中心議題：

• 插頭
  、插座來源
• 插頭
  
  、插座的分類
• 插座接線極性
• 辨識接線故障

解決方案：

• 定位線路故障點
• 預估線路帶載能力與電源質量
• 測量導體阻抗

電氣時代，人們通常注重用電器本身的質量與性能，卻忽視了：如果供電不滿足要求，任何電器都無法發揮其最優性能，甚至造成火災、設備損壞和人身傷害。大多數民用和商用電器設備的供電都來自交流牆壁插座，但如果使用不當
，牆壁插座不僅是電源
，還會成為“觸電”和火災的根源。

考察牆壁插座的曆史與現狀後會發現，盡管插座本身沒有涉及複雜高深的技術
，而正確地使用好它並非通常認為的那麼簡單。

一、兩岸青山相對出，孤帆一片日邊來——插頭/座探源

愛迪生發明的白熾燈把世界帶入了電氣時代
，但牆壁插座並非與燈泡同時出現。考慮成本因素，當電扇
、電烤麵包機、吸塵器、電吹風出現時，它們仍然沿襲了燈泡的供電方式——接到燈頭座上（圖1.1）。盡管HarveyHubbell在1904年發明了更方便的2芯插頭/座（圖1.2）
，但采用燈頭取電的方式一直沿用到20世紀20年代。
                                                
                                                  圖1.1用螺口燈頭座供電的電烤麵包機圖 

                                                  

                                                          圖 1.2與燈頭螺口兼容的2芯插頭/座

據說PhilipF.Labre有感於房東太太一次觸電事故，於1928年發明了帶保護地線的3芯插頭/座（圖1.3）。引入保護地線，對安全用電和電氣設備更可靠地運行具有重大意義。

                                                            
                                                       圖1.3最早的3芯帶保護地線插座與插頭
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二、虎鼓瑟兮鸞回車，仙之人兮列如麻——種類繁多的插頭/座

交流電牆壁插座的曆史不過80年
，此間隨著用電量、用電經驗與事故教訓的增加，由於技術、安全性、經濟性等因素
，加之地理、曆史、zhengzhidengyuanyin
，shijiegedizaifazhanminyongdianqigongdianzhuangzhishi，bingmeiyoucaiyongmeiguozuichudechazuoshejierxingchenglebutongbiaozhun，shideqiangbichazuoxingshiduozhongduoyang。meiguoshangwubutongjilequanqiuchangjiandianyuanchatou/座（表2.1）樣式
，並以字母進行了分類。

表2.1美國商務部統計的插頭/座類型
                               
這些插頭/座大多彼此互不兼容

，如果再把同一類型中耐壓、功率的差別計入在內，種類就更多了。這種情況顯然造成：即使電器設備供電電壓相同，也無法在不同地區使用。國際電工委員會（IEC）曾經在1986年和1992年頒布了電源插頭/座的國際標準：針對250V電壓等級的IEC60906-1和針對125V電壓等級的IEC60906-2。其3芯插頭外觀（圖2.1）類似於表2.1中的J型
，由於與全球範圍內大多數插頭/座不兼容（圖2.2）
，推行受到很大阻力。

                                                          
                                         圖2.1IEC頒布的60906-1/2標準插頭/座

                          
                                     圖2.2IEC60906-1/2與目前全球使用的大多數插座不兼容

可以預見，在相當長的時間內，交流電插頭/座還會維持現狀。在不能統一標準而又要解決互換使用的情況下，轉接適配器（圖2.3）成為目前行之有效的辦法。實現將某種插座轉換成能與多種插頭匹配的樣式（圖2.4）。適配器自身插頭改進後，適用範圍可更廣。

                                       
                                                           圖2.3轉接適配器樣式








                                   圖2.4轉接適配器自身插頭樣式

不過問題尚未徹底解決。因為插頭/座(zuo)的(de)互(hu)連(lian)互(hu)通(tong)不(bu)僅(jin)要(yao)解(jie)決(jue)機(ji)械(xie)連(lian)接(jie)

