電氣強度能力驗證結果分析

劉園偉

（許昌開普檢測研究院股份有限公司，河南 許昌461000）

1 引言

電氣強度試驗是產品安全測試領域中常見的電氣測試項目之一，所有涉及電氣絕緣強度的評估包含“打耐壓”測試。因此，電氣強度測試也被稱作耐壓測試，它是衡量電器的絕緣在過電壓作用下耐擊穿的能力，是評價電氣產品在正常工作中絕緣是否符合標準規定的重要試驗方法。這也是一種考核該產品是否保證使用安全的可靠手段，給使用者帶來安全的保證。

通過本次驗證，提高了實驗室對標準的理解和掌握，了解了國內電氣實驗室對電氣產品電氣強度試驗的整體測試水平。

2 電氣強度能力驗證樣品簡介

本次樣品為一個專門設計自行組裝的電氣盒，樣品上粘貼有編號，如“001-125”“008-101”，表示“實驗室代碼-樣品編號”。發放樣品前，對樣品進行了均勻性檢驗和穩定性檢驗，檢驗結果符合要求。樣品用氣泡膜和紙盒封裝，運輸時采用了妥善的包裝，避免樣品在途中變形、受潮和腐蝕[1]。

3 檢測要求

3.1 依據標準

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、視頻及類似電子設備 安全要求》；GB 4943.1—2011《信息技術設備 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》。

能力驗證的組織者為中國家用電器研究院，推薦的標準均為民用類的標準，實驗室主要依據的標準為GB/T 14598.3—2006《電氣繼電器 第5 部分量度繼電器和保護裝置的絕緣配合要求和試驗》，此標準適用于量度繼電器和保護裝置，及與之相關的輔助裝置。

3.2 試驗要求

①試驗前，將樣品及測試裝置放置在溫度為20℃±5℃，相對濕度45%～75%的環境下進行預處理24h，使其與環境達到熱平衡；②試驗場所的環境條件：保持恒定溫度20℃±5℃，相對濕度45%～75%；本次試驗選定的環境為密閉的房間，利用空調來調節溫度，將樣品遠離空調，減少空氣對流對試驗產生的影響；③電氣強度試驗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 號測試端之間，施加2500V 交流電壓1min，試驗初始施加的電壓不超過規定電壓值的一半，然后平緩地升高到規定值，檢驗是否擊穿（本條規定的試驗方法與GB/T 14598.3—2006 6.1.4.4 條的規定吻合）；⑤上述試驗完畢后，在3、4 號加壓端施加2500V 交流電壓，測量7、8 號測試端的電壓值。

4 試驗過程

4.1 試驗前準備

①7451 輸出電壓驗證。GB/T 14598.3—2006 6.4.1.3 條要求試驗電壓源對被試繼電器施加規定值的一半時，所觀察到的電壓應低于10%，試驗電壓源的電壓值精度應高于5%。輸出電壓如表1 所示，從表1 中可以看出經過測量輸出電壓，其誤差滿足標準要求。

②7451 漏電流驗證。將試驗線接到一個滑線變阻器上，串接上一個34410A（測量電流）。

推動滑線電阻，可以改變漏電流的大小，7451 漏電流達到99.99mA 時，34410A 顯示為99.93mA，滿足要求。

表1 7451 輸出電壓

③被測樣品測量電壓電路分析。用34410A 測量，被測樣品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 的測量理論值為100.989V。

④測量儀表的選擇。先在3、4 端施加100V 電壓，7、8 測量結果如表2 所示。

表2 試驗前數據對比

34410A 測量電壓時內阻為1MΩ，FLUCK 15B 及FLUCK 289C 內阻均為10 MΩ。內阻對測量結果影響較大。理論上內阻越大對結果影響越小。

4.2 電氣強度試驗

在樣品的1、2 端施加2500V 交流電壓。本次用的測試設備為7451 安規綜合分析儀，其初始測試電壓為0V，升高到規定值為10s，持續時間為1min，試驗連接圖如圖2 所示。

圖2 電氣強度試驗連接圖

7451 測試時間為60s，測試電壓為2.5kV，漏電流為99.99mA。點擊TEST 按鈕，試驗開始，電壓升高到1.99kV 時，被測樣品擊穿。

4.3 測量電壓值試驗

在樣品的3、4 端施加2500V 交流電壓。7451 初始測試電壓為0V，升高到規定值為10s，持續時間為1min，表計連接到測試樣品的7、8 端子，試驗連接圖如圖3 所示。

圖3 測量電壓連接圖

用了3 個類型的表計對7、8 端電壓進行了測量，施加在3、4 端電壓為2500V（7451 顯示），結果如表3 所示。

表3 電壓測量結果

通過表3 可以看出，內阻越大，越接近理論值。考慮到表計內阻的影響，最終上報的結果選擇的是98.7V。

5 試驗結果分析

本次能力驗證分為兩部分，兩項均為滿意結果，則判為“滿意結果”；兩項其中任一項為不滿意結果，則判為“不滿意結果”。

本次能力驗證共有178 家實驗室參加，經過綜合判定，最終有146 家實驗室結果為滿意。其中所有實驗室電氣強度結果都為“滿意結果”，不滿意的原因均為測量電壓值超過能力評定標準差。

不滿意的原因主要歸結為3 點：①試驗的環境條件。由于電氣盒設計為純阻性負載，阻性負載本身會受環境溫度影響，同一樣品在不同溫度下會呈現不同的阻值變化，阻值的變化會影響電氣盒的分壓大小，雖然影響比較小，但是也會累加結果的不確定度。②升壓方式。若進行了不規范操作，如瞬間將電壓升至2500V，瞬間的高壓沖擊會使產品的絕緣產生泄漏電流，出現擊穿現象，或者將內部部件損壞，這就是錯誤操作造成的試驗樣品不通過或者試驗結果不準確。③測量電壓用的表計內阻過小。根據分析，表計內阻對結果影響特別大，如選用表計不當或忽略了表計內阻的影響，會最終影響測量結果。