电气强度试验影响因素与设备的确认方法研究

关键词：电气强度试验；设备确认；校准结果确认

电气强度试验是检查电子电器产品绝缘性能优劣的一种重要手段。在电气强度试验前，需对试验电压、试验时间和漏电流值进行设定，以判断被测试的样品是否满足相应标准规定的要求，而试验电压如何施加，试验时间如何计算，判定电流如何设定这三个问题是影响电气强度试验结果的重要因素，而不同的产品标准对这三个问题的描述或规定略有不同。本文以电气强度试验为例，详细分析电气强度试验的影响因素，试验设备性能指标的确认方法，以及校准结果的确认方法。

l检测标准对电气强度试验的要求

1．1设备性能要求

不同的电子电器产品标准对电气强度试验设备的规定有所不同，通过比较，家用电器、音视频设备、手持式电动工具等产品标准的要求是相同的，用于电气强度试验的高压电源要求如下：在其输出电压调整到相应试验电压后，应能在输出端子之间提供一个短路电流Is。电路的过载释放器对低于跳闸电流Ir的任何电流均不动作。Is和Ir值见表1。

此外，根据CTLDSHB决议关于测量设备精度的的规定，电气强度试验设备的相关参数还要满足以下要求：

1)试验电压精度：±3.0％；

2)漏电流精度：小于30mA，频率50Hz／60Hz，漏电流精度±3.5％；30mA及以上、频率范围50Hz一5kHz，漏电流精度±5％；

3)时间精度：1S以上，±1％。

另外，GB-《小功率电动机的安全要求》第20.2.2条规定如下：“试验电压的频率为50Hz，波形为实际正弦波，试验设备的容量不小于0.5kvA。

1．2试验方法的影响因素

1．2，I试验电压施加方法

试验方法在不同的产品标准中有不同的规定，GB-第20.2.3条规定：“试验时，施加的电压应从不超过试验电压全值的一半开始，逐渐地升高到试验电压的全值，试验电压自半值增加至全值的时间应不少于10S，全值电压试验时间应持续1rain.

GB．1-／IEC-1：《手持式电动工具的安全第一部分：通用要求》第15.2条、GB-l《音频、视频及类似电子设备安全要求》第10.3.2条的规定：“试验开始施加不超过规定电压值的一半，然后快速升至全值并保持1min.

GB.1-／IEC—1：《家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求》标准第13.3条：“按GB／T.1(eqvIEC一1)的规定，器具绝缘承受频率为50Hz或60Hz的电压，历时lrain。”

GB／T.1.(低压电气设备的高电压试验技术第一部分定义和试验要求》标准的7.3.2耐受电压试验程序：“对试品施加电压时，应从相当低的数值开始，以防止操作瞬变过程而引起的过电压影响，然后应慢慢地升高电压，以便于从仪表上读数，但也不能太慢，以免造成接近试验电压时试品上承受电压时间过长。当施加电压超过75％试验电压后，只要以每秒约5％试验电压的速率升压，一般可以满足要求。将试验电压保持规定时间后，然后迅速降低，但不能突然切断，以免可能出现瞬变过程而导致故障或造成不正确的试验结果。

关于电气强度试验开始时施加的电压和升压速度的要求，CTL也有一个通用要求的决议，适用于有电气强度试验要求的各类产品标准，决议原文内容如下(电气强度试验：升压速度：试验开始施加不超过规定电压值的一半，然后快速升至全值。)

1．2．2跳闸电流的设定

大部分产品标准中并没有非常明确地给出一个量化的值来判定电气强度试验时绝缘是否失效，换句话说，就是没有明确漏电流值是多少产品才合格或者不合格的。当然，标准中对于判定电流的最大限值以及耐压测试仪的容量要求是有相关规定；判定电流的最大限值就是使耐压测试仪中的过载保护器动作来表示击穿发生的电流，又称跳闸电流。

由于绝缘击穿时绝缘已经碳化，其化学性质已经发生变化，也就是说，击穿就是绝缘以一种不可逆转的方式崩溃，所以绝缘是否击穿和对其进行耐压测试时的跳闸电流设置的大小没有关系。IEC和EN的部分标准给出了绝缘耐压击穿时泄漏电流mA的值，只是给出了一个便于操作和保护设备的方式，因为将耐压仪的这个漏电流的设置去掉，绝缘击穿时会将耐压仪后面的保险丝烧掉。击穿时电流远远大于mA，和跳闸电流设置在mA、10mA还是2mA没有直接关系。

部分产品标准也给出了耐压试验过程中，跳闸电流的数值，如小功率电机的安全标准GB—标准第20.2.2条规定：“试验过程中跳闸电流不大于10mA.

