談家用電器瞬態(tài)過電壓試驗的測試方法

【摘要】 本文依據(jù)GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》標準，詳細介紹了瞬態(tài)過電壓試驗的測試目的及危害、工作原理、試驗技術條件、測試方法及試驗操作中的注意事項等，希望能對檢測人員在工作中提供一定的經驗參考。

【關鍵詞】 家用電器;電氣間隙;脈沖電壓;絕緣;測試

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.01.004

Abstract： According to GB 4706.1-2005 Household and similar electrical appliances-Safety Part 1：General requirements，this paper introduces in detail the test purpose and harm，working principle，test technical conditions，test methods and matters needing attention in test operation of transient overvoltage test，hoping to provide some experience reference for inspectors in their work.

Key words： household appliances;electrical gap;pulse voltage;insulation;testing

GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》是我國家用電器及類似用途電器領域里有關安全方面最重要的基礎性標準，本標準在第14章新增加了瞬態(tài)過電壓試驗，是在考慮到基本安全問題外，再通過測試器具在脈沖電壓下承受瞬態(tài)過電壓能力的試驗，確保家用電器及類似用途電器的產品更加安全、可靠。

1 術語

1）過電壓：指峰值大于在正常運行下最大穩(wěn)態(tài)電壓的相應峰值的任何電壓。其中包括暫時過電壓、瞬態(tài)過電壓（含通斷操作過電壓和雷擊過電壓）、功能過電壓。

2）瞬態(tài)過電壓：指器具在額定電壓下正常運行時，當突發(fā)雷擊、操作、故障、或參數(shù)配置等原因使系統(tǒng)中某部分電壓突然升高，升高大大超過正常運行數(shù)值的電壓。即振蕩或非振蕩的，持續(xù)時間僅有幾毫秒或更短的短時間過電壓，通常為高阻尼的，它可以疊加于暫時過電壓上。

3）電氣間隙：兩個導電部件之間，或一個導電部件與器具的易觸及表面之間的空間最短距離，該距離是最短直線距離。即發(fā)生在帶電部件之間，或帶電部件與器具易觸及表面之間空間的距離。

4）脈沖電壓：是指試驗時施加的非周期性瞬態(tài)電壓。即迅速上升至峰值后緩慢降到零。

5）額定脈沖電壓：是根據(jù)器具的額定電壓和過電壓類別來確定的電壓。用來表明器具絕緣耐受瞬態(tài)過電壓的規(guī)定承受能力。

6）脈沖電壓試驗：是根據(jù)額定脈沖電壓來確定試驗電壓的。按規(guī)定的1.2/50 ?s標準脈沖一致的空載波形來進行的脈沖電壓試驗。

2 瞬態(tài)過電壓測試的目的及危害

1）目的：通過瞬態(tài)過電壓試驗來驗證器具絕緣的電氣間隙在小于標準要求時，在脈沖試驗電壓下器具絕緣承受瞬態(tài)過電壓的能力。通過此項試驗能及時發(fā)現(xiàn)器具絕緣存在的安全隱患，確保產品具有足夠的安全性能。

2）危害：器具在正常使用過程中若產生瞬態(tài)過電壓，由于過小的電氣間隙極易絕緣受到破壞，引發(fā)危險，發(fā)生意外事故。

3 瞬態(tài)過電壓試驗的工作原理

3.1 試驗設備

脈沖電壓試驗儀。波形為1.2/50 ?s的標準雷電波試驗裝置，波前時間為1.2 ?s，波后時間為50 ?s，儀器指標符合IEC 60950、IEC 60335-2001標準要求，用來檢測電器元件承受瞬態(tài)過電壓的能力。設備使用的電壓、電場、頻率滿足GB/T 17627.2對脈沖發(fā)生器的規(guī)定。

3.2 工作原理

如圖1所示，調節(jié)變壓器T的輸入電壓。升壓后由高壓硅DL構成半波整流電源，經充電電阻r向主電容C1充電，然后由控制觸發(fā)回路每間隔一定時間控制球隙放電開關K，使之放電，于是電容器C1上儲存的能量經波頭電阻Rf向電容器C2進行充電，直至充至峰值，緊接著由電容器C1、C2和波尾電阻Rt形成放電回路，進行放電，形成脈沖電壓波，調節(jié)高壓變壓器T輸入電壓即可改變充電直流電壓的大小，直流高壓經電阻R1，由直流電壓表L檢測。輸出脈沖電壓經R3和R4組成的脈沖分壓器輸入脈沖峰值電壓表Vp，由數(shù)字電壓表直讀。

4 瞬態(tài)過電壓試驗的技術要求

4.1 試驗條件

試驗必須在器具絕緣電氣間隙的測試值小于標準GB 4706.1-2005第29章表16規(guī)定值時，才需要進行該章試驗。

4.2 標準要求

GB4706.1-2005第14章標準規(guī)定，標準沖擊全波是指波前時為1.2 ?s，半峰值時間為50 ?s，它以1.2/50 ?s沖擊。脈沖試驗電壓以不小于1S的間隔對每個極性施加3次。在試驗過程中不應有閃絡現(xiàn)象出現(xiàn)。但是當電氣間隙短路時，如果器具符合GB 4706.1-2005第19章標準要求時，則允許出現(xiàn)功能性絕緣的閃絡。1.2/50 ?s的標準額定脈沖電壓波形如圖2所示。

