增壓泵常用于家用熱水器增壓、高樓低水壓供水等場(chǎng)合,滿(mǎn)足各種生活供水增壓的需要。近年來(lái),隨著(zhù)增壓泵在家庭中的廣泛應用,增壓泵漏電事件也時(shí)有發(fā)生,嚴重時(shí)導致電擊傷亡事故。例如,在廣州某工地簡(jiǎn)易洗澡房?jì)?,發(fā)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(lèi)似事故的發(fā)生,本文以增壓泵電擊傷害事故為例,分析其漏電原因,為增壓泵的設計和制造提供參考。
1 現場(chǎng)勘查
1.1增壓泵現場(chǎng)情況
現場(chǎng)勘查發(fā)現,增壓泵安裝于簡(jiǎn)易浴室內,處于燃氣熱水器的左下方、進(jìn)水管道上,安裝高度離地約1米,離左側墻上放置淋浴噴頭的水平距離不到1米,僅用繩子綁扎固定,增壓泵附近無(wú)電源插座(見(jiàn)圖1)。增壓泵外觀(guān)較新,泵身銘牌顯示有:生產(chǎn)廠(chǎng)家,產(chǎn)品型號,以及功率、電壓、電流、揚程、流量等技術(shù)參數,絕緣等級為E級。泵上附有產(chǎn)品合格證,但標識中未注明IP防護等級。
引人浴室的電源線(xiàn)只有相線(xiàn)和零線(xiàn),無(wú)黃綠雙色的專(zhuān)用地線(xiàn),增壓泵雖有接地端子,但未能實(shí)現與地接通,即增壓泵未接地。沿電源線(xiàn)引出處追溯,電源線(xiàn)安裝在帶有漏電保護的空氣開(kāi)關(guān)的電箱中。
1.2增壓泵現場(chǎng)勘驗情況
該增壓泵為自動(dòng)型管道泵,帶“水控自動(dòng)開(kāi)關(guān)”,分為“手動(dòng)”、“?!?、“自動(dòng)”三檔。當選在“自動(dòng)”檔時(shí),通過(guò)水流的變化控制電機的起動(dòng)或停止。只需打開(kāi)水龍頭,水控自動(dòng)開(kāi)關(guān)的流量閥動(dòng)作,從而使增壓泵通電、自動(dòng)開(kāi)始工作;當關(guān)閉水龍頭時(shí),增壓泵斷電、停止工作?!笆謩?dòng)”檔時(shí),自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)不起作用,不管水龍頭開(kāi)或關(guān),增壓泵的電機一直通電工作,只有當選擇開(kāi)關(guān)按到“?!蔽恢脮r(shí),電源中斷,增壓泵才停止工作。水控自動(dòng)開(kāi)關(guān)安裝在增壓泵進(jìn)水口方向,水流方向與自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的指示方向相同,該開(kāi)關(guān)上控制線(xiàn)上的插口與泵體后罩上的連接器連接。
現場(chǎng)查看到,泵體開(kāi)關(guān)選在“自動(dòng)”位置。測量其絕緣電阻值,一根導線(xiàn)與接地端的電阻為11.18 MΩ,另一根導線(xiàn)與接地端的電阻為0.95 MΩ,絕緣電阻偏?。ㄒ?jiàn)圖2)。
將增壓泵從現場(chǎng)拆出時(shí)發(fā)現,在靠近泵體后罩約50 mm的位置處,電源線(xiàn)已被壓扁、變形,一面有金屬線(xiàn)凸起(絕緣層未穿),另一面留有曾發(fā)生過(guò)熔化、呈現網(wǎng)狀的痕跡(見(jiàn)圖3)。
拆下泵后,將后罩上的開(kāi)關(guān)選在“?!蔽恢?,此時(shí)增壓泵的管道內有少量發(fā)黃的積水流出?,F場(chǎng)用萬(wàn)用表測量絕緣電阻值,其中一根導線(xiàn)與接地端的電阻為20 MΩ(測量時(shí)萬(wàn)用表用20MΩ檔),另一根導線(xiàn)與接地端的電阻為0,絕緣失效。
