家用插座接線不良的性能分析

陳郁蔥 賴慶成 吳土軍 聶俊宇 黃烙祥 何彩云

（廣東福田電器有限公司 佛山 528322）

引言

近年來(lái)，隨著城市建設(shè)速度的加快、人們生活水平的不斷提高、居室裝修品味不斷提升、各類家用電器的普及和增多，居民火災(zāi)也呈現(xiàn)多發(fā)勢(shì)頭。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年全國(guó)居（村）民住宅發(fā)生火災(zāi)5.2 萬(wàn)起。死亡968 人，直接財(cái)產(chǎn)損失2.4 億元。居民火災(zāi)數(shù)量占火災(zāi)總數(shù)的38.8 %。死亡人數(shù)占總數(shù)的69.9 %，居民火災(zāi)預(yù)防工作顯得越來(lái)越重要[1]。

本文通過對(duì)插座所在電路進(jìn)行不同接線情況的模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)通電后的電路進(jìn)行觀察、溫升變化記錄等來(lái)評(píng)估實(shí)驗(yàn)組的接線風(fēng)險(xiǎn)。從而為用戶提供合理的使用建議，減少因不規(guī)范使用插座引起的火災(zāi)。

1 模擬插座接線不良實(shí)驗(yàn)

在實(shí)際安裝中，由于不同電工的安裝手法、安裝誤差，導(dǎo)致插座的接線情況不一致。在安裝中，容易出現(xiàn)導(dǎo)線還沒插到底就鎖緊螺絲、多股線因產(chǎn)生分叉而有部分導(dǎo)線沒插入接線端、導(dǎo)線沒鎖緊、產(chǎn)品安裝進(jìn)底盒后，導(dǎo)線出現(xiàn)松脫等接線不良。

本實(shí)驗(yàn)如圖1，接入端為市電：即220 V 交流電。使用的插座額定電壓250 V、額定電流16 A、剝線長(zhǎng)度13 mm。插座接入端為快速接線的彈片結(jié)構(gòu)，建議使用2.5 平方導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)情況及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估表見表1，共設(shè)置7個(gè)實(shí)驗(yàn)組，所使用的導(dǎo)線為多股線,詳見圖2、圖3。

圖1 實(shí)驗(yàn)接線圖

表1 7 個(gè)實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)情況及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估表

圖2 本實(shí)驗(yàn)使用的1.5 平方多股線

圖3 本實(shí)驗(yàn)使用的2.5 平方多股線

圖4 用電工膠布包裹好的導(dǎo)線

圖5 測(cè)量剝線長(zhǎng)度

圖6 1.5 平方多股線只接入其中一根

圖7 拉弧融焊后的插座測(cè)試中

圖8 組別7 測(cè)試后的產(chǎn)品

2 實(shí)驗(yàn)分析

通過上述模擬實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析如下：

1）有部分導(dǎo)線沒有與接線端咬合的，并不會(huì)明顯影響產(chǎn)品的使用性能。由于剝線長(zhǎng)度只有13 mm，所以對(duì)電路的電阻影響不明顯。

2）導(dǎo)線與接線端沒有咬合，但導(dǎo)線與銅件有接觸的，并不會(huì)明顯影響產(chǎn)品的使用性能。由于剝線長(zhǎng)度只有13 mm，導(dǎo)線與銅件之間的電阻不大，所以對(duì)電路的電阻影響不明顯。

3）導(dǎo)線與彈片距離很近但沒有發(fā)生接觸的：因?qū)Ь€與接線端之間距離過近，會(huì)產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象。

由于電場(chǎng)力的作用，導(dǎo)線與彈片會(huì)被吸引而接觸，被拉弧產(chǎn)生的高溫融焊在一起，形成一個(gè)接通的電路。

圖9 組別7 測(cè)試后的產(chǎn)品

根據(jù)電場(chǎng)力做功W=Fd（F 為電場(chǎng)力，d 為電場(chǎng)力方向上的距離）；W=qU （q 為點(diǎn)電荷的帶電量，其中U為兩點(diǎn)間電勢(shì)差）；所以電場(chǎng)力F=qU/d。電場(chǎng)力與兩點(diǎn)間電勢(shì)差成正比、與電場(chǎng)力方向上的距離為反比。

