電氣強(qiáng)度能力驗(yàn)證結(jié)果分析

劉園偉

（許昌開普檢測(cè)研究院股份有限公司，河南 許昌461000）

1 引言

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是產(chǎn)品安全測(cè)試領(lǐng)域中常見的電氣測(cè)試項(xiàng)目之一，所有涉及電氣絕緣強(qiáng)度的評(píng)估包含“打耐壓”測(cè)試。因此，電氣強(qiáng)度測(cè)試也被稱作耐壓測(cè)試，它是衡量電器的絕緣在過電壓作用下耐擊穿的能力，是評(píng)價(jià)電氣產(chǎn)品在正常工作中絕緣是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要試驗(yàn)方法。這也是一種考核該產(chǎn)品是否保證使用安全的可靠手段，給使用者帶來(lái)安全的保證。

通過本次驗(yàn)證，提高了實(shí)驗(yàn)室對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解和掌握，了解了國(guó)內(nèi)電氣實(shí)驗(yàn)室對(duì)電氣產(chǎn)品電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的整體測(cè)試水平。

2 電氣強(qiáng)度能力驗(yàn)證樣品簡(jiǎn)介

本次樣品為一個(gè)專門設(shè)計(jì)自行組裝的電氣盒，樣品上粘貼有編號(hào)，如“001-125”“008-101”，表示“實(shí)驗(yàn)室代碼-樣品編號(hào)”。發(fā)放樣品前，對(duì)樣品進(jìn)行了均勻性檢驗(yàn)和穩(wěn)定性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果符合要求。樣品用氣泡膜和紙盒封裝，運(yùn)輸時(shí)采用了妥善的包裝，避免樣品在途中變形、受潮和腐蝕[1]。

3 檢測(cè)要求

3.1 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

GB 4706.1—2005《家用和類似用途電器的安全 第1 部分:通用要求》；GB 8898—2011《音頻、視頻及類似電子設(shè)備 安全要求》；GB 4943.1—2011《信息技術(shù)設(shè)備 安全 第1 部分：通用要求》；GB 7000.1—2007《燈具 第1 部分：一般要求與試驗(yàn)》。

能力驗(yàn)證的組織者為中國(guó)家用電器研究院，推薦的標(biāo)準(zhǔn)均為民用類的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)室主要依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 14598.3—2006《電氣繼電器 第5 部分量度繼電器和保護(hù)裝置的絕緣配合要求和試驗(yàn)》，此標(biāo)準(zhǔn)適用于量度繼電器和保護(hù)裝置，及與之相關(guān)的輔助裝置。

3.2 試驗(yàn)要求

①試驗(yàn)前，將樣品及測(cè)試裝置放置在溫度為20℃±5℃，相對(duì)濕度45%～75%的環(huán)境下進(jìn)行預(yù)處理24h，使其與環(huán)境達(dá)到熱平衡；②試驗(yàn)場(chǎng)所的環(huán)境條件：保持恒定溫度20℃±5℃，相對(duì)濕度45%～75%；本次試驗(yàn)選定的環(huán)境為密閉的房間，利用空調(diào)來(lái)調(diào)節(jié)溫度，將樣品遠(yuǎn)離空調(diào)，減少空氣對(duì)流對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生的影響；③電氣強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的跳閘電流參考GB 4706.1—2005 第13.3 章的表5，取限值為100mA 跳閘；④在樣品的1、2 號(hào)測(cè)試端之間，施加2500V 交流電壓1min，試驗(yàn)初始施加的電壓不超過規(guī)定電壓值的一半，然后平緩地升高到規(guī)定值，檢驗(yàn)是否擊穿（本條規(guī)定的試驗(yàn)方法與GB/T 14598.3—2006 6.1.4.4 條的規(guī)定吻合）；⑤上述試驗(yàn)完畢后，在3、4 號(hào)加壓端施加2500V 交流電壓，測(cè)量7、8 號(hào)測(cè)試端的電壓值。

4 試驗(yàn)過程

4.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

①7451 輸出電壓驗(yàn)證。GB/T 14598.3—2006 6.4.1.3 條要求試驗(yàn)電壓源對(duì)被試?yán)^電器施加規(guī)定值的一半時(shí)，所觀察到的電壓應(yīng)低于10%，試驗(yàn)電壓源的電壓值精度應(yīng)高于5%。輸出電壓如表1 所示，從表1 中可以看出經(jīng)過測(cè)量輸出電壓，其誤差滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