1．2．3试验的持续时间

产品标准规定的电气强度试验时间是指当试验电压升至规定值时开始计时持续的时间，不包括升压时间，这一点有些检验人员会把升压时间也计算在试验持续时间内，这样相当于对绝缘放松考核。

2设备的确认方法

ISO／IEC：第5.5条：用于检测、校准和抽样的设备及其软件应达到要求的准确度，并符合检测和／或校准相应的规范要求。对结果有重要影响的仪器的关键量或值，应制定校准计划。设备在投入服务前应进行校准或核查，以证实其能够满足实验室的规范要求和相应的标准规范。为此，检测实验室需要对结果有重要影响的试验设备进行性能和精度确认。

2．1设备性能参数的确认方法

电气强度试验设备的主要性能参数是短路电流、跳闸电流、试验电压等，跳闸电流和试验电压参数可以通过设备校准时验证其性能和精度，而计量机构不进行电气强度设备的短路电流校准，检测实验室需要对这个参数自行进行确认，以证明其满足标准规定的要求。下面介绍一种短路电流的简单确认方法。

需要的设备为示波器，电流探头。示波器设定为mA一mA／div。测试布置框图如图1。

确认试验步骤如下：

①高压输出端子不接任何线，按下启动键或开始键，不同的耐压仪名称可以不同，设定耐压测试仪的电压为标准规定的试验电压值，例如lV，设定好后按停止键。

②短路高压输出端子，在输出端的低压配线端连接电流探头。

③示波器的Mode设定为Single。然后按下RE—SET。

④按下耐压试验仪的启动键，读出示波器上测量出的电流波形峰值，其值即为短路电流。

⑤按停止键，解除报警，试验结束。

确认试验时选择的试验电压最好为检测标准规定的最小电气强度试验电压，如果在最小试验电压下确认的短路电流不小于mA，根据电工原理，在其它更高的试验电压下的短路电流都会大于mA。

2．2设备校准结果的确认方法

每台校准完毕的仪器设备，应对校准证书进行确认，确认校准结果的参数范围和准确度是否满足检测需要。实验室根据标准提出需校准的参数范围，应当覆盖标准技术要求中规定的最大范围，准确度应当满足标准对测试设备精度的规定，如标准未规定仪器设备的精度时，应根据IECEECTL决议DSHB的有关规定对校准结果进行确认，并给出是否满足检测要求的结论。下面以电气强度试验设备为例，说明校准结果的具体确认方法。

2．2．1试验电压校准结果的确认方法

按照CTLDSHB对电压精度的要求对校准结果进行确认：电压lV及以上、直流到20kHz，电压准确性：±3％。如某耐压仪的试验电压校准结果确认如表2。

经确认，3V的电压精度+3.3％超出CTLDSHB允许的±3％范围，确认结果是该耐压仪试验电压精度不满足CTL决议DSHB的规定。

2．2．2漏电流校准结果的确认方法

CTL决议DSHB：漏电流小于30mA，频率50Hz／60Hz，漏电流精度±3．5％；30mA及以上、频率范围50Hz～5kHz，漏电流精度±5％。如某耐压仪的漏电流校准结果确认如表3。

经确认，该耐压仪5mA的漏电流精度+3.6％，不满足CTL决议DSHB的漏电流精度±3.5％要求，mA的漏电流精度+5.7％，不满足CTL决议DSHB的漏电流精度±5％的要求，因此该耐压仪不满足检测要求。

2．2．3时间校准结果的确认方法

CTL决议DSHB：时间1s以上精度为士1％；如某耐压仪的试验时间校准结果确认如表4。

经确认，该耐压仪的试验时间精度满足CTL决议DSHB的时间ls以上精度±l％的要求。

3结语

电气强度试验是考核电子电器产品绝缘性能优劣的一个重要技术指标，绝缘性能较差的电子电器产品可能会危及使用者的人身和财产安全，检测人员只有掌握了电气强度试验方法和试验设备的要求，才能更好地考核产品绝缘性能，为产品质量把关，为使用者的人身和财产安全提供保障。