在拉弧產(chǎn)生的高溫下，2Cu+O2=2CuO。產(chǎn)生的氧化銅為半導(dǎo)體，電阻率大于銅。由Q=I2RT 可知，發(fā)生過融焊的電路，發(fā)熱量會(huì)比原來(lái)更大。因此在使用過程中如果發(fā)生一次拉弧融焊現(xiàn)象，建議徹底清理融焊處或更換插座進(jìn)行安裝，避免電路持續(xù)高溫發(fā)熱引發(fā)火災(zāi)。

4）導(dǎo)線與彈片距離很近但沒有發(fā)生接觸時(shí)，由于拉弧導(dǎo)致導(dǎo)線與接線端融焊在一起，又強(qiáng)行把融焊在一起的導(dǎo)線與接線端分離，再次讓導(dǎo)線與接線端發(fā)生融焊，多次重復(fù)融焊與分離的步驟后:隨著積碳的增多、電阻增大、拉弧產(chǎn)生的能量隨之升高（溫度＞1 000 ℃），達(dá)到了銅線、塑料的著火點(diǎn)，從而導(dǎo)致銅件融化，塑膠起火燒黑，引發(fā)火災(zāi)。

3 家用電器使用建議

1）按照產(chǎn)品使用說(shuō)明書，正確安裝產(chǎn)品。

2）正確選購(gòu)家用漏電保護(hù)裝置[2]。

3）保護(hù)接地措施。

4）根據(jù)實(shí)際使用情況，選擇合適的導(dǎo)線、用電器，避免過載。

5）定期檢查線路、用電器。當(dāng)出現(xiàn)老化、局部因發(fā)熱異常導(dǎo)致塑膠起鼓包或融化時(shí)，要及時(shí)更換。

4 結(jié)語(yǔ)

通過本實(shí)驗(yàn)可知：當(dāng)多股線中只有一部分導(dǎo)線被鎖緊時(shí)，接入橫截面積變小。由R=ρL/S（ρ 表示電阻的電阻率，是由其本身性質(zhì)決定的；L 表示電阻的長(zhǎng)度；S 表示電阻的橫截面積）。電阻會(huì)變大，導(dǎo)致發(fā)熱量Q=I2RT 變大。長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，會(huì)加速線路老化，存在一定的安全隱患。

當(dāng)導(dǎo)線出現(xiàn)虛接、或者導(dǎo)線松脫引起拉弧融焊時(shí)，高溫會(huì)使金屬出現(xiàn)氧化、塑膠起火產(chǎn)生積碳，使得電阻變大，多次的拉弧融焊會(huì)引發(fā)火災(zāi)。危害人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。是引發(fā)家用電器火災(zāi)的重要因素。

本實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的拉弧現(xiàn)象，是一個(gè)普遍存在的物理現(xiàn)象，與實(shí)驗(yàn)中使用的產(chǎn)品性能無(wú)關(guān)。當(dāng)兩個(gè)帶電導(dǎo)體間隙中離子濃度足夠大時(shí)，間隙被電擊穿而發(fā)生拉弧現(xiàn)象。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，帶電部件間應(yīng)當(dāng)盡可能的采用大間隙；在產(chǎn)品使用中，應(yīng)當(dāng)確保導(dǎo)體間鎖緊牢固。避免拉弧的發(fā)生。

此外，負(fù)載過大、線路老化等其他因素也會(huì)導(dǎo)致線路著火，引發(fā)火災(zāi)。

雖然部分實(shí)驗(yàn)組塑膠件無(wú)融化、無(wú)燒黑，但不代表我們承認(rèn)此種操作。本實(shí)驗(yàn)僅為插座接線不良做出性能分析、參考。電工仍然需要按照產(chǎn)品使用說(shuō)明來(lái)規(guī)范操作，才能降低產(chǎn)品使用風(fēng)險(xiǎn)。