基于GB/T 16915.1—2014的金属墙壁开关防触电性能测试探讨

摘 要：国标GB/T 16915.1—2014第10章（防触电保护）的第10.2、10.3条对墙壁开关的易触及部件的材料以及非绝缘材料条件下的绝缘处理做了严格规定。由于绝缘材料本身的缺陷，以及墙壁开关使用建筑美感和体验感的需求，金属墙壁开关也在不断涌现。本文对这类开关的防触电性能从标准的角度进行了测试并验证，深入分析其能否满足要求，希望对墙壁开关的生产企业理解及利用标准提供参考。

关键词：墙壁开关，防触电性能，金属开关，双重绝缘

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.02.032

0 引 言

家用和类似用途固定式电气装置的开关（俗称墙壁开关），自从上世纪 70年代应用于我国市场，至今已有50多年，主要用于家用、商用或轻工业工厂等场所。产品种类较多，根据功能实现主要可以分为机械类以及电子类[1]。现有家庭使用最为广泛的是各种机械式开关，本文也是利用标准对机械式开关进行验证。电子类开关依靠相关电子元器件实现电路通断，多数应用于特殊场合且产品市场相对较少。

我国墙壁开关材料主要是由工程塑胶材料和铜材组成，塑胶材料的比例约占开关总重量的80%以上[2]，其价格便宜，易于加工，但耐用性差，容易老化变形，美观性差。基于塑胶材料的这些缺点，一些零部件开始寻求使用金属材料制作，金属开关应运而生。

首先，金属开关并不是指整个开关都是金属的，而是指旋钮、操作杆、按钮、跷板、盖板或面板等一系列易触及的部件使用金属材料，较多采用不锈钢、铝合金、铜合金、锌合金、黄铜和钛合金等材料；其次，金属开关的材质坚固耐用，不易损坏，使用寿命长，可以经受住长时间的使用和反复开关的操作。其耐高温性能好，可以承受更高的温度；最后，金属开关的质感好，触感舒适，看起来更加高级，可满足不同用户的审美需求。但使用导体性质的金属材料作为易触及部件，跟塑胶材料相比，使用安全性风险大大增加。

为保证金属开关的使用安全性，GB/T 16915.1-2014（下文中简述为“标准”）的第10.2和10.3条从防触电的角度出发，提出了要求并规定了检测办法。如何切实执行这两个条款，本文将选取市面上常见的金属开关，按照金属部件的不同，分成金属材质起动元件的墙壁开关、金属材质盖板（不接地）的墙壁开关、金属材质盖板（接地）的墙壁开关和金属材质起动元件兼盖板的墙壁开关四大类进行举例说明，以期对墙壁开关的生产企业正确理解及实行本标准提供参考。

1 金属材质起动元件的墙壁开关

图1所示的金属墙壁开关，其起动元件即操作杆是黄铜，通过拨动操作杆来控制电路的通断。可基于标准10.2对该开关进行防触电性能测试。

标准10.2规定[3]：“旋钮、操作杆、按钮、跷板等类似元件应为绝缘材料制品，否则，必须用双重绝缘或加强绝缘将它们的易触及金属部件与开关机构的金属部件隔开…是否合格，通过观察并进行第16和23章的试验检查。”

第一步，检查绝缘层。观察其内部结构，可以看到，黄铜操作杆与机构的金属部件之间有内跷板绝缘层，如图2中的方框所示。

第二步，检测合格性。按照10.2的规定进行第16章（绝缘电阻和电气强度）和第23章（爬电距离和电气间隙）防触电性能测试。

（1）首先依据第16章进行检测。由于本条款未提及绝缘电阻的测试，所以，较塑料开关相比，金属开关只要增加电气强度的测试。如图3所示，将耐压测试仪的两端分别夹在端子（外接导线）和黄铜操作杆上。然后对两端施加频率为50 Hz的基本正弦波的4000 V的电压1分钟，整个试验期间，没有出现闪络或击穿现象。16章测试合格。

（2）再进行第23章的检测。根据该条款，开关内部的导体与黄铜操作杆的爬电距离和电气间隙要求不小于4.5 mm。经对样品结构的分析，可以看到有外部和内部两种走法。

第一，外部走法。外部走法又分两种，一种是沿面板向上（如图4中纵向箭头），跨过木质面板，折向下到达底座直至螺钉处；另一种是沿面板向左进入安装孔（如图4横线箭头），通过安装孔到达金属安装框，沿着底座到达螺钉处。相比而言，横向向左的路径更短。并且无论是爬电还是电气间隙，都需要经过底座这段高度，而底座高度19.12gt;4.5（mm）。可认为23章测试合格。