，還(hai)要(yao)求(qiu)電(dian)氣(qi)連(lian)接(jie)正(zheng)確(que)，而(er)且(qie)更(geng)為(wei)重(zhong)要(yao)。觀(guan)察(cha)轉(zhuan)接(jie)適(shi)配(pei)器(qi)，尤(you)其(qi)采(cai)用(yong)兩(liang)芯(xin)接(jie)入(ru)方(fang)式(shi)的(de)，它(ta)們(men)雖(sui)然(ran)很(hen)還(hai)好(hao)地(di)解(jie)決(jue)了(le)不(bu)同(tong)插(cha)頭(tou)的(de)機(ji)械(xie)連(lian)接(jie)問(wen)題(ti)，但(dan)失(shi)去(qu)了(le)保(bao)護(hu)地(di)線(xian)所(suo)提(ti)供(gong)的(de)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)。在(zai)3芯連接方式中
，轉接後的電源極性還有可能改變，給用電安全埋下隱患。
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三、橫看成嶺側成峰
，遠近高低各不同——插座接線極性

大多數電器並不區分交流電零線與火線的接入方式也能正常工作。規範兩芯或三芯插座的極性是出於安全考慮。例如：電器開關都要求安裝在設備的相線上，開關斷開後即可使設備不再帶電。如果電源插頭或插座極性接反，則失去了這種保護功能。

3.1中國標準插座

以中國標準牆壁插座接線方式為例，在《GB50303－2002建築電氣工程施工質量驗收規範》中是強製條款
，標準22.1.2中規定：單相兩孔插座
，麵對插座的右孔或上孔與相線連接，左孔或下孔與零線連接
，單相三孔插座的右孔與相線連接，左孔與零線連接；……接地（PE）線接在上孔（圖3.1）。這樣的接線被簡稱為：“左零右火”。

3.2與中國標準兼容的插座

同屬“I”型的大洋洲標準（AS/NZS3112）插座（圖3.2）
，與中國插座外形相似，兩者基本能夠兼容，但安裝方式不同——旋轉了180度，其保護地線位置在下方，成了“左火右零”
，與中國標準插頭連接時


，電氣連接關係未變，但使用不同標準的直角出線插頭（圖3.3a中國標準插頭
，圖3.3bAS/NZS3112標準插頭）時，可能受到空間限製出現小麻煩。

                                         
                                                圖3.2AS/NZS3112標準插頭/座

                                                     
                                               圖3.3地線位置不同的直角出線插頭

3.3轉換後極性相反的插座

北美ANSI/NEMA標準插座的安裝方向沒有限製（圖3.4a），插座的零/火線通過插孔尺寸識別——零線插孔較火線更寬（圖3.4b）。相應地

，插頭上零線插片也較寬（圖3.4c）。這樣
，即使插頭為兩芯也能防止插反。相關標準還特別規定
，20A插頭的零線方向與火線方向垂直（圖3.4d），與之匹配的插座零線插孔為T形（圖3.4e），可向下兼容兩種不同插頭。




圖3.4北美ANSI/NEMA標準插頭/座

由於安裝方向不固定，在觀察者看來零線沒有固定位置。在檢查接線時遵循：從保護地線開始，按順時針方向，依次為“零線”
、“火線”。

對比中國（澳洲）插座和北美插座後就會發現，兩者保護地線位置是相反的。當通過轉接適配器連接不同類型插頭時，“零/火”位置就會對調

，電器開關斷開的將是零線而非火線
，可能導致安全隱患。換言之，轉換適配器雖解決了不同標準插頭/座的機械連接問題
，但未解決電氣連接的極性問題。
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四、雙兔傍地走
，安能辨我是雄雌——辨識接線故障

無論哪種插座
，正確接線隻有1種
，其它組合都是錯誤的。為確保設備和人身安全
，插座在投入使用之前，必須依照規範進行檢查。準確辨別各種接線錯誤（3芯插座的接線錯誤歸納於表4.1）需要必要的工具和方法。
表4.1插座常見接線錯誤與檢查手段

                                

對於表中所列能通過“直接測量”查出的錯誤
，除使用試電筆、電壓表等常規測量工具外，還可利用類似圖4.1的快速檢查工具，不過此類工具的插頭樣式與電壓等級都是按美標設計的，不適合檢查國標插座。

