一種電氣產(chǎn)品的絕緣電阻能力驗(yàn)證結(jié)果分析

孫迅雷 李梁 劉洛陽 劉園偉

（許昌開普檢測(cè)研究院股份有限公司 河南省許昌市 461000）

絕緣電阻受環(huán)境溫濕度和測(cè)試時(shí)間影響較大。

電氣產(chǎn)品材料的絕緣電阻值隨環(huán)境溫濕度的變化而變化，環(huán)境溫濕度越高絕緣電阻相對(duì)就越小。因此，在進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量時(shí)，必須指明樣品與環(huán)境達(dá)到平衡時(shí)的溫度和濕度。

在被測(cè)材料表面施加直流電壓時(shí)，材料表面流過的電流需要經(jīng)過一段時(shí)間后才能達(dá)到穩(wěn)定值，施加過程存在衰減。施加直流電壓時(shí)，瞬時(shí)會(huì)有較大的充電電流流過，經(jīng)過較長的時(shí)間緩慢的吸收，最終得到穩(wěn)定的電導(dǎo)電流。樣品的電阻值越高，達(dá)到電導(dǎo)電流穩(wěn)定的時(shí)間就越長。所以，在進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量時(shí)，需要施加電壓達(dá)到穩(wěn)定后再讀取儀器設(shè)備的測(cè)量值。

1 絕緣電阻能力驗(yàn)證詳解及樣品簡(jiǎn)介

1.1 能力驗(yàn)證的背景及詳解

能力驗(yàn)證組織機(jī)構(gòu)組織的能力驗(yàn)證是在實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)室之間進(jìn)行比對(duì)，從而確定實(shí)驗(yàn)室的校準(zhǔn)能力、檢測(cè)能力以及檢查機(jī)構(gòu)的檢測(cè)檢驗(yàn)?zāi)芰Φ囊豁?xiàng)活動(dòng)。例如由中國合格評(píng)定國家認(rèn)可委員會(huì)(CNAS)及其合作組織、行業(yè)委員會(huì)組織或其它具備能力驗(yàn)證計(jì)劃的提供者組織的能力驗(yàn)證活動(dòng)。

具體有序的開展能力驗(yàn)證活動(dòng)，對(duì)涉及檢驗(yàn)、檢測(cè)以及校準(zhǔn)等相關(guān)方面具有很有利的監(jiān)督和促進(jìn)作用，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室而言，使其滿足IEC17025/ISO17025 認(rèn)可服務(wù)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部質(zhì)量管控、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)審；從而證明實(shí)驗(yàn)室具備在某個(gè)領(lǐng)域具備檢驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾罁?jù)。因此，目前無論在國際上還是在國內(nèi)，能力驗(yàn)證活動(dòng)都受到廣泛的關(guān)注。

電工電子產(chǎn)品絕緣電阻試驗(yàn)項(xiàng)目，要求用絕緣電阻測(cè)試儀對(duì)能力驗(yàn)證[1]樣品施加標(biāo)準(zhǔn)要求的直流電壓，電壓等級(jí)一般為直流250V、500V 和1000V 等，施加時(shí)間為1min，讀取1min 后的電阻值即為被測(cè)樣品的絕緣電阻值。傳統(tǒng)的能力驗(yàn)證樣品，可以用萬用表或者電阻計(jì)直接測(cè)量得到精確電阻值，基于此，部分參加能力驗(yàn)證的機(jī)構(gòu)直接以萬用表的測(cè)試數(shù)據(jù)作為能力驗(yàn)證的抽檢數(shù)據(jù)上報(bào)，這樣不符合能力驗(yàn)證活動(dòng)的初衷。本此能力驗(yàn)證在規(guī)范絕緣電阻檢測(cè)能力驗(yàn)證的操作步驟，促使參加能力驗(yàn)證的機(jī)構(gòu)統(tǒng)一按作業(yè)指導(dǎo)書中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試。