2 實(shí)驗室測量
為了進(jìn)一步分析增壓泵故障的原因,將拆下來(lái)的增壓泵帶回實(shí)驗室進(jìn)行檢測。
2.1增壓泵絕緣電阻測試
將泵后罩上的開(kāi)關(guān)選在“?!蔽恢?,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(xiàn)與接地端的電阻為55.76 MΩ,另一根導線(xiàn)與接地端的電阻為0(見(jiàn)圖4),即絕緣失效,與現場(chǎng)測量一致。
2.2泵體電源進(jìn)線(xiàn)絕緣電阻測試
增壓泵內有專(zhuān)用接地端子,地線(xiàn)已連到電源線(xiàn)三插插頭的接地端上。增壓泵的電源線(xiàn)進(jìn)入泵體后罩的孔隙比較大,無(wú)防護密封膠圈等防護措施,歡迎關(guān)注公眾號:泵管家。
將電源進(jìn)線(xiàn)與泵體的電機電源線(xiàn)斷開(kāi),用“綜合安規測試儀”測量單獨測量電源3根進(jìn)線(xiàn)的絕緣情況,如表1所示:
從表1可以看出,電源進(jìn)線(xiàn)的絕緣正常,進(jìn)線(xiàn)雖有壓扁、變形、金屬線(xiàn)凸起、絕緣層曾熔化等現象,但該處電源進(jìn)線(xiàn)的絕緣未被破壞。
2.3增壓泵放置一段時(shí)間后的絕緣電阻測試
將增壓泵靜置12小時(shí)后,再用“綜合安規測試儀”測量其絕緣電阻。測量時(shí),拆除后罩,去掉電源進(jìn)線(xiàn),后罩上的開(kāi)關(guān)選在“?!蔽恢?,其中一根導線(xiàn)(連接水控自動(dòng)開(kāi)關(guān)、較細的線(xiàn))與接地端的電阻為135.4 MΩ,另一根導線(xiàn)與接地端的電阻為3.354 MΩ。從測試結果來(lái)看,與現場(chǎng)測試值和上次實(shí)驗室測試值相比,增壓泵放置一段時(shí)間后,絕緣電阻值呈上升狀態(tài),而設備除打開(kāi)后罩外未做任何改變??梢?jiàn),絕緣阻值的增加,與放置時(shí)間、水分揮發(fā)有關(guān)。
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(tài)、環(huán)境變化等因素的關(guān)聯(lián)性,對增壓泵進(jìn)行淋水實(shí)驗,測量其絕緣電阻值。
將增壓泵后罩裝好,豎立放置在水龍頭下,用少量自來(lái)水淋灑增壓泵的頂部(水龍頭未全開(kāi),水量約三分之一,模擬淋浴過(guò)程中偶然會(huì )發(fā)生的情況),用萬(wàn)用表測量增壓泵被水淋時(shí)的電阻,其阻值比較小,數值不斷變化跳動(dòng),均小于1 MΩ,最小值僅0.168 MΩ;停水后,測得的增壓泵電阻為1 MΩ以上(見(jiàn)圖5)??梢?jiàn)增壓泵被水淋濕后,絕緣電阻值明顯降低。
3 拆解增壓泵情況
在進(jìn)行淋水試驗前,打開(kāi)泵的后罩,發(fā)現泵電機啟動(dòng)電路的電容外殼已燒鼓包、變形開(kāi)裂,塑料后罩內部有受熱變形、起皺現象。增壓泵內有專(zhuān)用接地端子,地線(xiàn)已連到電源線(xiàn)三插插頭的接地端上。增壓泵的電源線(xiàn)進(jìn)入泵體后罩的孔隙比較大,無(wú)密封膠圈等防護措施。
完成淋水實(shí)驗后,拆開(kāi)泵后罩,發(fā)現泵體電機頂部及后罩塑料殼上均有水珠,電線(xiàn)處基本干爽。拆下泵體上的不銹鋼薄殼,泵定子表面也有水珠。由此推斷,增壓泵被淋水時(shí),有水從后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(fā)現端蓋下的密封膠墊上下方也均有水。