物理定律決定了，在檢查“零/地接反”和“線路接觸不良”時(shi)
，必(bi)須(xu)接(jie)入(ru)功(gong)率(lv)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)負(fu)載(zai)

，並(bing)對(dui)測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，才(cai)能(neng)確(que)認(ren)故(gu)障(zhang)
，但(dan)往(wang)往(wang)由(you)於(yu)現(xian)場(chang)客(ke)觀(guan)條(tiao)件(jian)限(xian)製(zhi)不(bu)便(bian)操(cao)作(zuo)。而(er)此(ci)類(lei)故(gu)障(zhang)對(dui)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)和(he)電(dian)氣(qi)安(an)全(quan)都(dou)構(gou)成(cheng)巨(ju)大(da)威(wei)脅(xie)。

                                                          
                                         圖4.1IDEAL61-051鑒別插座接線工具

4.1鑒別“零/地接反”

TN-S（圖4.2）與TN-C-S（圖4.3）配電係統中，零線（N）與保護地線（PE）隻有1點連接
，除此之外是嚴格（部分）分開的
，兩者均為0電位，區別在於：單相係統中零線承載與相線相等的負載電流；除非有漏電

，正常情況下保護地線不帶電。

                                                
                                                圖4.2TN-S配電係統圖4.3TN-C-S係統

4.1.1“零/地接反”的危害

如果單相線路中某插座零/地接反，保護地線雖能為負載提供電流回路——設(she)備(bei)仍(reng)能(neng)運(yun)行(xing)，但(dan)源(yuan)於(yu)其(qi)它(ta)負(fu)載(zai)的(de)零(ling)線(xian)電(dian)流(liu)會(hui)以(yi)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)形(xing)式(shi)串(chuan)入(ru)設(she)備(bei)，錯(cuo)接(jie)的(de)保(bao)護(hu)地(di)線(xian)使(shi)濾(lv)波(bo)器(qi)失(shi)效(xiao)，對(dui)於(yu)敏(min)感(gan)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)尤(you)其(qi)不(bu)利(li)。高(gao)保(bao)真(zhen)音(yin)響(xiang)出(chu)現(xian)明(ming)顯(xian)交(jiao)流(liu)噪(zao)聲(sheng)是(shi)這(zhe)種(zhong)接(jie)線(xian)錯(cuo)誤(wu)的(de)典(dian)型(xing)表(biao)現(xian)。

由you於yu保bao護hu地di線xian隻zhi起qi等deng電dian位wei聯lian結jie作zuo用yong，不bu承cheng載zai功gong率lv，所suo以yi線xian徑jing可ke能neng較jiao零ling線xian細xi。當dang承cheng載zai較jiao大da負fu載zai電dian流liu時shi
，會hui比bi零ling線xian有you更geng大da線xian路lu壓ya降jiang，發fa熱re嚴yan重zhong，成cheng為wei火huo災zai隱yin患huan。

4.1.2鑒別“零/地接反”

peidianxianlukongzaizhuangtaixia，lingxianyubaohudixiandedianqishuxingmeiyongrenhechabie，dancongchazuochuceliangwufajianbie，zhiyoujierufuzaihou，tongguoceliangxianlushangdedianliuchayicainengpanduanzhengwu。

線路上的“漏電保護器（或稱：剩餘電流保護器RCD）”，也能有效防範此類錯誤。“零/地接反”的插座上接入負載後
，保護裝置能探查出零線與相線電流不等
，觸發保護使線路斷電。

4.2通過插座檢查“線路接觸不良”

發明電源插座的目的是安全
、可靠、方便地為電氣設備提供電源
，插座滿足正確接線要求外，還必須滿足電壓輸出標準。《GB50052供配電係統設計規範》4.0.4規定，“正常運行情況下