1.2 一種能力驗(yàn)證樣品的簡(jiǎn)介

此次能力驗(yàn)證是由國家專業(yè)能力驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室組織的。本次的測(cè)試樣品為指定的電氣盒，如圖1所示，樣品上粘貼有編號(hào)。

樣品發(fā)放前，均對(duì)樣品進(jìn)行了穩(wěn)定性和均勻性檢驗(yàn)。

收到樣品后，首先要檢查包裝完好，拆封后檢查樣品的外觀質(zhì)量應(yīng)無劃痕及損傷,樣品表面涂覆的顏色應(yīng)均勻一致，無明顯的色差和眩光，表面應(yīng)無砂粒、趨皺和流痕等缺陷[2]，保證樣品的完好性，以便于試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確。

2 本次能力驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目

測(cè)試限值為2MΩ 時(shí)，樣品1-2 端是否通過，判定為是或否；同時(shí)測(cè)試樣品1-2 端的絕緣電阻值（單位為MΩ，保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）。

圖1：試驗(yàn)樣品圖

圖2：絕緣電阻測(cè)試

3 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

家電院推薦的標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）GB/T 2099.1-2008《家用和類似用途插頭插座 第1 部分：通用要求》

（2）GB/T 17465.1-2009《家用和類似用途器具耦合器 第1部分：通用要求》

（3）GB/T 16915.1-2014《家用和類似用途固定式電氣裝置的開關(guān) 第1 部分：通用要求》

（4）GB/T 14536.1-2008《家用和類似用途電自動(dòng)控制器 第1部分 通用要求》

（5）GB/T17466.1-2008《家用和類似用途固定式電氣裝置電器附件安裝盒和外殼 第1 部分：通用要求》

（6）GB/T 13140.1-2008 《家用和類似用途低壓電路用的連接器件 第1 部分 通用要求》

（7）GB/T 15092.1-2010《器具開關(guān) 第1 部分通用要求》

上述標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)絕緣電阻的測(cè)試要求基本一致。因電力行業(yè)參考上述標(biāo)準(zhǔn)較少，且我公司沒有授權(quán)上述標(biāo)準(zhǔn)，因此使用的標(biāo)準(zhǔn)為：GB/T 7261-2016《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置基本試驗(yàn)方法》。

4 測(cè)試要求

（1）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%；

表1：測(cè)試設(shè)備

表2：絕緣電阻測(cè)試儀1508 校準(zhǔn)結(jié)果

表3：數(shù)字毫秒表DM3-802 校準(zhǔn)結(jié)果

表4：能力驗(yàn)證結(jié)果

（2）絕緣電阻測(cè)試儀的限值電阻設(shè)置為2MΩ；

（3）在測(cè)試端1-2 端施加500V 的直流電壓，保持1min 后進(jìn)行測(cè)試[3]，記錄絕緣電阻值（單位為MΩ，保留小數(shù)點(diǎn)后兩位），同時(shí)判定是否通過限值為2MΩ 時(shí)的絕緣電阻測(cè)試。

5 試驗(yàn)設(shè)備的選擇

絕緣電阻的測(cè)試設(shè)備主要有三種，計(jì)時(shí)的測(cè)試設(shè)備有一種，如表1所示。

對(duì)選用的設(shè)備進(jìn)行比較，具體情況如下：

（1）安規(guī)分析儀7451。當(dāng)測(cè)試的絕緣電阻小于1MΩ 時(shí)，該測(cè)試設(shè)備直接報(bào)警，顯示絕緣電阻小于1MΩ；當(dāng)測(cè)試的絕緣電阻大于1MΩ 時(shí)，該測(cè)試設(shè)備會(huì)按照預(yù)設(shè)（直流電壓500V，測(cè)試1min）進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示正確，可保留兩位小數(shù)；

（2）電力安規(guī)分析儀19032-P。該測(cè)試設(shè)備會(huì)按照預(yù)設(shè)（直流電壓500V，測(cè)試1min）進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示正確，但測(cè)試結(jié)果只能顯示到小數(shù)點(diǎn)后1 位，與測(cè)試要求不符。

