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絕緣材料電氣介電強(qiáng)度/耐電壓試驗(yàn)儀——電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的常見(jiàn)問(wèn)題和誤解

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是電氣安全領(lǐng)域一項(xiàng)最為基本且十分重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，它主要檢驗(yàn)涉電產(chǎn)品中對(duì)電的防護(hù)和隔離的絕緣性能。在長(zhǎng)期工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，行業(yè)中許多從業(yè)人員對(duì)電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的相關(guān)概念、要求存在誤解和疑問(wèn)，同時(shí)還有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中也存在著明顯的概念性錯(cuò)誤。

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是檢查電子電器產(chǎn)品絕緣性能優(yōu)劣的一種重要手段。在電氣強(qiáng)度試驗(yàn)前，需對(duì)試驗(yàn)電壓、試驗(yàn)時(shí)間和漏電流值進(jìn)行設(shè)定，以判斷被測(cè)試的樣品是否滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，而試驗(yàn)電壓如何施加，試驗(yàn)時(shí)間如何計(jì)算，判定電流如何設(shè)定這三個(gè)問(wèn)題是影響電氣強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的重要因素，而不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這三個(gè)問(wèn)題的描述或規(guī)定略有不同。

1電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的常見(jiàn)問(wèn)題和誤解

1.1超過(guò)跳閘電流（GB/T17627.1標(biāo)準(zhǔn)中稱為脫扣電流）不意味著擊穿

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中通常依據(jù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，需要在試驗(yàn)儀上設(shè)定跳閘電流值，常見(jiàn)的跳閘電流值為10mA、100mA。跳閘電流主要用于防止試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的漏電流而產(chǎn)生破壞性危險(xiǎn)，當(dāng)漏電流值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，試驗(yàn)儀就會(huì)發(fā)生跳閘現(xiàn)象，使試驗(yàn)電路自動(dòng)脫開(kāi)，從而使電極間不再有電壓輸出。那么，問(wèn)題在于：標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)期間不應(yīng)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，發(fā)生跳閘是否就是出現(xiàn)了擊穿現(xiàn)象？如果不是，是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求？解答如上疑問(wèn)，首先應(yīng)了解什么是擊穿。擊穿是指在電場(chǎng)作用下絕緣物內(nèi)部產(chǎn)生破壞性的放電，絕緣電阻下降，電流增大，并產(chǎn)生破壞和穿孔的現(xiàn)象。當(dāng)擊穿發(fā)生時(shí)，由于絕緣電阻的變化，電流和電壓則呈現(xiàn)出非線性變化的現(xiàn)象，而且在這種變化中，電流的增速遠(yuǎn)大于電壓的增速。擊穿其實(shí)就是一種在絕緣體內(nèi)發(fā)生破壞性放電的情況。絕緣的擊穿受絕緣體材質(zhì)、狀態(tài)、環(huán)境溫濕度等多種因素的影響。顯然，擊穿和漏電流導(dǎo)致的跳閘沒(méi)有直接的關(guān)系。即使試驗(yàn)期間發(fā)生了由于漏電流值超過(guò)了跳閘電流設(shè)定值而導(dǎo)致試驗(yàn)電路脫開(kāi)，也不意味著絕緣真的被擊穿。但是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的跳閘電流值是試驗(yàn)期間漏電流的上限值，漏電流過(guò)大則表明絕緣是不充分的，存在著安全隱患。因此，出現(xiàn)這種情況時(shí)，視同為擊穿，也不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀容許偏差的問(wèn)題

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀是我國(guó)強(qiáng)制性檢定的測(cè)量裝置，根據(jù)其檢定規(guī)程的要求，其準(zhǔn)確度等級(jí)為5級(jí)，表明最大允許誤差為5%。生產(chǎn)企業(yè)用于生產(chǎn)過(guò)程檢驗(yàn)的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀都要經(jīng)過(guò)強(qiáng)制性檢定，檢定部門(mén)對(duì)于滿足檢定規(guī)程要求的試驗(yàn)儀頒發(fā)檢定證書(shū)。那么滿足檢定規(guī)程的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀是否符合家電產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB4706.1中電氣強(qiáng)度測(cè)試的要求呢？問(wèn)題的關(guān)鍵在于5%的偏差是否滿足GB4706.1的標(biāo)準(zhǔn)要求。GB4706.1標(biāo)準(zhǔn)中13.3引用的GB/T17627.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值與測(cè)量到的試驗(yàn)電壓值之間允許有±3%的偏差。如此，對(duì)于滿足準(zhǔn)確度5級(jí)檢定規(guī)程的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀還需做進(jìn)一步判斷，看其是否滿足±3%的偏差要求。只有滿足電壓規(guī)定值與測(cè)量值之間偏差在±3%的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀才滿足GB4706.1中電氣強(qiáng)度測(cè)試的要求。