4.3 試驗對海拔高度的要求

GB 4706.1-2005第14章瞬態(tài)過電壓試驗適合于海平面到500 m高度的試驗場所，如果試驗的海拔高度不在這個范圍內，則應按照GB/T 16935.1的4.1.1.2.1.2注釋的其他修正因子進行修正。

4.4 試驗允許誤差

標準沖擊規(guī)定值與實際測量值之間的容許偏差不應大于表1中所示的偏差。

5 瞬態(tài)過電壓試驗的測試方法

GB 4706.1-2005標準規(guī)定，家用和類似用途電器產品的瞬態(tài)過電壓試驗一般按以下順序進行檢測。

5.1 電氣間隙的確定

依據(jù)GB 4706.1-2005第29章相關要求，對被測器具進行電氣間隙的測量。

5.2 過電壓類別的確定

依據(jù)GB 4706.1-2005附錄K或GB/T 16935.1相關條件，家用電器產品過電壓類別一般屬于Ⅱ類。

5.3 額定脈沖電壓的確定

依據(jù)被測器具標志的額定電壓值，確定產品的過電壓類別，通過GB 4706.1-2005表15，確定額定脈沖電壓值。

5.4 脈沖試驗電壓的確定

依據(jù)額定脈沖電壓值，通過GB 4706.1-2005表6，確定脈沖試驗電壓值。

5.5 瞬態(tài)過電壓試驗

依據(jù)額定脈沖電壓值，通過GB 4706.1-2005表16確定被測器具最小電氣間隙的標準值。如果被測器具電氣間隙的實測值小于標準值時，就需要進行脈沖電壓試驗。試驗用脈沖試驗電壓值進行耐壓試驗，時間間隔不應小于1 s，3次試驗后必須更換極性，再進行相同的3次試驗。

6 瞬態(tài)過電壓試驗的判別方法

試驗期間應注意觀察輸出脈沖試驗電壓的每次輸出電壓數(shù)值，如果脈沖試驗電壓峰值保持在原設定的電壓值沒有發(fā)生變化，則被測器具合格。如果脈沖試驗電壓峰值達不到原設定的電壓值，即器具承受不了所施加的脈沖試驗電壓，就會產生擊穿，擊穿時會產生火花和放電聲，峰值電壓比空載時有較大幅度的下降或接近于零，則被測器具不合格。再次施加相同電壓試驗時，均有上述現(xiàn)象。此時應終止試驗作相應的處理，否則儀器將按原設定的沖擊次數(shù)繼續(xù)沖擊輸出脈沖試驗電壓，從而產生誤判。

正常輸出波形如下：（正極性）

波前時間：1.2 ?s±30%，半峰值時間：50 ?s±20%擊穿時波形如下：

7 試驗操作的注意事項

1）使用前應熟悉儀器操作規(guī)程，因為脈沖電壓試驗儀電壓高，能量大，若觸及高壓危及人身安全。

2）為確保安全，試驗操作時不得少于2人。

3）儀器的電源必須有良好的接地，否則，當儀器輸出短路時，儀器外殼帶有高壓，人觸及到外殼極易發(fā)生意外事故。

4）在間隔時間繼電器、脈沖次數(shù)繼電器亮、充電電壓表有讀數(shù)時，切不可觸及1H、2H高壓輸出端、輸出引線夾子和被測器具，避免受到電擊。

5）在極性轉換前，應先連接按脈沖高壓停止按鈕，直到充電電壓表顯示接近于零后方可進行極性轉換，否則，瞬間逆轉的高壓會造成儀器的損壞。

6）若儀器發(fā)生故障需要維修，應由專業(yè)人員負責維修。

8 結語

隨著當今電子電路技術的迅速發(fā)展，家用電器產品在正常運行中不可避免的要遭受瞬態(tài)過電壓的襲擊，使絕緣受到破壞而引發(fā)不安全的因數(shù)。為了檢驗家用電器產品承受這些過電壓的能力，就必須進行瞬態(tài)過電壓的試驗來確保產品質量的安全可靠。以上是我在實際工作中應用GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求》第14章瞬態(tài)過電壓試驗中的一些體會和經驗，并通過反復的學習和實踐，對標準更深的理解。

【參考文獻】

[1] 家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求：GB4706.1-2005[S].

[2] 全國家用電器標準化技術委員會.GB 4706.1-2005家用和類似用途電器的安全 第1部分：通用要求宣貫教材[M].北京：中國標準出版社，2006.

【作者簡介】

王麗菲（1963-），女，高級工程師，大專，研究方向為家用電器產品檢測。