安規之耐壓測試

背景:

相信大家很多人聽過安規三項測試,那麼爲什麼要進行電氣安規測試呢?這也是衆多人想問的一個問題,可能最普遍的回答是“因爲安規標準有要求啊”,但若深入瞭解電氣安規的背景,便會發現它背後所隱含的責任和意義。

做安規測試的意義之一是避免潛在的電氣傷害,造成電氣傷害的因素有很多種,其中最主要的是電流經過人體所造成的電氣傷害。此類電氣傷害對人類具有直接的影響性,傷害的嚴重性依電能的大小、溼度、接觸面積等有所不同。試想一下你在浴缸裏泡澡時,突然運作中的吹風機掉落在浴缸裏,這樣的情況,使得電流從吹風機經過你的身體而流向地面。此時,你的心臟出現不規則心悸、血壓下降,造成不可挽回的悲劇。

爲了保護消費者,廠家需要完成幾種類型的安規測試,以確保產品符合關於產品的結構、性能和工藝規範等的工業標準。

什麼是耐壓測試?

本文主要講述的是耐壓測試,也叫電氣強度測試。何爲耐壓測試?就是在被測設備的帶電部件和外殼之間施加數倍於額定電壓的高壓,並且這個電壓必須持續一段規定的時間,以驗證被測設備的帶電部件有無接地或擊穿,若最後無絕緣崩潰情形,即算通過此測試。如果由於加工過程、元件或材料引發的任何部位失效,都會發生擊穿現象;另外如果電氣間隙過小,可能正常工作電壓下不會發生故障,在使用一段時間後,由於灰塵聚集,溼度等影響而使電氣間隙被擊穿引發觸電危險。耐壓測試就可以預先發現這種隱患。

耐壓測試是驗證電器、電氣設備、電氣裝置、電氣線路和電工安全用具等承受過電壓能力的主要方法之一。電子元件技術網給出的解釋是:耐壓測試或高壓測試(HIPOT測試),是用來驗證產品的質量和電氣安全特性(如JSI、CSA、BSI、UL、IEC、TUV等等國際安全機構所要求的標準)的一種100%的生產線測試,也是最多人知道的和經常執行的生產線安全測試。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,是適用於所有設備爲保證絕緣材料是足夠的的一個高壓測試。

爲何要做耐壓測試?

正常情況下,電力系統中的電壓波形是正弦波。電力系統在運行中由於雷擊、操作、故障或電氣設備的參數配合不當等原因,引起系統中某些部分的電壓突然升高,大大超過其額定電壓,這就是過電壓。過電壓按其發生的原因可分爲兩大類,一類是由於直接雷擊或雷電感應而引起的過電壓,稱爲外部過電壓。雷電衝擊電流和衝擊電壓的幅值都很大,而且持續時間很短,破壞性極大。但由於城鎮及一般工業企業內的3-10kV與以下的架空線路,因受廠房或高大建築物的屏蔽保護,所以遭受直接雷擊的概率很小,比較安全。而且這裏討論的是民用電器,不在上述範圍內,就不進一步討論。另一類是因爲電力系統內部的能量轉換或參數變化引起的,例如切合空載線路,切斷空載變壓器,系統內發生單相弧光接地等,稱爲內部過電壓。內部過電壓是確定電力系統中各種電氣設備正常絕緣水平的主要依據。也就是說,產品的絕緣結構的設計不但要考慮額定電壓而且要考慮產品使用環境的內部過電壓。耐壓測試就是檢測產品絕緣結構是否能夠承受電力系統的內部過電壓。也可用來檢查電氣設備絕緣製造或檢修質量;排除因原材料、加工或運輸對絕緣的損傷,降低產品早期失效率;檢驗絕緣的電氣間隙和爬電距離。

耐壓測試分哪幾類?

