漏洞却被忽视了，即两脚插头、两孔插座可以正插也可以反插。本文分析研究正是基于目前“新国标”存在的重大不安全漏洞入手。通过对两脚插头、两孔插座可以正插也可以反插，导致存在的重大不安全漏洞分析进而提出“新国标”修改的必要性和新标准的专利技术的研究方向。

2.防呆插口设计必要性分析

在我们日常的房间、办公室、计算机房等用电的区域可以看到一些使用两脚插头的电器，如电风扇、电视机、台灯、音响等。我在使用中发现，这些电器自带了电源开关，虽然按下开关可以关掉了电源，表面上电器电源断开了，电器不工作了，但是由于插头在插座上插反了，即插头的零线（N）脚插到了插座的火线（L）孔，插头的火线（L）脚插到了插座的零线（N）孔，显然，此时开关切断的是零线（N），电器插头的另一根电线仍然将火线接通向设备内部，导致电器内部电路仍然附带着高电位，存在安全隐患。根据国际通行的安全规范是“开关必须接到火线”，以确保电器关闭开关后，电器上不存在电压220V高电位，确保电器和使用者的安全。然而，目前“新国标”两脚插头和两脚插座是“平行”的，没有做到“防呆插口”设计防反插作用（防呆插口是电脑组装上专用的术语，电脑主板上的电源接线口、硬盘接口等都是防呆插口），造成电源两脚的插头和两孔的插座孔没有形成定位孔，可以正插也可以反插，造成电器“开关”接入的电线级存在不确定性。图1可以说明此类情况。

图1 两脚插头电器内部电路连接图

以上该图是使用两脚电源插头的电器，电源插头连接有蓝色线（零线N）和棕色线（火线L），电源开关是串联在棕色线（火线L）上。根据遵循“左零右火”的规范，电源插头对应的蓝色线（左脚）应当插入插座的左边孔（零线孔），电源插头对应的棕色线（右脚）应当插入插座的右边孔（火线孔），当关闭开关时，就可以把棕色线（火线L）切断。然而，由于插头的插脚在插座上可以随意进行正插、反插。因此，这个电器棕色线上接入的有可能是火线，也有可能是零线，所以串联在棕色线上的开关有可能是切断了火线，也有可能是切断了零线，与“开关必须接到火线”的强制性安全要求不相符。因此，本人提出有必要对现行“新国标”的“平行”设计的两脚插头和两孔插座的外观进行 “防呆插口”设计，防止两孔插头和插座出现反插操作，确保电器和使用者安全。

2.1 两孔插座的外观设计型状

通过把两脚插头和两孔插座设计成“倒八字”形状，以防止插头反插，且兼目前所有三孔插座，使三孔插座的使用效率得到提高。

设计如图2。

图2 两孔插座的外观设计形状

2.2 两脚插头的外观设计型状

新型“防呆插口”插头，设有防呆插片，插头的插片与插座的防呆插孔之间有定位关系，确保不能反插，确保电器和使用者安全，如图3所示。

图3 两脚插头的外观设计形状

3.实证分析

本文提出了“一种新型防呆插口插座及插头”的外观设计，改变了由“新国标”传统的“平行”形状的两脚插头和两孔插座改为“倒八字”形状的插头及插座，“倒八字”形状的斜度与三孔插座的“左零右火”两个脚的形状规格一致，这就确保了“防呆插口”设计的插头与现行的三孔插座相兼容匹配。经对制作实物的“防呆插口”设计的插座及插头样品进行测试，实际效果与理论分析研究结果相一致，说明了这种新型“防呆插口”插座及插头的设计更加符合安全用电要求，可以作为“新国标”的一次得大升级，值得推广。为此，本人于2021年6月28日向国家知识产权局提出“一种新型防呆插口插座及插头”的两项外观设计专利（申请号分别为202130407172.1、202130407171.7）和实用新型专利（申请号为202121455382.9）。

4.结论和建议

4.1 “新国标”也有不安全因素

插头插座国家标准发布历经23年共3次修改，主要都是着重于对插头插座本身个体的产品安全质量的把关确认，而忽略了其作为参与电网链路工作上发挥安全作用时的安全因素，导致了两脚插头、两孔插座安规尺寸长期存在的因可能反插带来的安全隐患。

4.2 “新国标”需要不断的完善

“新国标”历经23年，有着从第一版本到第三版本的修改历程，也就有不断完善的可能性和必要性，国家应该本着“安全无小事”的态度听取各方面意见，排除一切影响安全的因素，对目前的两脚插头、插座的安规外观、尺寸进行必要的修改。本文指出的两脚插头两孔插座可以反插导致开关不能真正切断火线的客观事实存在，建议国家重视此问题并加快列入修改的议事议程，早日让用电更加安全，让国家标准不存在“安全瑕疵”而更具国家权威。