1.3常用工廠出廠檢驗(yàn)方法與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)方法的差異

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是涉電產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)出廠檢驗(yàn)的常規(guī)基本檢驗(yàn)項(xiàng)目，只不過(guò)出廠檢驗(yàn)的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法存在著較大不同。第一，試驗(yàn)電壓值可能不一樣，出廠檢驗(yàn)的試驗(yàn)電壓通常大于或等于標(biāo)準(zhǔn)電壓；第二，試驗(yàn)中設(shè)定的跳閘電流不一樣，出廠檢驗(yàn)時(shí)的跳閘電流會(huì)設(shè)定得較低，常見(jiàn)的出廠檢驗(yàn)的跳閘電流為5mA；第三，承受電壓時(shí)間不一樣，出廠檢驗(yàn)通常采用1s，而標(biāo)準(zhǔn)一般要求1min；第四，試驗(yàn)部位不同，出廠檢驗(yàn)根據(jù)生產(chǎn)的需要一般只對(duì)產(chǎn)品的表面進(jìn)行測(cè)試，而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需要對(duì)器具的整個(gè)絕緣系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。出廠檢驗(yàn)的主要作用是在生產(chǎn)線上快速地篩選出可能因品質(zhì)或裝配引起的質(zhì)量不過(guò)關(guān)的產(chǎn)品，是從產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制角度出發(fā)的，然而長(zhǎng)時(shí)間對(duì)絕緣施加高電壓對(duì)絕緣本身是一種傷害。因此在生產(chǎn)線上需要采用一種快速等效的方式進(jìn)行。而產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是一種從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)等全面分析質(zhì)量出發(fā)的要求。因此，電氣強(qiáng)度的出廠檢驗(yàn)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定方法會(huì)有差異，千萬(wàn)不能混為一談，要注意不能簡(jiǎn)單地將出廠檢驗(yàn)的方法作為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定方法來(lái)使用。

1.4絕緣電阻值≠電氣強(qiáng)度電壓÷漏電流

大多數(shù)涉電產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中都有絕緣電阻測(cè)量的要求，在一些標(biāo)準(zhǔn)中我們發(fā)現(xiàn)絕緣電阻的測(cè)量是通過(guò)在電氣強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)用電壓除以漏電流的方式而計(jì)算得出的。不可否認(rèn)電氣強(qiáng)度電壓與漏電流之間確實(shí)受到絕緣體的電阻因素影響，但是絕緣電阻的測(cè)量不應(yīng)該簡(jiǎn)單利用電氣強(qiáng)度試驗(yàn)而得出。電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是一種高電壓的試驗(yàn)，在高電壓電場(chǎng)下，即使絕緣沒(méi)有被擊穿，也可能會(huì)發(fā)生部分放電的損壞情況，所以利用電氣強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)量絕緣電阻的方式并不合理。另外絕緣電阻受到材料、溫度、濕度、污損等各種因素的影響，利用高壓電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生較高的電流，從而導(dǎo)致各種因素的影響加大（如絕緣表面溫度增加），不利于絕緣電阻的測(cè)試。

2試驗(yàn)誤判原因

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)使用耐壓儀，施加試驗(yàn)電壓在絕緣端間，同時(shí)監(jiān)測(cè)回路電流。當(dāng)回路電流增大并超過(guò)設(shè)定閾值后，耐壓儀報(bào)警表示絕緣擊穿。因此，耐壓儀性能高低和檢測(cè)員經(jīng)驗(yàn)多寡，將影響試驗(yàn)結(jié)果判定。以下介紹幾種常見(jiàn)的試驗(yàn)誤判案例。

誤判案例1：二次/多次試驗(yàn)

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是一種高壓試驗(yàn)，對(duì)絕緣有損傷。如果使用過(guò)高電壓試驗(yàn)后，再降低到正確電壓考核，即使二次試驗(yàn)結(jié)果失敗也不可以進(jìn)行判定。因?yàn)榻^緣已經(jīng)受損，不可以繼續(xù)考核，應(yīng)當(dāng)更換全新設(shè)備重新試驗(yàn)。

誤判案例2：報(bào)警閾值過(guò)小

電流不受控地急劇增加是判定電氣強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵指標(biāo)，而不是單純依賴耐壓儀的報(bào)警提示。假設(shè)耐壓儀設(shè)定閾值是10mA，試驗(yàn)中回路電流高于10mA時(shí)耐壓儀報(bào)警，此時(shí)不能盲目地判定。應(yīng)該考慮提高閾值，象提高到50mA或更高進(jìn)行試驗(yàn)，觀察回路電流是否會(huì)不受控地增加。設(shè)備內(nèi)如有大量電容，其產(chǎn)生的高漏電流可能會(huì)觸發(fā)交流電壓試驗(yàn)閾值報(bào)警，如果能夠確認(rèn)是電容影響，允許更換直流電壓試驗(yàn)。

誤判案例3：放電保護(hù)器件響應(yīng)