，用電設備端子處電壓允許值”在＋5％～－10％之間，一般為±5％；《JGJ/T16-92民用建築電氣設計規範》3.3.3也有類似規定。

排除外部供電原因，電源欠壓主要是由線路虛接、高(gao)阻(zu)點(dian)或(huo)線(xian)徑(jing)選(xuan)擇(ze)不(bu)當(dang)造(zao)成(cheng)的(de)。檢(jian)查(zha)插(cha)座(zuo)本(ben)身(shen)接(jie)線(xian)質(zhi)量(liang)，可(ke)排(pai)除(chu)部(bu)分(fen)故(gu)障(zhang)。線(xian)路(lu)問(wen)題(ti)
，多(duo)是(shi)隱(yin)蔽(bi)工(gong)程(cheng)，無(wu)法(fa)直(zhi)接(jie)檢(jian)查(zha)
，通(tong)過(guo)牆(qiang)壁(bi)插(cha)座(zuo)測(ce)量(liang)線(xian)路(lu)電(dian)壓(ya)降(jiang)進(jin)而(er)判(pan)斷(duan)線(xian)路(lu)故(gu)障(zhang)，是(shi)簡(jian)單(dan)可(ke)行(xing)的(de)辦(ban)法(fa)。

celiangdianyajiangbixushiyongdagonglvfuzai，zhegeijianceguochengdailaibudabuxiaodemafan。lilunshang，ceshirenyuankeyongyigedadianluzidangfuzai，danshijicaozuojibuanquanyebufangbian。nongbuhao，xianlumeicecheng，dianluquezaochenglehuozai。tu4.3是帶載測量線路的設置：大功率負載＋鉗形電流表（配合特殊適配器）＋電壓表，得到接通負載前後負載端電壓

，再計算出電壓降百分數，得到數據比較麻煩。

                                                            
                                                         圖4.3常規儀表測量電壓降
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五、少小雖非投筆吏，論功還欲請長纓——專用儀表簡介

為能簡單
、快速、安全、準確地檢查牆壁插座接線
，發現低壓交流供電線路中常見故障，美國理想工業公司（IDEAL）研製了SureTest®（型號：61-164CN圖5.1）交流電路分析儀。儀表根據220V中國電壓製式設計，並使用國標3芯插頭接入被測線路完成全部測量與測試。

                                                          
                                               圖5.2IDEAL61-164CN顯示插座接線狀態

表5.1SureTest電路分析儀（61-164CN）報告插座接線狀態

                                      

在判斷零線與保護地線是否接反時，需要根據不同情況進行分析：

A、線路上裝有漏電保護裝置
如果被測插座零線與保護地線接反，接入儀表後地線上出現電流
，則可能觸發保護裝置；

B、線路上沒有漏電保護裝置，但線路或其它插座上帶有負載（用電器）
由於負載原因
，線路中性線上存在壓降，如果被測插座上的零線與保護地線接反
，則此插座上的中性線對地電壓（61-164CN實際測量功能）較其它插座偏低
；

C
、線路上既沒有裝漏電保護裝置，也沒有其它用電器或負載很小
此時可通過對比插座上的導體阻抗（61-164CN實際測量功能），判斷是否零/地接反；

D、線路上既沒有裝漏電保護裝置，沒有其它用電器或負載很小，地線導體與其它導體無區別
如果出現零/地接反，無法通過牆壁插座外部檢出

，必須接負載後按“B”情形測量。

5.2定位線路故障

發現線路虛接或高阻點最有效方法


，是帶額定負載測量線路壓降。SureTest®電路分析儀最重要的功能是：仿真5A、8A、10A負載（相當於220V電壓下，功率分別為1100W

、1760W、2200W的負載）測量線路電壓降，且不會觸發斷路器影響運行中的設備，測量過程中不僅顯示各負載電流下的線路電壓
，還直接給出準確的電壓降％數據（圖5.3）。

                                                     
                                      圖5.3IDEAL61-164CN仿真負載測量電壓與壓降結果

5.2.1定位線路故障點

實際檢測一般從距配電盤最遠的插座開始
，如圖5.4所示，由遠及近逐一測量。

                               
                                                  圖5.4通過插座測量線路壓降的順序

壓降測量結果無非以下4種：
A、每個插座的壓降均正常（<5%）,說明線路正常；
B、兩個插座的讀數有明顯變化
，說明故障就在這兩個插座之間，需檢查導線端接或連接情況
；
C
、各ge插cha座zuo間jian壓ya降jiang無wu明ming顯xian變bian化hua，但dan最zui遠yuan端duan插cha座zuo壓ya降jiang偏pian大da
，由you遠yuan及ji近jin
，壓ya降jiang逐zhu漸jian變bian小xiao，則ze說shuo明ming線xian徑jing選xuan擇ze偏pian細xi
，不bu能neng滿man足zu配pei電dian長chang度du或huo負fu載zai用yong電dian的de要yao求qiu，應ying檢jian查zha線xian徑jing，必bi要yao時shi更geng換huan配pei線xian
；
D、各插座之間壓降無明顯變化
，但壓降值始終偏大
，則說明問題出在第一個接頭處或配電盤本身有問題。

