耐壓測(cè)試,俗稱Hi-pot測(cè)試,在標(biāo)準(zhǔn)中有時(shí)稱為電氣強(qiáng)度測(cè)試,是通過(guò)對(duì)設(shè)備施加一個(gè)高于其額定值的電壓,并維持一定時(shí)間來(lái)判定設(shè)備的絕緣材料和空間距離是否符合要求的測(cè)試。
耐壓測(cè)試的意義
正常情況下,電力系統(tǒng)中的電壓波形是正弦波。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中由于雷擊、操作故障或電氣設(shè)備的參數(shù)配合不當(dāng)?shù)仍颍斐上到y(tǒng)中某些部分的電壓突然升高,大大超過(guò)其額定電壓,這就是過(guò)電壓。
過(guò)電壓按其發(fā)生的原因可分為兩大類:一類是由于直接雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過(guò)電壓,稱為外部過(guò)電壓;另一類是由電力系統(tǒng)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換或參數(shù)變化引起的,例如切合空載線路、切斷空載變壓器、系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生單相弧光接地等,稱為內(nèi)部過(guò)電壓。
內(nèi)部過(guò)電壓是確定電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備正常絕緣水平的主要依據(jù),也就是說(shuō),產(chǎn)品的絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不但要考慮額定電壓,而且要考慮產(chǎn)品使用環(huán)境的內(nèi)部過(guò)電壓。耐壓測(cè)試就是檢測(cè)產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)是否能夠承受電力系統(tǒng)的內(nèi)部過(guò)電壓。
測(cè)試點(diǎn)和測(cè)試電壓值
測(cè)試點(diǎn)和測(cè)試電壓值依據(jù)具體產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。不同地區(qū)由于工業(yè)額定電壓的差異,核算出來(lái)的耐壓值也會(huì)有差異。中國(guó)的國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),基本由IEC標(biāo)準(zhǔn)翻譯而來(lái)。下面圖標(biāo)是GB 7000.1-2007對(duì)耐壓的要求:
對(duì)于非SELV產(chǎn)品,I類燈具和II類燈具有著較大的耐壓值差異,分別為2U+1000和4U加2750V。按照中國(guó)的額度電壓220V算,I類燈具耐壓要求為1440V,II類為3630V,II類是I類的兩倍有余。因此,在燈具設(shè)計(jì)時(shí),我們可以盡可能地采用I類設(shè)計(jì),這樣可以大大降低對(duì)于產(chǎn)品絕緣能力的要求。
直流耐壓測(cè)試和交流工頻耐壓測(cè)試的區(qū)別
耐壓測(cè)試有兩種方式:一種是交流工頻耐壓測(cè)試, 另一種是直流耐壓測(cè)試。絕緣材料的特性決定了交流和直流電壓的擊穿機(jī)理不同,大多數(shù)絕緣材料和系統(tǒng)都包含了一系列不同的介質(zhì),當(dāng)對(duì)之施加交流試驗(yàn)電壓時(shí),電壓將按材料的介電常數(shù)和尺寸等參數(shù)的比例來(lái)分配電壓。
而直流電壓只按材料的電阻的比例來(lái)分配電壓。原本絕緣的介質(zhì),在電容效應(yīng)下,將擁有一個(gè)更小的阻值。因此在同等耐壓值情況下,交流耐壓將得到一個(gè)更大的漏電流。
所以,我們認(rèn)為交流耐壓測(cè)試比直流耐壓測(cè)試更加嚴(yán)格。實(shí)際操作中,在進(jìn)行耐壓測(cè)試時(shí),如果要使用直流做耐壓測(cè)試時(shí),試驗(yàn)電壓要求比交流工頻的試驗(yàn)電壓高。
一般直流耐壓測(cè)試的試驗(yàn)電壓是通過(guò)把交流試驗(yàn)電壓的有效值乘以一個(gè)常數(shù)K。由于日常生活著,我們大多數(shù)采用工頻的交流電,因而采用交流電壓耐壓測(cè)試,擁有更加通用性的測(cè)試意義。
形式試驗(yàn)和工廠測(cè)試
形式測(cè)試是用來(lái)判斷產(chǎn)品的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合實(shí)際使用,通常是在溫升測(cè)試、潮態(tài)測(cè)試、異常測(cè)試和其它的一些測(cè)試后立即進(jìn)行,一般是對(duì)產(chǎn)品施加試驗(yàn)電壓一分鐘。
工廠測(cè)試是檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)缺陷,不是檢測(cè)絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理,通常是在產(chǎn)品完成后準(zhǔn)備包裝前進(jìn)行的。產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)的缺陷通常會(huì)有如下的情況:鋒利的部件損傷了電線絕緣層;
連接線-地間或初級(jí)-次級(jí)間的電子元器件短路;電線的焊接點(diǎn)焊得不好或脫落;爬電距離減少;變壓器內(nèi)的絕緣損壞等。為了適應(yīng)大批量生產(chǎn),工廠測(cè)試還可以將試驗(yàn)電壓值提高20%,試驗(yàn)時(shí)間由1分鐘縮短到1秒鐘。