耐壓測試分工頻交流耐壓試驗和直流耐壓試驗兩種。工頻交流耐壓試驗其試驗電壓爲被試設備額定電壓的一倍多至數倍,不低於1000V。其加壓時間:對於以瓷和液體爲主要絕緣的設備爲1分鐘,對於以有機固體爲主要絕緣的設備爲5分鐘,對於電壓互感器爲3分鐘,對於油浸電力電纜爲10分鐘。直流耐壓試驗可通過不同試驗電壓時泄漏電流的數值、繪製泄漏電流—電壓特性曲線。

通常AC 耐壓測試比DC耐壓測試更容易獲得安全機構的接受。主要理由是大多數被測物品將工作於AC電壓之下,而且AC耐壓測試提供兩種極性交替給絕緣施加壓力的優點,更接近產品在實際使用中會碰到的壓力。由於AC測試不會給容性負載充電,從開始施加電壓到測試結束電流讀數保持一致。因此,由於不存在監視電流讀數所要求的穩定化問題,也就不需要逐漸升高電壓。這意味着,除非被測產品感應到突然施加的電壓,操作員可以立即施加全電壓並讀出電流而不用等待。由於AC電壓不會給負載充電,在測試之後用不着給被測設備放電。

在測試容性負載時,總電流由電抗性電流和泄漏電流組成。當電抗性電流量遠大於真實泄漏電流時,可能難於測出有過量泄漏電流的產品。在測試大容性負載時,所需要的總電流遠大於泄漏電流本身。由於操作員面對更大的電流,這可能是一個更大的危險。

直流耐壓測試:如果被測物爲高電容性,則產品會因容抗而要求採用輸出電流容量非常高的交流耐壓測試,但此時較高的電流容量可能會給操作員帶來風險,這時可採用直流耐壓測試,安全隱患小很多。直流測試會使電容產生初始充電電流,該電流以指數規律降至0,一旦被測器件完全充電,唯一流通的電流是真實漏電流,這就使直流耐壓測試能明確的顯示被測產品的真實漏電情況;同時由於只需瞬時的施加充電電流,輸出功率交交流測試小。那麼直流耐壓測試缺點是什麼呢?除非被測器件無電容,否則測試必須將電壓從0逐漸增加到測試電壓;測試後被測物必須放電,一條很好地經驗法是進行與施加高電壓相同時間的接地。

如何進行耐壓測試?

前期準備工作確保測試人員安全:

    建立測試站,該地方必須清晰標識,上面寫:危險—高壓測試區,非請勿進。與測試無關的人員應該和暴露的帶電部分保持至少1-3m距離,另外再用起保護作用的柵欄或用絕緣的保護材料做成保護物。
    在測試邊上應有一個可以關掉所有電源的開關,並有清晰的標識,當操作人員在遇到緊急情況時,援助人員在進入之前必須切斷電源。
    測試要用不導電的工作桌或專用工作臺,把測試者與被測產品之間的任何金屬物體移開,沒有與EUT接觸的其他金屬物體全部接地,操作者站在鋪在地面上的絕緣墊上,與地面隔離。
    保持測試區的安靜與整潔。要讓操作員知道哪些產品正在測試,哪些是待測試,哪些是已經測試完的,正在測試產品的工作臺要留出足夠大的空間,測試員不用越過正在測試的儀器開機或調試儀器。
    操作過程中嚴禁佩戴手錶,手鐲、項鍊等可能造成生命安全問題的首飾。
    人體安全電壓爲36V,安全電流爲10mA,致命電流爲50mA。

試驗:

試驗電壓依據上表,開始時施加不超過一半規定值的電壓,然後在10s內將電壓調節至規定值,應保持此值達1min,之後在10s內將電壓逐漸降至一半以下。

注意事項:

    測試開始前要檢查儀器的所有設置,應該對易老化的絕緣線或者其他導線做定期檢查。
    測試過程中不要碰任何纜線、接頭或產品。
    直流測試產品在完全放電後方可移動或拿開接頭。
    操作者腳下墊絕緣皮墊,戴絕緣手套,以防高壓點擊造成危險
    儀器必須可靠接地
    排除故障時必須切斷電源
    連接被測物體時,必須保證高壓輸出0及在復位狀態

 
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