第二，内部走法。从图2结构分析可知黄铜操作杆的末端被完全隔离。而操作杆最近端离内跷板凸起的顶端间隙仅1.22 mm，如图5左侧小短箭头所示。由于墙壁开关的污染等级2.0，X=1.0lt;1.22，爬电距离无法跨接，只能沿着凹孔外缘向下，经过一段斜边到达内跷板的外沿，再垂直向下，进入开关内部，如图5右侧箭头所示路径，前面两段路径之和gt;凹孔柱的高度5.16 gt;4.5（mm），可判断爬电距离是合格的；而电气间隙直接走图5左侧箭头所示路径，连续走两个斜边到达金属边框，通过金属边框直接来到底座的边缘，进入开关内部。前两段路径的测量值之和5.70gt;4.5（mm），可判断电气间隙是合格的。

所以，无论是内部走法还是外部走法，可认为样品通过23章的测试。

综上，通过16章和23章的检测，判定该金属开关满足10.2的标准，防触电性能合格。

2 金属材质盖板（不接地）的墙壁开关

图6所示的金属墙壁开关，其盖板和操作杆都是金属材质，用户通过拨动操作杆控制电路的通断。可以依据标准10.3.1对该开关的金属面板的防触电性能测试（依据标准10.2对金属操作杆的防触电性能测试可借鉴前面第1节内容）。

根据标准第10.3规定[3]：“额定电流不超过16 A的开关的易触及部件应为绝缘材料制品，但下述情况除外：

10.3.1金属盖或盖板应以由绝缘衬垫或绝缘隔层组成的附加绝缘来保护。这些绝缘衬垫或绝缘隔层应…。

——固定到开关的盖或盖板或本体，并应固定得若不使之永久损坏，便不能将它们拆下…。

上述绝缘衬垫或绝缘隔层均应符合第16章和第23章的试验要求…。”

第一步，检查绝缘层。观察其内部结构，可以看到盖板与内部金属部件之间有两处绝缘（如图7所示红框标记）：一是盖板背面紧密贴合的白色边框，非破坏则无法将其拆下；二是操作杆和盖板之间的内盖板，一旦缺失将导致开关无法正常使用。

第二步，检测合格性。按照标准10.3.1的规定进行第16章和第23章的防触电性能测试。

图6所示的金属墙壁开关，其盖板和操作杆都是金属材质，用户通过拨动操作杆控制电路的通断。可以依据标准10.3.1对该开关的金属面板的防触电性能测试（依据标准10.2对金属操作杆的防触电性能测试可借鉴前面第1节内容）。

根据标准第10.3规定[3]：“额定电流不超过16 A的开关的易触及部件应为绝缘材料制品，但下述情况除外：

10.3.1金属盖或盖板应以由绝缘衬垫或绝缘隔层组成的附加绝缘来保护。这些绝缘衬垫或绝缘隔层应…

——固定到开关的盖或盖板或本体，并应固定得若不使之永久损坏，便不能将它们拆下…

上述绝缘衬垫或绝缘隔层均应符合第16章和第23章的试验要求…”

第一步，检查绝缘层。观察其内部结构，可以看到盖板与内部金属部件之间有两处绝缘（如图7方框标记所示）：一是盖板背面紧密贴合的白色边框，非破坏则无法将其拆下；二是操作杆和盖板之间的内盖板，一旦缺失将导致开关无法正常使用。

第二步，检测合格性。按照标准10.3.1的规定进行第16章和第23章的防触电性能测试。

（1）首先依据第16章进行检测，根据该条款：金属外壳与和绝缘衬垫的内表面接触的金属箔之间的绝缘电阻要求不小于5 MΩ，而两者之间的电气强度试验电压为2000 V。由于样品的两个绝缘衬垫之间没有物理连接，需分开测试，检测部位及检测结果整理如表1所示，可认为样品通过16章的测试。

（1）再进行第23章的检测，根据本条款，开关导体与金属盖板之间的爬电距离和电气间隙要求不小于4.5 mm。从样品结构分析，从内部走线看，由于存在两个绝缘层，金属盖板与开关导体的爬电和电气间隙的内部路径远大于4.5 mm；从外部走线看，最短的爬电路径是沿边框沿向下，爬过边框的一个厚度后沿着安装底框到达底板直至螺钉。如图10箭头所示，其中边框的高度为7.02gt;4.5（mm）。而无论是爬电距离还是电气间隙都需经过边框，所以，可认为样品通过23章测试。

