淺析固體絕緣中附加絕緣與加強絕緣的安全判定

萬今明 吳洪清 黃堪興

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

淺析固體絕緣中附加絕緣與加強絕緣的安全判定

萬今明 吳洪清 黃堪興

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

固體絕緣中附加絕緣與加強絕緣是防止用戶觸電的主要方式，其安全性能至關重要。本文通過對某款除濕機實際異常問題的分析，針對標準IEC 60335-1 Edition 5.1 2013-12的要求，對附加絕緣與加強絕緣的安全判定流程進行具體闡述。

IEC 60335-1 Edition 5.1 2013-12；固體絕緣；附件絕緣；加強絕緣

1 引言

某款除濕機防護等級為IP21，耐潮濕測試需要進行垂直滴水試驗，試驗時水進入除濕機內(nèi)部電機引線的基本絕緣處，影響到整機防觸電安全要求。電機引線外層護套未能覆蓋電機線根部，如圖1所示，電機引線進入電機處的單層電線為基本絕緣。經(jīng)分析處理措施為在電機引線根部增加一個單獨的硅橡膠絕緣護套作為附加絕緣，如圖2所示。但由于這個硅橡膠絕緣護套厚度小于1mm，材料層數(shù)也少于2層，需要結合標準IEC 60335-1 Edition 5.1 2013-12[1]中29.3條款進行附加絕緣判定。

2 標準要求

本次判定過程主要涉及IEC 60335-1 Edition 5.1 2013-12標準中21.2、23.5、29.3條款，分別從固體絕緣的機械強度、內(nèi)部布線的電氣應力、固體絕緣的厚度及層數(shù)等做了具體要求，尤其是29.3條款，判定過程較為復雜。

標準原文中文翻譯如下：

21.2固體絕緣的易觸及部件，應由足夠的強度防止鋒利工具的刺穿。

對絕緣進行下述試驗，以確定其是否合格。如果附加絕緣厚度不小于1mm，并且加強絕緣厚度不少于2mm，則不進行該試驗。

23.5內(nèi)部布線的絕緣應能經(jīng)受住在正常使用中可能出現(xiàn)的電氣應力。

通過下述試驗確定其是否合格：

基本絕緣的電氣性能應等效于IEC 60227或IEC 60245所規(guī)定的軟線的基本絕緣，或者符合下列電氣強度測試。

在導線和包裹在絕緣層外面的金屬箔之間施加2000V電壓，持續(xù)15min，不應擊穿。

29.3附加絕緣與加強絕緣應有足夠的厚度，或有足夠的層數(shù)，以經(jīng)受器具在使用中可能出現(xiàn)的電氣應力。

通過下述內(nèi)容確定其是否合格：

圖1 電機引線處基本絕緣

圖2 硅橡膠附加絕緣護套

圖3 電機堵轉溫度曲線

——依據(jù)29.3.1的測量方法，或

——依據(jù)29.3.2進行電氣強度試驗，如果由一層以上絕緣（天然云母或類似的鱗狀材料除外）組成，或

——除了內(nèi)部布線的單層絕緣以外的絕緣，依據(jù)29.3.3進行電氣強度試驗，評估合成材料的熱性能；對由單層絕緣組成的加強絕緣的易觸及部件，依據(jù)29.3.4的測量方法，或

——對于內(nèi)部布線的相互接觸的每個單層絕緣，依據(jù)29.3.3評估合成材料的熱性能，然后進行23.5的電氣強度試驗，或

——經(jīng)受任一頻率超過30kHz的周期電壓的絕緣，應符合IEC 60664-4中6.3的規(guī)定。

29.3.1絕緣應具備的最低厚度

——附加絕緣為1mm；

——加強絕緣為2mm。

29.3.2每一層材料都應進行16.3針對附加絕緣的電氣強度試驗。附加絕緣至少應由兩層材料組成，加強絕緣至少有3層。

29.3.3絕緣要依據(jù)IEC 60068-2-2的Bb試驗進行48h的干熱試驗，溫度為第19章所進行的試驗中測量到的最大溫升加上50K。在試驗周期最后，在該試驗溫度下器具進行16.3的電氣強度試驗，并且冷卻至室溫后，也應進行16.3的電氣強度試驗。

如果在第19章的試驗中所測到的溫升沒有超過表3的規(guī)定值，則不進行 IEC 60068-2-2的試驗。

29.3.4單層絕緣構成的加強絕緣的易觸及部件的最小要求應該符合表1要求。

3 判定分析

根據(jù)標準要求，結合實際樣品問題，試驗過程及判定分析如下。

（1）首先測量樣品的厚度。

本文中圖2樣品厚度為0.70mm，達不到標準29.3.1條款附加絕緣1mm的要求，即不滿足29.3條款中第一個破折號的要求。

（2）附加絕緣小于1mm的易觸及固體絕緣，需要根據(jù)標準21.2條款對機械強度的要求進行劃痕測試。

本文中圖2樣品由于非易觸及，無需測試。

（3）根據(jù)標準條款29.3.2的要求，進行層數(shù)判定，附加絕緣至少應由兩層材料組成，加強絕緣至少有3層，每一層材料都應進行16.3針對附加絕緣的電氣強度試驗。

