新闻中心

耐压绝缘测试怎么做才合规:标准、接线与常见误区

耐压测试在现场常被叫作高压测试或 Hipot,是安规检验里最基本的一项:给绝缘施加远高于工作电压的试验电压,在规定时间内观察绝缘有没有被击穿、漏电流有没有超出限值。它看起来只是”夹上两根线、按一下启动”,但真正决定结果是否可信的,是试验电压怎么定、线接在哪两个部位、升压和保持时间怎么控制。做错其中任何一项,要么把好产品判成不良,要么让存在缺陷的产品顺利通过。本文按一条完整的测试流程,把耐压与绝缘电阻测试的要点拆开讲。

图1 实验室工作台上对电气产品进行安规测试的典型场景
图1 实验室工作台上对电气产品进行安规测试的典型场景

一、耐压测试测的不是”能不能通电”

耐压测试考核的对象是绝缘结构,而不是电路功能。它把电压加在带电部件与可触及的金属外壳之间,或者加在相互隔离的两个电路之间,看这层绝缘能不能在高于正常工作应力的条件下守住。因此测试时被测设备必须断电、脱离电网,由耐压仪自己提供试验电压。带电状态下做耐压,不仅结果无效,还会直接损坏设备甚至危及操作人员。

这项测试带有一定的破坏性。合格品在试验中承受的电压应力,会造成轻微的、不可逆的绝缘老化,所以标准把它区分为型式试验与例行试验:前者用于验证设计,样品数量有限;后者用于出厂逐台检验,条件相对温和。同一个样品反复多次施加试验电压,属于典型的错误做法,测的次数越多,绝缘反而越容易被削弱。

二、交流还是直流:两种应力,两套做法

交流耐压用工频正弦电压,极性每半周反转一次,与设备在电网上实际承受的应力最接近,对气隙、爬电、局部薄弱点的暴露能力也更强,因此整机、电源类产品、家用电器的例行检验大多采用交流。代价是被试品的电容在每个周期都要充放电,容性电流可能远大于真实的泄漏电流,仪器必须具备足够的容量,否则电压加不上去,或者波形失真、保护动作。

直流耐压的电场方向固定,只在加压瞬间有充电电流,稳定后几乎只剩泄漏电流,因此设备容量可以做得小,适合长电缆、大容量绕组、电机这类容性很大的对象,也方便做成便携机型到现场做交接试验。它的短板是对气隙类缺陷不如交流敏感,测试结束后残余电荷的释放也必须格外小心。

图2 交流耐压与直流耐压的对比:应力、电流成分与适用对象
图2 交流耐压与直流耐压的对比:应力、电流成分与适用对象

三、试验电压定多少:查标准,不要套口诀

试验电压不是一个可以凭经验拍出来的数字。它由产品所属的安全标准规定,与额定电压、绝缘类型、污染等级、材料组别都有关系。信息技术与通信设备看 GB 4943.1,家用电器看 GB 4706.1,医用电气设备看 GB 9706.1,测量、控制与实验室用设备看 IEC 61010-1 对应的国家标准。同一台设备,基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘对应的试验电压并不相同,加强绝缘通常要按更高的档次施加。

现场流传的”两倍工作电压加一千伏”只是一个粗略的记忆口诀,来源是部分老标准里的处理方式。不同标准的基准并不统一,有的按额定电压,有的按工作电压峰值,有的还要叠加瞬态过电压的修正。照口诀设定,很可能在某一类产品上偏低、在另一类上偏高。正确做法是翻到标准里的那张表,按实际参数查,并把查到的电压值和条款号一起写进作业指导书。

四、接线:高压端、回路端与保护接地

耐压仪通常有三个端子:高压输出、回路(返回)端和保护接地端。高压端接被测设备的带电部件,多极电源输入要把相线与中性线短接后一起接上,不能只接其中一根,否则另一根与外壳之间的绝缘就没有被考核。回路端接需要一起考核的另一侧,通常就是金属外壳、可触及的金属部件或输出端子。保护接地端则必须单独、可靠地接到大地,它的作用是保证仪器外壳与操作者在任何异常下都不会带电。

接触点是这项测试里最容易出问题的地方。夹子夹在喷漆表面、氧化层上、或者夹持面积太小,都会形成很高的接触电阻,测试时局部打火、发出噼啪声,仪器记录到的是一次”闪络”,操作者却以为是产品绝缘不良。正确的做法是夹在裸金属、端子螺丝或专用测试治具的铜块上,夹口清洁、夹持牢固。带有大容量滤波电容的设备,还要考虑充电电流对仪器的影响。

图3 耐压与绝缘电阻测试的接线:高压端、回路端与保护接地各接哪里
图3 耐压与绝缘电阻测试的接线:高压端、回路端与保护接地各接哪里

五、升压速率、保持时间与放电

标准对升压过程一般有明确要求:从零开始均匀升压,在几秒之内到达规定电压,不能直接合闸把电压一步加上去。突然加压会激起瞬态过冲,电压瞬间超过设定值,同时产生很大的充电电流,容易让仪器误判为击穿,也可能对合格品造成额外损伤。降压同样应当均匀,试验结束后先降回零位再断开。