拆開(kāi)電機,可以聞到有焦味,電機轉子上有大片銹跡,轉子端部有一處燒黑的痕跡。電機定子線(xiàn)圈的引線(xiàn)部份有燒黑痕跡,3根引線(xiàn)均有燒熔痕跡,其中有一熔化過(guò)的黃色絕緣層被捆扎線(xiàn)扎人,3根線(xiàn)熔化后已粘連在一起,電機有明顯過(guò)熱的痕跡(見(jiàn)圖6)。輕輕用手拉開(kāi)粘連的電線(xiàn),發(fā)現其中紅色導線(xiàn)已露出銅線(xiàn),絕緣層已被破壞, 好資料在公眾號:泵管家。
剪開(kāi)絕緣套管查看定子繞組的引線(xiàn),并剪開(kāi)繞組線(xiàn)圈進(jìn)行檢查,未發(fā)現電機裝有過(guò)熱(過(guò)載)保護裝置(見(jiàn)圖7)。
拆開(kāi)“水控自動(dòng)開(kāi)關(guān)”,發(fā)現內部的O形密封圈完好。拉開(kāi)閥芯,其內部有一個(gè)磁鐵開(kāi)關(guān),閥芯部分已泡在水里,磁感應開(kāi)關(guān)和引線(xiàn)部分用膠封裝在水控自動(dòng)開(kāi)關(guān)的塑料殼體內部,與有水的部位隔離開(kāi)來(lái),隔離的塑料殼部份隔離密封完好,未有穿孔等異?,F象。打開(kāi)用膠水粘連起來(lái)的塑料端蓋,發(fā)現磁感應開(kāi)關(guān)和引線(xiàn)部分膠封完好,內部也干爽,未發(fā)現異常,表明水控自動(dòng)開(kāi)關(guān)正常。
4 原因分析
通過(guò)對增壓泵進(jìn)行現場(chǎng)勘查和在實(shí)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(diǎn):
(1)從增壓泵現場(chǎng)勘驗情況來(lái)看,增壓泵有一根電源導線(xiàn)與接地端的絕緣電阻為0.95 MΩ、絕緣電阻偏小,拆下來(lái)后測量時(shí)其絕緣電阻值為0,絕緣失效,處于故障狀態(tài)。
(2)增壓泵被淋水時(shí),水會(huì )從后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(fā)生過(guò)過(guò)熱過(guò)燒等現象,導致絕緣失效、漏電造成電擊事故。
(4)電器產(chǎn)品設計和制造時(shí),必須要有保護措施,不僅在正常狀態(tài)使用,而且在非正常狀態(tài)下,都不應導致人身安全事故。對于增壓泵來(lái)說(shuō),防止電機堵轉或管道缺水空轉,造成電機堵轉或電流過(guò)高的異常狀況,必須要有相應保護措施,最有效的方式就是檢測電機定子線(xiàn)圈的溫升,異常時(shí)自動(dòng)停機保護。因此,該增壓泵未裝過(guò)熱(過(guò)載)保護器件,存在嚴重缺陷。
5 建議
通過(guò)對家用增壓泵漏電事故的分析,對其設計和制造過(guò)程提出幾點(diǎn)建議:
(1)增壓泵的泵體后罩應有密封膠圈等防護措施,防止水從后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(xiàn)圈內應安裝過(guò)熱(過(guò)載)保護器件,泵發(fā)生故障或抽不上水引起電機溫升超過(guò)規定值時(shí),能自動(dòng)斷路,預防安全事故的發(fā)生;
(3)為了減小電擊事故和接地故障電源切斷時(shí)引起的停電范圍,在家用增壓泵進(jìn)線(xiàn)端增加設置漏電保護開(kāi)關(guān),形成兩級剩余電流保護。