综上，通过16章和23章的检测，判定该金属开关满足10.3.1的标准，防触电性能合格。

3 金属材质盖板（接地）的墙壁开关

图11所示金属墙壁开关，其边框和底板为金属材质，可通过按动跷板来控制电路的通断。在按动跷板的过程中，人体将接触金属安装框，所以可把此金属边框也视同为盖板。在开关背面，边框与底板接触部位有接地螺钉（见图11中方框标识），并有明显的接地标志 。可依据标准10.3.2对该金属边框进行防触电性能测试。

根据标准第10.3规定[3]：“额定电流不超过16 A的开关的易触及部件应为绝缘材料制品，但下述情况除外：10.3.2应在固定金属盖或盖板的同时将该盖或盖板接地。可以只使用固定件来进行这种接地。这种接地连接应是低阻连接。

是否合格，通过观察并进行11.4的试验检查。”

标准第11.4条是有关接地端子与其连接的易触及金属部件之间低阻性判定的试验方法，具体测试过程如下：将全自动接地导通测量仪的一端夹在接地螺钉处，一端夹在离螺钉最远的边框处，通上25A的交流电，测得电阻为0.029＜0.05（Ω），如图12所示，合格。所以，通过第11.4条的检测，判定该金属开关满足10.3.2的标准。

4 金属材质起动元件兼盖板的墙壁开关

近年来机械式墙壁开关的跷板形状变化很大，从最初的小按键，到中板以及发展到现在更加美观的大板。中板与大板的优势在于可以任意选择按压区域，可以根据个人喜好选择按压部位获取自己喜欢的手感[4]。大板开关相当于是把跷板扩展为一个活动的盖板，材质有塑料，如图13所示；有玻璃，如图14所示，也有金属的，如图15所示。

对大板式金属开关而言，由于金属跷板既作为起动元件，又作为易触及盖板部件，需要同时利用标准的10.2条和10.3条进行防触电性能的考核。

观察其内部结构，可发现跷板的背面都有绝缘层（见图15中箭头所示），不破坏边框则无法将其拆下。再加上塑料内跷板，金属外跷板与开关内部做成了双重绝缘。同时满足了标准的10.2和10.3.1条规定的绝缘要求，至于接下来的要进行第16章和第23章的测试请参考前文第1节和第2节所述，本节不再展开。

5 结 论

作为住宅必备产品，墙壁开关使用广泛，需求量巨大。随着耐久性、使用手感和审美要求提升的需求，金属墙壁开关作为塑料开关的补充，逐渐进入千家万户。作为电力连接的重要环节，墙壁开关安全性非常重要，属于CCC强制性认证目录产品。相比普通塑料开关，金属开关多了触电的风险。国标GB/T 16915.1—2014的第10.2和10.3条对金属开关进行了防触电的规定来保证使用安全。本文通过应用标准对几种典型金属开关样品进行了检测，可以看到这两个条款概念清晰，操作简单，判定方便。现行市面上的金属开关的防触电测试不外乎是这两个条款的单独检测或者是组合检测。最终验证产品是否通过防触电性能测试的是绝缘性能测试和爬电、电气间隙测试。希望对墙壁开关的生产企业理解及利用标准提供参考，最终能生产出让消费者能够用上放心的安全产品。

参考文献

[1]柯寒文，王孝利，张靖.墙壁开关发展与重要结构技术参数分析[J].日用电器，2021（1）：88-92.

[2]孙永贵，王永茂，郑小锋，等.对墙壁开关质量安全风险探讨[J].科学与财富，2020，12（31）：41.

[3]中国国家标准化管理委员会.家用和类似用途固定式电气装置的开关 第1部分：通用要求：GB/T 16915.1—2015[S].北京：中国标准出版社，2014.

[4]陈春，郑益明，陈欣荣，等.对基于工业设计理念的墙壁开关造型设计分析[J].商品与质量， 2020（50）：66.

作者简介

朱香娟，硕士研究生，高级工程师，主要从事家用电器零部件和附件的检测与认证及质量管理工作。

芦赛，专科，工程师，主要从事家用电器附件的检测认证工作。

孙芮，本科，工程师，主要从事家用电器零部件和附件的检测认证工作。

刘岐，专科，工程师，主要从事家用电器附件的检测认证工作。

包晶晶，硕士研究生，工程师，主要从事家用电器零部件和附件的检测认证工作。

（责任编辑：张佩玉）