1、漏電流的設(shè)定
這里的漏電流專指耐壓測(cè)試中產(chǎn)生的漏電流,為我們?cè)跍y(cè)試中設(shè)定的報(bào)警閥值。人體對(duì)于電流的反應(yīng)情況有:感知電流:男1.1mA,女0.7mA;擺脫電流:男9mA,女6mA (概率99.5%);致命電流(室顫電流):50mA(電流持續(xù)時(shí)間超過(guò)心跳周期),500mA(電流持續(xù)時(shí)間在0.1秒以內(nèi))。
當(dāng)流過(guò)人體的電流超過(guò)10mA,人就有觸電的危險(xiǎn)。故一般情況下,型式試驗(yàn)的漏電流標(biāo)準(zhǔn)定義為5mA。GB 7000.1中,型式試驗(yàn)部分并沒(méi)有明確規(guī)定耐壓測(cè)試中的漏電流,而在附錄的工廠型式測(cè)試中,明確規(guī)定了該值的大小。
2、耐壓測(cè)試和擊穿測(cè)試
標(biāo)準(zhǔn)會(huì)指定測(cè)試時(shí)的具體電壓數(shù)值。經(jīng)過(guò)耐壓測(cè)試只能說(shuō)明產(chǎn)品的絕緣結(jié)構(gòu)能承受該試驗(yàn)電壓,不能說(shuō)明產(chǎn)品的絕緣結(jié)構(gòu)究竟能承受多高的電壓。如果進(jìn)行絕緣材料的應(yīng)用研究和電器設(shè)備的設(shè)計(jì),需要測(cè)定絕緣強(qiáng)度時(shí),就要進(jìn)行擊穿測(cè)試。擊穿測(cè)試就是測(cè)試電介質(zhì)被擊穿時(shí)的電壓。
當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)某一極限時(shí),通過(guò)介質(zhì)的電流與施加于介質(zhì)的電壓關(guān)系就不符合歐姆定律,而是突然增加。這時(shí)絕緣材料被破壞而失去絕緣性能。對(duì)于電氣產(chǎn)品,如果其絕緣發(fā)生擊穿,它就失去了運(yùn)行使用功能。
部分客戶驗(yàn)貨時(shí)要求按照型式測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),做一分鐘測(cè)試,這對(duì)產(chǎn)品“百害無(wú)一益”:第一、可能降低產(chǎn)品的合格率;第二、雖然通過(guò)測(cè)試,可能損害部分絕緣結(jié)構(gòu),使產(chǎn)品安全性降低;第三、可能損壞一些元器件,使產(chǎn)品的質(zhì)量降低,壽命減短。
耐壓測(cè)試通過(guò),不代表燈具完好無(wú)損。很多情況下,LED燈珠可以通過(guò)耐壓型式測(cè)試,但是會(huì)造成燈具的延滅,實(shí)際卻會(huì)因?yàn)檠訙缍蟠罂s減燈具的壽命。
3、測(cè)試方法
典型的耐壓測(cè)試方法:
1、檢查確認(rèn)耐壓測(cè)試儀的主電源開(kāi)關(guān)是否處于“關(guān)”的位置;
2、除非儀器的特殊設(shè)計(jì)外,所有不帶電金屬部分必須可靠接地;
3、把受測(cè)設(shè)備的所有電源輸入端的電線或端子連接起來(lái);
4、合上受測(cè)設(shè)備的所有電源開(kāi)關(guān)、繼電器等;
5、把耐壓測(cè)試儀的測(cè)試電壓調(diào)為零;
6、把耐壓測(cè)試儀的高電壓輸出線(通常為紅色)連接到受測(cè)設(shè)備的電源輸入端;
7、把耐壓測(cè)試儀的回路接地線(通常為黑色)連接到受測(cè)設(shè)備的可觸及不帶電金屬部分;
8、把耐壓測(cè)試儀的主電源開(kāi)關(guān)閉合,緩慢升高儀器的次級(jí)電壓到要求值,一般升壓速度不超過(guò)500 V/sec的速度;
9、在指定的時(shí)間內(nèi)維持這個(gè)測(cè)試電壓;
10、把測(cè)試電壓緩慢降下來(lái);
11、斷開(kāi)耐壓測(cè)試儀主電源開(kāi)關(guān)。先斷開(kāi)耐壓測(cè)試儀高電壓輸出線,再斷開(kāi)耐壓測(cè)試儀回路接地線。
下列情況表示受測(cè)設(shè)備不通過(guò)測(cè)試:
1、當(dāng)出現(xiàn)測(cè)試電壓不能升到指定電壓值或電壓反而下降時(shí);
2、耐壓測(cè)試儀出現(xiàn)警告信號(hào)時(shí)。
需要注意的是,由于耐壓測(cè)試中存在對(duì)人身產(chǎn)生危險(xiǎn)的高電壓,進(jìn)行測(cè)試時(shí)必須特別小心。
需特別注意的事項(xiàng):
1、必須規(guī)定只有經(jīng)過(guò)訓(xùn)練和授權(quán)的人員才可以進(jìn)入測(cè)試區(qū)域操作儀器;
2、必須在測(cè)試區(qū)域周圍安放固定的、明顯的警告標(biāo)語(yǔ),防止其他人員進(jìn)入危險(xiǎn)地帶;
3、 當(dāng)進(jìn)行測(cè)試時(shí),包括操作人員在內(nèi)的所有人員必須遠(yuǎn)離測(cè)試儀器和受測(cè)設(shè)備;
4、 測(cè)試儀器啟動(dòng)時(shí),千萬(wàn)不要觸及其輸出線。
常見(jiàn)改善耐壓能力方式
添加隔離變壓器,通過(guò)變壓器有效減少次級(jí)線路承受的耐壓值;
增加絕緣介質(zhì)強(qiáng)度,如打膠,添加絕緣墊片;
改善線路板耐壓能力:a、選用介電層耐壓能力高的線路板;
b、增加線路板爬電距離。
作為燈珠排布所在的線路板,爬電距離與布線空間是相互矛盾的。為增加爬電距離,只能盡可能地壓縮布線空間。盡量避免使用尖銳物件,以減少其劃破絕緣物質(zhì),或者因尖端放電導(dǎo)致的耐壓擊穿。如盡量減少采用自攻螺絲;線路板設(shè)計(jì)時(shí),直角位處適當(dāng)敷銅,做過(guò)度處理等。
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