保持时间分两种情形。型式试验常用的时间是六十秒,目的是给绝缘缺陷足够的暴露时间;例行检验为了产线节拍,标准往往允许缩短到一秒到几秒,但缩短的幅度与相应的电压修正必须以标准条款为依据,不能自行决定。保持时间内要观察电压是否稳定、电流是否平稳,一旦出现电流阶跃或电压跌落,应立即停止并记录。

放电这一步经常被跳过。被试品的电容在测试中储存了能量,断电后端子上的电压可能仍然很高,尤其是直流耐压之后。正确顺序是:切断高压输出、等待仪器指示归零、用放电棒或专用放电回路对被试品放电、确认无残余电压后再拆线。带电拆线不仅是设备损坏的问题,更是人身安全问题。

图4 实验室里的测试工位一角:安规测试需要独立的接地与隔离区域
图4 实验室里的测试工位一角:安规测试需要独立的接地与隔离区域

六、判据:漏电流跃升比读数本身更可信

合格判据通常有两条:一是没有击穿、没有闪络,二是漏电流不超过标准或产品规范给出的上限。上限值与设备容量、被试品的电容量有关,不能拿一台产品的限值套到另一台上。交流测试时读数里包含容性电流,一个容量较大的电源产品,即使绝缘完好,电流读数也可能明显高于小功率产品,这属于正常现象。

比起绝对值,电流的变化趋势更能说明问题。加压初期电流较大然后逐步回落,是电容充电的正常过程;如果在保持时间内电流持续缓慢上升,说明绝缘正在劣化;如果电流突然阶跃式跳升、同时电压跌落,基本可以判定为击穿。许多耐压仪提供电流上限与跳变两种判据,产线上建议两者都开,只设上限容易把容性电流大的好产品误判掉。

七、绝缘电阻测试不能替代耐压

绝缘电阻测试施加的是五百伏或一千伏的直流电压,测量的是绝缘电阻值,单位是兆欧。它反映绝缘是否受潮、表面是否被污染、材料是否整体老化,测试过程基本不损伤绝缘,可以反复做。耐压测试施加的电压高得多,考核的是绝缘承受应力的能力。两者的目的不同,结果也不能互相推导:绝缘电阻很高,仍可能在耐压时因局部缺陷被击穿;潮湿环境里绝缘电阻偏低,耐压却可能顺利通过。

因此正规的安规检验流程里,两项测试通常会依次进行,先测绝缘电阻,再做耐压,最后测接地连续性。绝缘电阻测试同样需要放电,读数还要注意吸收比:施加电压后十五秒与六十秒的读数之比,能反映绝缘内部的潮湿程度,单纯看一个即时读数容易漏判。

八、六个最常见的误区

  • 被测设备仍接着电网,或者内部电池、大电容未放电就上高压,结果不是测绝缘,而是在做短路试验。
  • 只接高压端,回路端悬空或夹在绝缘漆面上,回路没有形成,仪器显示通过却什么也没测到。
  • 用万用表或摇表代替耐压仪,把绝缘电阻值当成耐压结果,两件事被混为一谈。
  • 升压一把到位,保持时间不足,靠”没听见响、没冒烟”判断合格,缺陷被漏在产线上。
  • 测试结束不放电就拆线,被残余电荷电到,或在下一次测试时损坏仪器输入回路。
  • 对同一台产品反复施加试验电压求”更保险”,累积的绝缘损伤反而制造出新的隐患。

九、把测试条件固化进作业指导书

耐压测试的可信度,最终取决于条件是否被固定下来。一份能用的作业指导书至少要写清:试验电压的数值及其标准条款来源、施加部位与接线图、升压速率与保持时间、电流判据的上限、环境温湿度要求、放电与拆线顺序、不合格品的隔离与复检规则。环境湿度对结果影响很大,潮湿天气里表面泄漏电流上升,同一批产品可能集体”不合格”,这时要先把环境拉回受控范围再判断。

仪器本身也需要定期确认。用专用的校验盒或标准电阻负载,定期验证输出电压示值与漏电流判据是否准确,比等到计量周期到了再送检更能及时发现问题。操作端的防护同样不能省:绝缘垫、围栏、警示灯、双手不在测试区域的工装设计,以及经过培训的操作人员,都是这项测试能长期做下去的前提。

海福瑞长期代理日置、泰克、安捷伦、远方、同慧、优利德等品牌的电测仪器,耐压与绝缘测试设备是其中的常规品类。选型时与其先比价格,不如先把产品所属标准、试验电压、被测容量这三件事确认清楚,再对照仪器的输出电压范围、容量与判据功能逐条核对,测试结果才站得住。

还有疑问?

需要选型建议或产品报价?

欢迎致电 13317108601,或通过「联系我们」页面留言,我们的工程师会尽快回复您。