本文中圖2樣品為單層絕緣材料，不滿足29.3.2要求，即不滿足29.3條款中第二個破折號的要求。

（4）如層數(shù)達不到要求，則要區(qū)分是否為內(nèi)部布線的相關絕緣。

本文中圖2樣品為單層絕緣材料，并且為內(nèi)部布線單層絕緣以外的附加絕緣，即要按照29.3條款中第三個破折號的前半部分要求進行測試。

圖4 干熱試驗

圖5 標準第11章表3限定值

（5）標準29.3.3條款具體要求了絕緣要依據(jù)IEC 60068-2-2的Bb試驗進行48h的干熱試驗，溫度為第19章所進行的試驗中測量到的最大溫升加上50K。在試驗周期最后，在該試驗溫度下器具進行16.3的電氣強度試驗，并且冷卻至室溫后，也應進行16.3的電氣強度試驗。但我們注意標準29.3.3條款最后一句：“如果在第19章的試驗中所測到的溫升沒有超過表3的規(guī)定值，則不進行 IEC 60068-2-2的試驗?！痹摼錇楹芏嘣诘?9章測試中沒有超溫的絕緣提供了無需進行材料熱性能評估的先決條件，也是很多測試人員經(jīng)常忽略的地方。

本文中圖2樣品需要測量第19章的最大溫升，并進行第11章表3的判定。由于圖2樣品硅橡膠護套靠近電機，其在標準第19章非正常電機堵轉測試時樣品最大溫升為67℃，如圖3所示，超過標準第11章表3限定值40℃，如圖5。因此需要進行IEC 60068-2-2的Bb試驗進行48h的干熱試驗，并相應進行16.3電氣強度試驗。在恒溫恒濕箱中進行48h干熱試驗，測試溫度為67℃+50℃=117℃，如圖4。干熱試驗周期最后，在測試溫度下及冷卻至室溫后均進行16.3對附件絕緣的1750V交流耐壓1分鐘測試，測試通過。

（6）至此，以上測試通過，證明本文中圖2樣品硅橡膠絕緣護套達到附件絕緣的要求。29.3條款中第四和第五個破折號的內(nèi)容本實例不涉及。

4 判定流程圖

根據(jù)以上標準要求，繪出判定固體絕緣中附加絕緣與加強絕緣的流程圖，以便進一步理解標準，如圖6所示。

圖6中，按照標準29.3條款破折號的順序，依次從左往右進行判斷。值得注意的是：按照標準21.2條款要求，只要固體絕緣不符合29.3.1的厚度要求，且易觸及，均需要進行劃痕測試。

5 類似問題舉例

類似的問題也出現(xiàn)在某空調(diào)環(huán)境感溫包上，環(huán)境感溫包是放置在器具外部的易觸及部件。由于整機設計的強電供電與弱電感溫包之間未采用安全隔離措施，因此弱電感溫包部分屬于帶電部件，其外層必須滿足至少附加絕緣的要求。

圖6 固體絕緣中附件絕緣與加強絕緣的判定流程圖

如圖7所示，環(huán)境感溫包護套由里層基本絕緣及外層附加絕緣組成，外層附加絕緣即圖中的白色護套和黃色護套。同上文中提到的電機線硅橡膠護套，感溫包外層護套也需要進行附加絕緣的判定。但不同的是感溫包外層附加絕緣護套在標準第19章測試的最大溫升均沒有超過標準第11章的溫升限定值，所以按標準29.3.3條款無需進行IEC 60068-2-2的Bb試驗的48h干熱試驗，而直接進行標準16.3條款的電氣強度測試即可。

5 結語

固體絕緣中材料絕緣性能的損壞是不可恢復的，很多因素都會影響其絕緣性能：當溫度超過材料的適用溫度時，材料絕緣性能會下降；機械應力也會造成絕緣材料的斷裂、脫落；濕度、電氣應力等也會影響材料的絕緣性能。因此固體絕緣需要通過嚴格的試驗，對其厚度、機械強度、層數(shù)、耐熱性以及電氣性能等進行判定，才能作為合格的附加絕緣或加強絕緣在器具上使用，以確保器具的防觸電設計符合安全標準要求。

本文根據(jù)最新版IEC安全標準，并結合實際問題對固體絕緣中附加絕緣與加強絕緣的安全判定流程進行了梳理及分析，希望可以幫助讀者更好地對標準進行理解，并有助于日常測試。

圖7 空調(diào)感溫包護套

表1

[1] IEC 60335-1 Edition 5．1 2013-12 Household and similar electrical appliances Safety Part 1： General requirements

The analysis on safety evaluating of supplementary insulation and reinforced insulation in solid insulation

WAN Jinming WU Hongqing HUANG Kanxing
(GREE Electric Appliance Incorporate of Zhuhai Zhuhai 519070)

Supplementary insulation and reinforced insulation in solid insulation is the main way to prevent electric shock of user, it is important for the safety performance. In this paper, by analyzing the actual problem of abnormal for a dehumidifier, according to the IEC 60335-1 Edition 5.1 2013-12 standard requirements, it expounds the safety evaluation process of the supplementary insulation and reinforced insulation in detail.

IEC 60335-1 Edition 5.1 2013-12； Solid insulation； Supplementary insulation； Reinforced insulation