耐壓強度試驗中漏電流的測試方法

侯 宇，陳執銘，王 瓊

(中國電子科技集團公司第二研究所，山西太原 030024)

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

1 耐壓強度試驗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生的化學效應、機械效應、熱效應及生理效應而導致的傷害，所引起的生理反應取決于電流值的大小和持續時間及其通過人體的路經，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產生反應，而且這種不知不覺的反應可能會導致間接的危險。

耐壓強度試驗主要檢驗信息技術設備的設計和結構能否保證當人體接觸到該類設備時，其人體接觸的漏電流或保護導體電流都不會產生電擊危險。信息技術設備在正常工作條件下，當基本絕緣材料一旦擊穿或某一元件發生失效時，把流到信息設備的漏電流限制在安全值之內或配備非?？煽康谋Ｗo接地連接，要保證危險電壓的可接觸性受到限制。

電子信息設備在工作時漏電流大小與輸入電壓成正比。因此，在進行耐壓強度漏電流測試時，應選擇（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備上，使設備內元件流過最大電流，在進行交流或直流電壓試驗時，為避免瞬態跳變，電壓應在10 s或10 s以內逐漸升到規定值，然后保持1 m in，來判定整個設備接觸的漏電流是否滿足規定的要求值。

1.1 耐壓強度試驗漏電流測試原理

耐壓強度試驗漏電流測試方法實際上是模擬人體的阻抗網絡對電流來測量。要求被測信息設備從帶危險電壓的零部件流向可觸及零部件的接觸電流或當保護接地連接失效時。接觸電流必須限制在表1所示的最大電流范圍值內，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）濾波元件所產生的電流，并且要求橋接在一次電路與保護地之間雙重絕緣或加強絕緣電容應符合GB/T14472-1998的有關要求。如果兩個電容器串聯使用，每個電容器標定的電壓為這兩個電容器的總工作電壓，而且每個電容量應具有相同的標稱電容量。

圖1是Ⅰ類設備測試接觸電流的網絡圖。電路特性：電子電路未接地，流經人體的電流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。這個電流來自一個相對高電壓高阻抗的電路，它的數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類設備測試網絡圖

圖2是Ⅱ類設備測試接觸電流的網絡圖。電路特性：設備與交流供電電源接地相連，流過人體的電流Ⅰv是由設備的電子電路的工作電壓V引起的，這個電路相對于人體是一個低阻抗電源，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絡電壓TNV（telecommunication network voltage）。

圖2 Ⅱ類設備測試網絡圖

1.2 耐壓強度試驗漏電流測試方法

圖3是耐壓強度試驗的測量儀表線路圖，該儀表工作原理是由整流器D1～D4/動圈指示表M以及與附加的串聯電阻R1+Rv1(可調電阻)組成，然后再與電容器C相并聯，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備。

圖3 耐壓強度試驗的測量儀表線路圖

圖4是耐壓強度試驗方法線路圖，該耐壓強度測試儀可輸出（0～5000 V）交直流電壓，同時可測試漏電流（0.1～110 mA）。使用時可根據受試設備的要求設置輸出電壓，如果測試電流大于設置電流的上限，儀器將自動切斷輸出電壓，發出聲光提示，并且在顯示屏上保留顯示當前的電壓值和電流值。能實時顯示擊穿電流值和電壓值?？捎脕頊y試或分析受試品的電壓擊穿點，也可用來測試容性受試品的耐壓，能夠快速、準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備的安全耐壓強度。

圖4 耐壓強度試驗方法線路圖

供電電源在一根相線與中線之間工作單相信息設備試驗電路中，通常測試時在電網電源供電處應使用隔離型變壓器，如果不帶隔離變壓器則應將信息設備安置在絕緣臺上，由于信息設備機身可能帶危險電壓。因此，要有安全警告標記。然后將受試信息設備的電源保護接地端子接地，作為受試信息設備接地，隔離變壓器的次級和受試信息設備保持浮動（不接地）。在這種情況下，不考慮變壓器的容性漏電流。在三相設備和供電電源接在三根相導線之間的工作設備試驗電路中，當對三相設備進行試驗時，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相線連接，并重復開關操作。

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

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

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

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

使用“2”作為因數的原因是，線路泄漏電流通過一個Y電容產生，但是hipot測試產生的泄漏電流通有各條線路的電容同時產生。推導出I(hipot)的等式，可以預測hipot測試電流。所以，電流限值應該被設置足夠高以避免因為泄露電流的存在而導致的誤判，同時不能太高而導致無法檢測出真實的絕緣材料擊穿。

高壓通常是應用在橫跨被測試絕緣材料的二個部件之間，譬如測試設備（EUT）的一側電路（Primary Circuit）和金屬外殼。如果絕緣材料在兩個部件之間是足夠的，那么加在兩個由絕緣體分離的導體之間的大電壓只能產生非常小的電流流過絕緣體。雖然這個小電流是可接受的，但是空氣絕緣或固體絕緣不應該發生擊穿。因此，需要注意這個電流是因為局部放電或擊穿的結果，而不是由于電容聯結引起的。

2 結束語

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

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