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家用增壓泵漏電原因分析
作者:凱發平台 | 發布時間:2018-06-18

增壓泵常用於家用熱水器增壓、高樓低水壓供水等場合,滿足各種生活供水增壓的需要。近年來,隨著增壓泵在家庭中的廣泛應用,增壓泵漏電事件也時有發生,嚴重時導致電擊傷亡事故。例如,在廣州某工地簡易洗澡房內,發生了一起增壓泵漏電事故,導致正在洗澡的當事人觸電身亡。增壓泵漏電是造成觸電死亡的主要原因。為了做好安全工作,防止類似事故的發生,本文以增壓泵電擊傷害事故為例,分析其漏電原因,為增壓泵的設計和製造提供參考。
1 現場勘查
    1.1增壓泵現場情況
    現場勘查發現,增壓泵安裝於簡易浴室內,處於燃氣熱水器的左下方、進水管道上,安裝高度離地約1米,離左側牆上放置淋浴噴頭的水平距離不到1米,僅用繩子綁紮固定,增壓泵附近無電源插座(見圖1)。增壓泵外觀較新,泵身銘牌顯示有:生產廠家,產品型號,以及功率、電壓、電流、揚程、流量等技術參數,絕緣等級為E級。泵上附有產品合格證,但標識中未注明IP防護等級。
    引人浴室的電源線隻有相線和零線,無黃綠雙色的專用地線,增壓泵雖有接地端子,但未能實現與地接通,即增壓泵未接地。沿電源線引出處追溯,電源線安裝在帶有漏電保護的空氣開關的電箱中。
    1.  2增壓泵現場勘驗情況
    該增壓泵為自動型管道泵,帶“水控自動開關”,分為“手動”、“停”、“自動”三檔。當選在“自動”檔時,通過水流的變化控製電機的起動或停止。隻需打開水龍頭,水控自動開關的流量閥動作,從而使增壓泵通電、自動開始工作;當關閉水龍頭時,增壓泵斷電、停止工作。“手動”檔時,自動控製開關不起作用,不管水龍頭開或關,增壓泵的電機一直通電工作,隻有當選擇開關按到“停”位置時,電源中斷,增壓泵才停止工作。水控自動開關安裝在增壓泵進水口方向,水流方向與自動控製開關的指示方向相同,該開關上控製線上的插口與泵體後罩上的連接器連接。
        現場查看到,泵體開關選在“自動”位置。測量其絕緣電阻值,一根導線與接地端的電阻為11.18 MΩ,另一根導線與接地端的電阻為0.95 MΩ,絕緣電阻偏小(見圖2)。
    將增壓泵從現場拆出時發現,在靠近泵體後罩約50 mm的位置處,電源線已被壓扁、變形,一麵有金屬線凸起(絕緣層未穿),另一麵留有曾發生過熔化、呈現網狀的痕跡(見圖3)。
    拆下泵後,將後罩上的開關選在“停”位置,此時增壓泵的管道內有少量發黃的積水流出。現場用萬用表測量絕緣電阻值,其中一根導線與接地端的電阻為20 MΩ(測量時萬用表用20MΩ檔),另一根導線與接地端的電阻為0,絕緣失效。
2 實驗室測量
   為了進一步分析增壓泵故障的原因,將拆下來的增壓泵帶回實驗室進行檢測。
    2.  1增壓泵絕緣電阻測試
    將泵後罩上的開關選在“停”位置,用“綜合安規測試儀”測量增壓泵的絕緣電阻值,其中一根導線與接地端的電阻為55.76 MΩ,另一根導線與接地端的電阻為0(見圖4),即絕緣失效,與現場測量一致。
    2.  2泵體電源進線絕緣電阻測試
    增壓泵內有專用接地端子,地線已連到電源線三插插頭的接地端上。增壓泵的電源線進入泵體後罩的孔隙比較大,無防護密封膠圈等防護措施,歡迎關注公眾號:泵管家。
    將電源進線與泵體的電機電源線斷開,用“綜合安規測試儀”測量單獨測量電源3根進線的絕緣情況.