②7451 漏電流驗(yàn)證。將試驗(yàn)線接到一個(gè)滑線變阻器上，串接上一個(gè)34410A（測(cè)量電流）。

推動(dòng)滑線電阻，可以改變漏電流的大小，7451 漏電流達(dá)到99.99mA 時(shí)，34410A 顯示為99.93mA，滿足要求。

表1 7451 輸出電壓

③被測(cè)樣品測(cè)量電壓電路分析。用34410A 測(cè)量，被測(cè)樣品3、4 端 的 電 阻 為12.593MΩ，樣 品7、8 端 的 電 阻 為0.5087MΩ，樣品4、8 端相通，樣品3-7 端電阻為12.09MΩ，假想電路如圖1 所示。

圖1 測(cè)量電壓假想電路

通過分析，如果3-4 端施加2500V 電壓，7-8 的測(cè)量理論值為100.989V。

④測(cè)量?jī)x表的選擇。先在3、4 端施加100V 電壓，7、8 測(cè)量結(jié)果如表2 所示。

表2 試驗(yàn)前數(shù)據(jù)對(duì)比

34410A 測(cè)量電壓時(shí)內(nèi)阻為1MΩ，F(xiàn)LUCK 15B 及FLUCK 289C 內(nèi)阻均為10 MΩ。內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大。理論上內(nèi)阻越大對(duì)結(jié)果影響越小。

4.2 電氣強(qiáng)度試驗(yàn)

在樣品的1、2 端施加2500V 交流電壓。本次用的測(cè)試設(shè)備為7451 安規(guī)綜合分析儀，其初始測(cè)試電壓為0V，升高到規(guī)定值為10s，持續(xù)時(shí)間為1min，試驗(yàn)連接圖如圖2 所示。

圖2 電氣強(qiáng)度試驗(yàn)連接圖

7451 測(cè)試時(shí)間為60s，測(cè)試電壓為2.5kV，漏電流為99.99mA。點(diǎn)擊TEST 按鈕，試驗(yàn)開始，電壓升高到1.99kV 時(shí)，被測(cè)樣品擊穿。

4.3 測(cè)量電壓值試驗(yàn)

在樣品的3、4 端施加2500V 交流電壓。7451 初始測(cè)試電壓為0V，升高到規(guī)定值為10s，持續(xù)時(shí)間為1min，表計(jì)連接到測(cè)試樣品的7、8 端子，試驗(yàn)連接圖如圖3 所示。

圖3 測(cè)量電壓連接圖

用了3 個(gè)類型的表計(jì)對(duì)7、8 端電壓進(jìn)行了測(cè)量，施加在3、4 端電壓為2500V（7451 顯示），結(jié)果如表3 所示。

表3 電壓測(cè)量結(jié)果

通過表3 可以看出，內(nèi)阻越大，越接近理論值?？紤]到表計(jì)內(nèi)阻的影響，最終上報(bào)的結(jié)果選擇的是98.7V。

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

本次能力驗(yàn)證分為兩部分，兩項(xiàng)均為滿意結(jié)果，則判為“滿意結(jié)果”；兩項(xiàng)其中任一項(xiàng)為不滿意結(jié)果，則判為“不滿意結(jié)果”。

本次能力驗(yàn)證共有178 家實(shí)驗(yàn)室參加，經(jīng)過綜合判定，最終有146 家實(shí)驗(yàn)室結(jié)果為滿意。其中所有實(shí)驗(yàn)室電氣強(qiáng)度結(jié)果都為“滿意結(jié)果”，不滿意的原因均為測(cè)量電壓值超過能力評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)差。

不滿意的原因主要?dú)w結(jié)為3 點(diǎn)：①試驗(yàn)的環(huán)境條件。由于電氣盒設(shè)計(jì)為純阻性負(fù)載，阻性負(fù)載本身會(huì)受環(huán)境溫度影響，同一樣品在不同溫度下會(huì)呈現(xiàn)不同的阻值變化，阻值的變化會(huì)影響電氣盒的分壓大小，雖然影響比較小，但是也會(huì)累加結(jié)果的不確定度。②升壓方式。若進(jìn)行了不規(guī)范操作，如瞬間將電壓升至2500V，瞬間的高壓沖擊會(huì)使產(chǎn)品的絕緣產(chǎn)生泄漏電流，出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，或者將內(nèi)部部件損壞，這就是錯(cuò)誤操作造成的試驗(yàn)樣品不通過或者試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。③測(cè)量電壓用的表計(jì)內(nèi)阻過小。根據(jù)分析，表計(jì)內(nèi)阻對(duì)結(jié)果影響特別大，如選用表計(jì)不當(dāng)或忽略了表計(jì)內(nèi)阻的影響，會(huì)最終影響測(cè)量結(jié)果。