防雷保護(hù)等壓敏器件在進(jìn)行電氣強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)主動(dòng)短路放電，使設(shè)備后級(jí)電路不受過(guò)壓沖擊。由于短路放電現(xiàn)象與電擊穿非常相似，容易誤判。當(dāng)遇到擊穿電壓始終是固定數(shù)值時(shí)（壓敏器件響應(yīng)電壓是定值），應(yīng)引起注意，拆機(jī)檢查是否有壓敏器件，如有則開(kāi)路它們?cè)龠M(jìn)行試驗(yàn)。

誤判案例4：耐壓儀輸出容量不足導(dǎo)致回路電流小，無(wú)法達(dá)到報(bào)警閾值，容易誤判。因此，許多電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了耐壓儀短路輸出電流至少要達(dá)到200mA，保證其輸出容量足夠進(jìn)行試驗(yàn)。

結(jié)語(yǔ)

由于一些絕緣性不好的電子產(chǎn)品容易危及到用戶人身財(cái)產(chǎn)安全，因此，電氣強(qiáng)度檢測(cè)人員必須全面掌握電氣強(qiáng)度實(shí)際試驗(yàn)中設(shè)備與試驗(yàn)要求，才可以有效考核電子產(chǎn)品絕緣的性能，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，為用戶人身財(cái)產(chǎn)安全提供有效的保障。

絕緣材料電氣介電強(qiáng)度/耐電壓試驗(yàn)儀——材料擊穿強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

1 、了解測(cè)定高分子材料擊穿強(qiáng)度的基本原理

2 、掌握高分子材料材料的擊穿強(qiáng)度的測(cè)定方法

二、實(shí)驗(yàn)原理

本方法是用連續(xù)均勻升壓或逐級(jí)升壓的方法，對(duì)試樣施加交流電壓，直至擊穿，測(cè) 出擊穿電壓（Ub ，KV），計(jì)算試樣的擊穿強(qiáng)度（Eb ，KV/mm）。用迅速升壓的方法，將 電壓升到規(guī)定的值，保持一定時(shí)間試樣不擊穿，記錄電壓值和時(shí)間，即為此試樣的耐電 壓值，以千伏和分伏表示。

本方法適用于固體電工絕緣材料如絕緣漆、樹(shù)脂和漆、浸漬纖維制品、層壓制品、 云母及其制品、塑料、薄膜復(fù)合制品、陶瓷和玻璃等在工頻電壓下?lián)舸╇妷骸舸?qiáng)度 和耐壓測(cè)試。對(duì)有些絕緣材料如橡膠及橡膠制品，薄膜等的上述性能實(shí)驗(yàn)，可按有關(guān)標(biāo) 準(zhǔn)或參考本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

三、實(shí)驗(yàn)用原材料

HDPE    圓形試樣  d=100mm   t=3mm

四、試驗(yàn)設(shè)備

    ZJC-100E電壓擊穿試驗(yàn)儀 GB1408  北京智德創(chuàng)新儀器設(shè)備有限公司

五、實(shí)驗(yàn)條件及操作

1 、條件

升壓速度：2.0KV/S

2 、操作

①選擇表面平整、均勻、無(wú)裂紋、氣泡和機(jī)械雜質(zhì)等缺陷的試樣 5 個(gè)。

②在選擇好的試樣上進(jìn)行編號(hào)。

③打開(kāi)儀器，放上試樣，然后開(kāi)始升壓。第一級(jí)加電壓值為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定擊穿電壓的 50%， 保持 1min，以后每級(jí)升壓后保持 1min，直至擊穿，級(jí)間升壓時(shí)間不超過(guò) 10s ，升壓時(shí)間在 1min 內(nèi)，每級(jí)電壓值采用 2.0KV/s 。如果擊穿發(fā)生在升壓過(guò)程中，則以擊穿 開(kāi)始前開(kāi)始升壓的那一級(jí)電壓作為擊穿值，如果擊穿發(fā)生在保持不變的電壓級(jí)上， 則以該級(jí)電壓作為擊穿電壓。

④重復(fù)以上步驟，完成剩余試樣的測(cè)試。

⑤完成實(shí)驗(yàn)，清理實(shí)驗(yàn)室。

擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度

一般外電場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電介質(zhì)只被極化，不影響其絕緣性能。

當(dāng)其處在很強(qiáng)的外電場(chǎng)中時(shí)，電介質(zhì)分子的正負(fù)電荷中心被拉開(kāi)，甚至脫離約束而成為自由電荷，電介質(zhì)變?yōu)閷?dǎo)電材料。當(dāng)施加在電介質(zhì)上的電壓增大到一定值時(shí)，使電介質(zhì)失去絕緣性的現(xiàn)象稱為擊穿(breakdown)。

外加電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)某一臨界值時(shí)，介質(zhì)由介電狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)的現(xiàn)象。

電介質(zhì)擊穿形式分類

①熱擊穿

②電擊穿：不均勻介質(zhì)中的電壓分配、內(nèi)電離、外表放電和邊緣擊穿

③電化學(xué)擊穿