5.2.2預估線路帶載能力與電源質量

通過儀表提供的3個電流值，能快速預估被測插座的帶載能力
，例如：某空調插座額定電流為16A，隻要在此插座用8A負載測試，讀數乘以2即得到16A時線路壓降情況。

除測量電壓有效值外，61-164CN還可測量峰值
，通過計算兩者比值判斷交流電波形是否發生畸變，衡量諧波情況。

通過鱷魚夾適配器（圖5.5），既可以檢測各種非插座終端（例如：電燈、電扇等）線路，也可接入三相四線係統（三相中的某1相）後，測量中性線（零線）對地電壓
，初步判斷中性線電流是否過大，協助確定是否存在3倍次諧波。
                                                        
                                      圖5.5配合IDEAL61-164CN的鱷魚夾適配器與實際應用

5.3測量導體阻抗

電壓降測量隻能告知帶電導體（相線與零線）回路中存在虛接或高阻點，而不能明確告知哪根導體上有問題
，也不能告知接地線上是否有高阻點。61-164CN導體阻抗測量功能（圖5.6）

，可分別測量相線
、零線、保護地線阻抗
，為進一步精確定位故障提供幫助。
                                                          
                                             圖5.6用IDEAL61-164CN測量零線（N）阻抗

需要說明一點
，61-164CN在測量保護地（PE）線(xian)阻(zu)抗(kang)時(shi)
，需(xu)在(zai)地(di)線(xian)上(shang)施(shi)加(jia)測(ce)試(shi)電(dian)流(liu)。如(ru)果(guo)被(bei)測(ce)線(xian)路(lu)中(zhong)裝(zhuang)有(you)漏(lou)電(dian)保(bao)護(hu)器(qi)，則(ze)有(you)可(ke)能(neng)觸(chu)發(fa)其(qi)動(dong)作(zuo)
，因(yin)此(ci)測(ce)量(liang)前(qian)需(xu)暫(zan)時(shi)將(jiang)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)斷(duan)開(kai)或(huo)旁(pang)路(lu)，否(fou)則(ze)無(wu)法(fa)得(de)到(dao)準(zhun)確(que)阻(zu)抗(kang)數(shu)據(ju)。

5.4現場測試漏電保護器（RCD）性能

61-164CN能實現“現場測試”RCD性能

，操作簡單到“隻按一鍵”！

                                                          
                                                        圖5.7IDEAL61-164CN測試RCD性能

當“測試”按鈕被按下時，儀表在插座中的保護地線施加約30mA測試電流，同時啟動斷電計時器。如果線路上的保護裝置能被觸發，線路會在規定時間內斷電。由於61-164CN供電來自被測電源插座，線路斷電後儀表也停止工作
，但斷電數據被自動保存，恢複線路供電後
，儀表將顯示圖5.7所示數據。大字顯示的數據就是保護裝置動作響應時間。

儀表供電直接來自被測插座
，省去了因電池電量不足造成測量不準和換電池的麻煩，堪稱獨特。

六、鑿屋分將一尺明
，坐令隔幌見簾屏

交jiao流liu電dian源yuan牆qiang壁bi插cha座zuo不bu僅jin是shi電dian氣qi設she備bei的de動dong力li之zhi門men
，也ye是shi透tou視shi供gong電dian線xian路lu質zhi量liang的de一yi扇shan窗chuang。借jie助zhu適shi當dang的de工gong具ju和he方fang法fa
，就jiu能neng了le解jie電dian氣qi設she備bei的de供gong電dian環huan境jing，及ji時shi發fa現xian安an全quan隱yin患huan，這zhe對dui於yu電dian氣qi設she備bei運yun行xing和he使shi用yong者zhe的de人ren身shen安an全quan都dou是shi十shi分fen重zhong要yao的de。