一種電氣產品的絕緣電阻能力驗證結果分析

孫迅雷 李梁 劉洛陽 劉園偉

（許昌開普檢測研究院股份有限公司 河南省許昌市 461000）

絕緣電阻受環境溫濕度和測試時間影響較大。

電氣產品材料的絕緣電阻值隨環境溫濕度的變化而變化，環境溫濕度越高絕緣電阻相對就越小。因此，在進行絕緣電阻測量時，必須指明樣品與環境達到平衡時的溫度和濕度。

在被測材料表面施加直流電壓時，材料表面流過的電流需要經過一段時間后才能達到穩定值，施加過程存在衰減。施加直流電壓時，瞬時會有較大的充電電流流過，經過較長的時間緩慢的吸收，最終得到穩定的電導電流。樣品的電阻值越高，達到電導電流穩定的時間就越長。所以，在進行絕緣電阻測量時，需要施加電壓達到穩定后再讀取儀器設備的測量值。

1 絕緣電阻能力驗證詳解及樣品簡介

1.1 能力驗證的背景及詳解

能力驗證組織機構組織的能力驗證是在實驗室與實驗室之間進行比對，從而確定實驗室的校準能力、檢測能力以及檢查機構的檢測檢驗能力的一項活動。例如由中國合格評定國家認可委員會(CNAS)及其合作組織、行業委員會組織或其它具備能力驗證計劃的提供者組織的能力驗證活動。

具體有序的開展能力驗證活動，對涉及檢驗、檢測以及校準等相關方面具有很有利的監督和促進作用，對于實驗室而言，使其滿足IEC17025/ISO17025 認可服務，促進實驗室內部質量管控、實驗室內審；從而證明實驗室具備在某個領域具備檢驗試驗能力的重要依據。因此，目前無論在國際上還是在國內，能力驗證活動都受到廣泛的關注。

電工電子產品絕緣電阻試驗項目，要求用絕緣電阻測試儀對能力驗證[1]樣品施加標準要求的直流電壓，電壓等級一般為直流250V、500V 和1000V 等，施加時間為1min，讀取1min 后的電阻值即為被測樣品的絕緣電阻值。傳統的能力驗證樣品，可以用萬用表或者電阻計直接測量得到精確電阻值，基于此，部分參加能力驗證的機構直接以萬用表的測試數據作為能力驗證的抽檢數據上報，這樣不符合能力驗證活動的初衷。本此能力驗證在規范絕緣電阻檢測能力驗證的操作步驟，促使參加能力驗證的機構統一按作業指導書中規定的標準方法進行絕緣電阻測試。

1.2 一種能力驗證樣品的簡介

此次能力驗證是由國家專業能力驗證實驗室組織的。本次的測試樣品為指定的電氣盒，如圖1所示，樣品上粘貼有編號。

樣品發放前，均對樣品進行了穩定性和均勻性檢驗。

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量應無劃痕及損傷,樣品表面涂覆的顏色應均勻一致，無明顯的色差和眩光，表面應無砂粒、趨皺和流痕等缺陷[2]，保證樣品的完好性，以便于試驗結果的準確。

2 本次能力驗證試驗項目

測試限值為2MΩ 時，樣品1-2 端是否通過，判定為是或否；同時測試樣品1-2 端的絕緣電阻值（單位為MΩ，保留小數點后兩位）。

圖1：試驗樣品圖

圖2：絕緣電阻測試

3 標準依據

家電院推薦的標準如下：

（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 第1 部分：通用要求》

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

上述標準中對絕緣電阻的測試要求基本一致。因電力行業參考上述標準較少，且我公司沒有授權上述標準，因此使用的標準為：GB/T 7261-2016《繼電保護和安全自動裝置基本試驗方法》。