    可以看出,電源進線的絕緣正常,進線雖有壓扁、變形、金屬線凸起、絕緣層曾熔化等現象,但該處電源進線的絕緣未被破壞。
    2.  3增壓泵放置一段時間後的絕緣電阻測試
    將增壓泵靜置12小時後,再用“綜合安規測試儀”測量其絕緣電阻。測量時,拆除後罩,去掉電源進線,後罩上的開關選在“停”位置,其中一根導線(連接水控自動開關、較細的線)與接地端的電阻為135.4 MΩ,另一根導線與接地端的電阻為3.354 MΩ。從測試結果來看,與現場測試值和上次實驗室測試值相比,增壓泵放置一段時間後,絕緣電阻值呈上升狀態,而設備除打開後罩外未做任何改變。可見,絕緣阻值的增加,與放置時間、水分揮發有關。
    2.  4增壓泵淋水試驗
    為了驗證增壓泵絕緣電阻的變化與拆蓋和運輸狀態、環境變化等因素的關聯性,對增壓泵進行淋水實驗,測量其絕緣電阻值。
    將增壓泵後罩裝好,豎立放置在水龍頭下,用少量自來水淋灑增壓泵的頂部(水龍頭未全開,水量約三分之一,模擬淋浴過程中偶然會發生的情況),用萬用表測量增壓泵被水淋時的電阻,其阻值比較小,數值不斷變化跳動,均小於1 MΩ,很小值僅0.168 MΩ;停水後,測得的增壓泵電阻為1 MΩ以上(見圖5)。可見增壓泵被水淋濕後,絕緣電阻值明顯降低。
3 拆解增壓泵情況
    在進行淋水試驗前,打開泵的後罩,發現泵電機啟動電路的電容外殼已燒鼓包、變形開裂,塑料後罩內部有受熱變形、起皺現象。增壓泵內有專用接地端子,地線已連到電源線三插插頭的接地端上。增壓泵的電源線進入泵體後罩的孔隙比較大,無密封膠圈等防護措施。
    完成淋水實驗後,拆開泵後罩,發現泵體電機頂部及後罩塑料殼上均有水珠,電線處基本幹爽。拆下泵體上的不鏽鋼薄殼,泵定子表麵也有水珠。由此推斷,增壓泵被淋水時,有水從後罩空隙滲人增壓泵內部。拆下增壓泵下端的安裝底蓋及黃銅色端蓋,發現端蓋下的密封膠墊上下方也均有水。
    拆開電機,可以聞到有焦味,電機轉子上有大片鏽跡,轉子端部有一處燒黑的痕跡。電機定子線圈的引線部份有燒黑痕跡,3根引線均有燒熔痕跡,其中有一熔化過的黃色絕緣層被捆紮線紮人,3根線熔化後已粘連在一起,電機有明顯過熱的痕跡(見圖6)。輕輕用手拉開粘連的電線,發現其中紅色導線已露出銅線,絕緣層已被破壞, 好資料在公眾號:泵管家。
    剪開絕緣套管查看定子繞組的引線,並剪開繞組線圈進行檢查,未發現電機裝有過熱(過載)保護裝置(見圖7)。
    拆開“水控自動開關”,發現內部的O形密封圈完好。拉開閥芯,其內部有一個磁鐵開關,閥芯部分已泡在水裏,磁感應開關和引線部分用膠封裝在水控自動開關的塑料殼體內部,與有水的部位隔離開來,隔離的塑料殼部份隔離密封完好,未有穿孔等異常現象。打開用膠水粘連起來的塑料端蓋,發現磁感應開關和引線部分膠封完好,內部也幹爽,未發現異常,表明水控自動開關正常。
4 原因分析
    通過對增壓泵進行現場勘查和在實驗室測量其絕緣電阻,以及拆解增壓泵檢查其內部情況,分析得出增壓泵故障的原因主要有以下幾點:
   (1)從增壓泵現場勘驗情況來看,增壓泵有一根電源導線與接地端的絕緣電阻為0.95 MΩ、絕緣電阻偏小,拆下來後測量時其絕緣電阻值為0,絕緣失效,處於故障狀態。
   (2)增壓泵被淋水時,水會從後罩空隙及端蓋下的密封膠墊處滲人增壓泵內部,表明其外殼的IP防護等級不足,未達到標準要求的IPX4。
   (3)電機發生過過熱過燒等現象,導致絕緣失效、漏電造成電擊事故。
   (4)電器產品設計和製造時,必須要有保護措施,不僅在正常狀態使用,而且在非正常狀態下,都不應導致人身安全事故。對於增壓泵來說,防止電機堵轉或管道缺水空轉,造成電機堵轉或電流過高的異常狀況,必須要有相應保護措施,較有效的方式就是檢測電機定子線圈的溫升,異常時自動停機保護。因此,該增壓泵未裝過熱(過載)保護器件,存在嚴重缺陷。
 5 建議
    通過對家用增壓泵漏電事故的分析,對其設計和製造過程提出幾點建議:
   (1)增壓泵的泵體後罩應有密封膠圈等防護措施,防止水從後蓋空隙及端蓋下的密封膠墊處滲人增壓泵內部,引起增壓泵故障;
   (2)增壓泵電機定子線圈內應安裝過熱(過載)保護器件,泵發生故障或抽不上水引起電機溫升超過規定值時,能自動斷路,預防安全事故的發生;
   (3)為了減小電擊事故和接地故障電源切斷時引起的停電範圍,在家用增壓泵進線端增加設置漏電保護開關,形成兩級剩餘電流保護。
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