侯 宇，陳執(zhí)銘，王 瓊

(中國電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西太原 030024)

耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)，亦稱hipot測試，是比較通用且經(jīng)常執(zhí)行的設(shè)備安全測試。hipot測試是確定電子絕緣材料足以抵抗瞬間高電壓的一個(gè)非破壞性的測試，它在一定時(shí)間內(nèi)施加高壓到被測試產(chǎn)品以確保測試產(chǎn)品的絕緣性能足夠強(qiáng)，用來檢測經(jīng)常發(fā)生的瞬態(tài)高壓下產(chǎn)品的絕緣能力是否合格。進(jìn)行hipot測試的主要原因是，它可以查出產(chǎn)品本身存在的瑕疵，譬如在制造過程期間造成的漏電距離和電氣間隙不夠，產(chǎn)生的漏電流過大時(shí)將會對人體產(chǎn)生直接的影響，造成局部燒傷或引起人體心室的纖維顫動。國家標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)設(shè)備（包括電氣事務(wù)設(shè)備）的安全》規(guī)定：凡是與電網(wǎng)電源相連的信息技術(shù)設(shè)備則應(yīng)進(jìn)行接觸電流的測試。本文將圍繞耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)中漏電流的測試原理及方法作一些淺析。

1 耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)中漏電流測試原理及方法

電擊是電流通過人體或動物軀體而產(chǎn)生的化學(xué)效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)及生理效應(yīng)而導(dǎo)致的傷害，所引起的生理反應(yīng)取決于電流值的大小和持續(xù)時(shí)間及其通過人體的路經(jīng)，電流值取決于施加的電壓以及電源的阻抗和人體的阻抗，而人體的阻抗依次取決于接觸區(qū)域的濕度以及施加的電壓和頻率的值。大約0.5mA的接觸電流就能在健康的人體內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)，而且這種不知不覺的反應(yīng)可能會導(dǎo)致間接的危險(xiǎn)。

耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)主要檢驗(yàn)信息技術(shù)設(shè)備的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)能否保證當(dāng)人體接觸到該類設(shè)備時(shí)，其人體接觸的漏電流或保護(hù)導(dǎo)體電流都不會產(chǎn)生電擊危險(xiǎn)。信息技術(shù)設(shè)備在正常工作條件下，當(dāng)基本絕緣材料一旦擊穿或某一元件發(fā)生失效時(shí)，把流到信息設(shè)備的漏電流限制在安全值之內(nèi)或配備非?？煽康谋Ｗo(hù)接地連接，要保證危險(xiǎn)電壓的可接觸性受到限制。

電子信息設(shè)備在工作時(shí)漏電流大小與輸入電壓成正比。因此，在進(jìn)行耐壓強(qiáng)度漏電流測試時(shí)，應(yīng)選擇（最不利的交直流電源電壓-額定電壓或額定電壓范圍上限×10%額定電壓容差×2＋1 000 V）電壓加到被測信息設(shè)備上，使設(shè)備內(nèi)元件流過最大電流，在進(jìn)行交流或直流電壓試驗(yàn)時(shí)，為避免瞬態(tài)跳變，電壓應(yīng)在10 s或10 s以內(nèi)逐漸升到規(guī)定值，然后保持1 m in，來判定整個(gè)設(shè)備接觸的漏電流是否滿足規(guī)定的要求值。

1.1 耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)漏電流測試原理

耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)漏電流測試方法實(shí)際上是模擬人體的阻抗網(wǎng)絡(luò)對電流來測量。要求被測信息設(shè)備從帶危險(xiǎn)電壓的零部件流向可觸及零部件的接觸電流或當(dāng)保護(hù)接地連接失效時(shí)。接觸電流必須限制在表1所示的最大電流范圍值內(nèi)，其中包括要考慮一次電路和可觸及零部件之間的電磁兼容（EWC）濾波元件所產(chǎn)生的電流，并且要求橋接在一次電路與保護(hù)地之間雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣電容應(yīng)符合GB/T14472-1998的有關(guān)要求。如果兩個(gè)電容器串聯(lián)使用，每個(gè)電容器標(biāo)定的電壓為這兩個(gè)電容器的總工作電壓，而且每個(gè)電容量應(yīng)具有相同的標(biāo)稱電容量。

圖1是Ⅰ類設(shè)備測試接觸電流的網(wǎng)絡(luò)圖。電路特性：電子電路未接地，流經(jīng)人體的電流Ⅰc是通過跨接在電源變壓器絕緣體上的雜散電容或電容器C而“泄露”的電流。這個(gè)電流來自一個(gè)相對高電壓高阻抗的電路，它的數(shù)值基本上不受電子電路上的工作電壓影響，接觸電流必須＜0.25mA。

圖1 Ⅰ類設(shè)備測試網(wǎng)絡(luò)圖

圖2是Ⅱ類設(shè)備測試接觸電流的網(wǎng)絡(luò)圖。電路特性：設(shè)備與交流供電電源接地相連，流過人體的電流Ⅰv是由設(shè)備的電子電路的工作電壓V引起的，這個(gè)電路相對于人體是一個(gè)低阻抗電源，從電源變壓器流出的任何泄漏電流將流到大地而不通過人體。因此，人體的電流Ⅰv是通過規(guī)定可觸及電路的最大電壓值來限制的。一般來說，可觸及的電路是指安全特低電壓SELV（safety extra-low voltage）或受限制接觸的通訊網(wǎng)絡(luò)電壓TNV（telecommunication network voltage）。