4 測試要求

（1）試驗場所的環境條件：保持恒定溫度20℃±5℃，相對濕度45%～75%；

表1：測試設備

表2：絕緣電阻測試儀1508 校準結果

表3：數字毫秒表DM3-802 校準結果

表4：能力驗證結果

（2）絕緣電阻測試儀的限值電阻設置為2MΩ；

（3）在測試端1-2 端施加500V 的直流電壓，保持1min 后進行測試[3]，記錄絕緣電阻值（單位為MΩ，保留小數點后兩位），同時判定是否通過限值為2MΩ 時的絕緣電阻測試。

5 試驗設備的選擇

絕緣電阻的測試設備主要有三種，計時的測試設備有一種，如表1所示。

對選用的設備進行比較，具體情況如下：

（1）安規分析儀7451。當測試的絕緣電阻小于1MΩ 時，該測試設備直接報警，顯示絕緣電阻小于1MΩ；當測試的絕緣電阻大于1MΩ 時，該測試設備會按照預設（直流電壓500V，測試1min）進行測試，測試結果顯示正確，可保留兩位小數；

（2）電力安規分析儀19032-P。該測試設備會按照預設（直流電壓500V，測試1min）進行測試，測試結果顯示正確，但測試結果只能顯示到小數點后1 位，與測試要求不符。

最終選擇的是絕緣電阻測試儀1508 與數字毫秒表DM3-802 配合使用。由數字毫秒表DM3-802 計時，絕緣電阻測試儀1508 測試絕緣電阻。兩個設備的校準結果如表2、表3所示，通過核對校準結果，上述兩個設備在技術參數上也滿足測試要求。

6 試驗過程

（1）樣品預處理。預處理：在進行絕緣電阻測量之前，將被測設備及測試儀器放置在溫度為20℃±5℃，相對濕度45%～75%的環境下，進行穩定預處理至少12h，或者更長時間如：24h 或36h，盡可能使其和周圍環境達到熱平衡，測試過程保持樣品在恒溫恒濕下進行試驗。

（2）樣品分析。看測試要求[4]，判斷樣品1-2 端應該有一定的阻值，先使用34410A 多功能數字表進行測試，樣品1-2 端的電阻為0.976MΩ。

（3）測試設備選擇。通過比對測試選取的測試絕緣電阻的設備為絕緣電阻測試儀，制造單位：FLUKE，型號1508，結果為滿足測試要求。

（4）根據測試要求，用絕緣電阻測試儀1508 與數字毫秒表DM3-802 配合試驗，絕緣電阻測試儀1508 選擇500V 電壓后，與數字毫秒表DM3-802 同時開始，到1min 后同時結束。

（5）在測試結束后,絕緣體重累積了一定量的電能，而在電能被放電前，不可以進行任何操作，一個簡單的安全規則：對設備的放電時間5 倍于充電時間（最后一次測試時間），設備可以通過短接兩極和/或接地來放電以確保安全，可以有測試儀進行自動放電。絕緣電阻測試如圖2所示。

7 能力驗證結果分析

7.1 最終測試結果統計

經過多次測試，排除外界影響[5]，最終試驗結果為0.98MΩ，詳細的結果表4。

7.2 結果分析

分析本次試驗中絕緣電阻測量的不確定分量有如下幾條：

（1）測量重復性引起的不確定度分量；

（2）儀器的不確定度，由絕緣電阻測試儀測量不準引入的不確定度分量；

（3）絕緣電阻測試儀示值可讀性（數字分辨力）引起的不確定度分量。

8 試驗結論

電氣產品絕緣電阻的大小反映其絕緣性能的好壞，正確有效的測量絕緣電阻，可以及時有效地判斷家用電器是否受潮，有無老化，有無擊穿、破損等。絕緣電阻的數值可以視為受潮、清潔及老化程度可靠的指標[5]。絕緣電阻能力驗證不僅是檢驗實驗室絕緣測試能力的體現，同時根據實驗室能力設計比對試驗的測試方案，進行多次有效試驗，驗證試驗方案的可行性，總結分析試驗結果，提出該標準優化測試方法的具體意見和方向，最終引導產品質量的提升。