最終選擇的是絕緣電阻測(cè)試儀1508 與數(shù)字毫秒表DM3-802 配合使用。由數(shù)字毫秒表DM3-802 計(jì)時(shí)，絕緣電阻測(cè)試儀1508 測(cè)試絕緣電阻。兩個(gè)設(shè)備的校準(zhǔn)結(jié)果如表2、表3所示，通過核對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果，上述兩個(gè)設(shè)備在技術(shù)參數(shù)上也滿足測(cè)試要求。

6 試驗(yàn)過程

（1）樣品預(yù)處理。預(yù)處理：在進(jìn)行絕緣電阻測(cè)量之前，將被測(cè)設(shè)備及測(cè)試儀器放置在溫度為20℃±5℃，相對(duì)濕度45%～75%的環(huán)境下，進(jìn)行穩(wěn)定預(yù)處理至少12h，或者更長時(shí)間如：24h 或36h，盡可能使其和周圍環(huán)境達(dá)到熱平衡，測(cè)試過程保持樣品在恒溫恒濕下進(jìn)行試驗(yàn)。

（2）樣品分析?？礈y(cè)試要求[4]，判斷樣品1-2 端應(yīng)該有一定的阻值，先使用34410A 多功能數(shù)字表進(jìn)行測(cè)試，樣品1-2 端的電阻為0.976MΩ。

（3）測(cè)試設(shè)備選擇。通過比對(duì)測(cè)試選取的測(cè)試絕緣電阻的設(shè)備為絕緣電阻測(cè)試儀，制造單位：FLUKE，型號(hào)1508，結(jié)果為滿足測(cè)試要求。

（4）根據(jù)測(cè)試要求，用絕緣電阻測(cè)試儀1508 與數(shù)字毫秒表DM3-802 配合試驗(yàn)，絕緣電阻測(cè)試儀1508 選擇500V 電壓后，與數(shù)字毫秒表DM3-802 同時(shí)開始，到1min 后同時(shí)結(jié)束。

（5）在測(cè)試結(jié)束后,絕緣體重累積了一定量的電能，而在電能被放電前，不可以進(jìn)行任何操作，一個(gè)簡(jiǎn)單的安全規(guī)則：對(duì)設(shè)備的放電時(shí)間5 倍于充電時(shí)間（最后一次測(cè)試時(shí)間），設(shè)備可以通過短接兩極和/或接地來放電以確保安全，可以有測(cè)試儀進(jìn)行自動(dòng)放電。絕緣電阻測(cè)試如圖2所示。

7 能力驗(yàn)證結(jié)果分析

7.1 最終測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)

經(jīng)過多次測(cè)試，排除外界影響[5]，最終試驗(yàn)結(jié)果為0.98MΩ，詳細(xì)的結(jié)果表4。

7.2 結(jié)果分析

分析本次試驗(yàn)中絕緣電阻測(cè)量的不確定分量有如下幾條：

（1）測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量；

（2）儀器的不確定度，由絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量不準(zhǔn)引入的不確定度分量；

（3）絕緣電阻測(cè)試儀示值可讀性（數(shù)字分辨力）引起的不確定度分量。

8 試驗(yàn)結(jié)論

電氣產(chǎn)品絕緣電阻的大小反映其絕緣性能的好壞，正確有效的測(cè)量絕緣電阻，可以及時(shí)有效地判斷家用電器是否受潮，有無老化，有無擊穿、破損等。絕緣電阻的數(shù)值可以視為受潮、清潔及老化程度可靠的指標(biāo)[5]。絕緣電阻能力驗(yàn)證不僅是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室絕緣測(cè)試能力的體現(xiàn)，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室能力設(shè)計(jì)比對(duì)試驗(yàn)的測(cè)試方案，進(jìn)行多次有效試驗(yàn)，驗(yàn)證試驗(yàn)方案的可行性，總結(jié)分析試驗(yàn)結(jié)果，提出該標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化測(cè)試方法的具體意見和方向，最終引導(dǎo)產(chǎn)品質(zhì)量的提升。