圖2 Ⅱ類設(shè)備測試網(wǎng)絡(luò)圖

1.2 耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)漏電流測試方法

圖3是耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)的測量儀表線路圖，該儀表工作原理是由整流器D1～D4/動圈指示表M以及與附加的串聯(lián)電阻R1+Rv1(可調(diào)電阻)組成，然后再與電容器C相并聯(lián)，電容器C主要用來降低對諧波和高于電源頻率的其它頻率靈敏度。無感電阻Rs將儀表線圈M進(jìn)行分流得到X10的量程檔，S是靈敏度按鈕，按下后靈敏度最大。該儀表測量值是電流的有效值，適用于頻率相對較低的信息設(shè)備。

圖3 耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)的測量儀表線路圖

圖4是耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法線路圖，該耐壓強(qiáng)度測試儀可輸出（0～5000 V）交直流電壓，同時(shí)可測試漏電流（0.1～110 mA）。使用時(shí)可根據(jù)受試設(shè)備的要求設(shè)置輸出電壓，如果測試電流大于設(shè)置電流的上限，儀器將自動切斷輸出電壓，發(fā)出聲光提示，并且在顯示屏上保留顯示當(dāng)前的電壓值和電流值。能實(shí)時(shí)顯示擊穿電流值和電壓值。可用來測試或分析受試品的電壓擊穿點(diǎn)，也可用來測試容性受試品的耐壓，能夠快速、準(zhǔn)確地測量電子元器件、家用電器、絕緣材料、儀器儀表、照明電器、電動電熱器具等電氣設(shè)備的安全耐壓強(qiáng)度。

圖4 耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法線路圖

供電電源在一根相線與中線之間工作單相信息設(shè)備試驗(yàn)電路中，通常測試時(shí)在電網(wǎng)電源供電處應(yīng)使用隔離型變壓器，如果不帶隔離變壓器則應(yīng)將信息設(shè)備安置在絕緣臺上，由于信息設(shè)備機(jī)身可能帶危險(xiǎn)電壓。因此，要有安全警告標(biāo)記。然后將受試信息設(shè)備的電源保護(hù)接地端子接地，作為受試信息設(shè)備接地，隔離變壓器的次級和受試信息設(shè)備保持浮動（不接地）。在這種情況下，不考慮變壓器的容性漏電流。在三相設(shè)備和供電電源接在三根相導(dǎo)線之間的工作設(shè)備試驗(yàn)電路中，當(dāng)對三相設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，用于抑制電磁干擾并接在相線與地線之間的任何元件必須每次與一個(gè)相線連接，并重復(fù)開關(guān)操作。

①對有保護(hù)接地連接或功能接地連接的受試信息設(shè)備，耐壓測試儀的低端連接到受試信息設(shè)備的接地端子上，耐壓測試儀高端連接到電源的相線。

②對沒有保護(hù)接地連接或功能接地連接的受試信息設(shè)備，耐壓測試儀的高端依次連接到每個(gè)不接地或非導(dǎo)電可觸及的零部件上和每個(gè)不接地的可觸及的電路上，對可觸及的非導(dǎo)電零部件測試時(shí)，在非導(dǎo)電零部件上方貼有10 cm×20 cm金屬箔進(jìn)行試驗(yàn)，耐壓測試儀低端連接到電源的接地端子。

現(xiàn)在大多數(shù)hipot測試儀允許用戶自行設(shè)定電流的限值。但是，如果產(chǎn)品的實(shí)際漏電流是已知的，那么hipot測試電流是可以預(yù)測的。限值的選擇實(shí)際要依靠被測試的產(chǎn)品。最好的選擇限值的方式是測試一些產(chǎn)品樣品并得到平均hipot電流，然后泄漏電流的限制值被設(shè)定為一個(gè)稍高出平均值的值。另外一個(gè)設(shè)定電流限值的方法是使用以下數(shù)學(xué)公式：

E(hipot)/E(leakage)=I(hi-pot)/[2×I(leakage)]

使用“2”作為因數(shù)的原因是，線路泄漏電流通過一個(gè)Y電容產(chǎn)生，但是hipot測試產(chǎn)生的泄漏電流通有各條線路的電容同時(shí)產(chǎn)生。推導(dǎo)出I(hipot)的等式，可以預(yù)測hipot測試電流。所以，電流限值應(yīng)該被設(shè)置足夠高以避免因?yàn)樾孤峨娏鞯拇嬖诙鴮?dǎo)致的誤判，同時(shí)不能太高而導(dǎo)致無法檢測出真實(shí)的絕緣材料擊穿。

高壓通常是應(yīng)用在橫跨被測試絕緣材料的二個(gè)部件之間，譬如測試設(shè)備（EUT）的一側(cè)電路（Primary Circuit）和金屬外殼。如果絕緣材料在兩個(gè)部件之間是足夠的，那么加在兩個(gè)由絕緣體分離的導(dǎo)體之間的大電壓只能產(chǎn)生非常小的電流流過絕緣體。雖然這個(gè)小電流是可接受的，但是空氣絕緣或固體絕緣不應(yīng)該發(fā)生擊穿。因此，需要注意這個(gè)電流是因?yàn)榫植糠烹娀驌舸┑慕Y(jié)果，而不是由于電容聯(lián)結(jié)引起的。

2 結(jié)束語

從以上的分析可以闡明，耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)的漏電流檢測對絕緣的要求非常嚴(yán)格，能有效地發(fā)現(xiàn)較危險(xiǎn)的集中性缺陷。它是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度最直接的方法，對于判斷電氣設(shè)備能否投入運(yùn)行具有決定性的意義，也是保證設(shè)備絕緣水平、避免發(fā)生絕緣事故的必要手段，是一項(xiàng)重要的安全性能檢測。

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