濕熱試驗周期數(shù)對檢驗絕緣電阻誤差探討

趙建新 寧夏計量質量檢驗檢測研究院

1 引言

在大多數(shù)炎熱條件下，絕緣電阻退化是由于絕緣材料吸附外界的水蒸氣和水膜，發(fā)生了化學反應產生了電流的變化。同時在潮濕和電應力的共同作用下，會引起電化學反應或金屬腐蝕，導致了絕緣設備的電阻減小，甚至出現(xiàn)了漏電現(xiàn)象，嚴重時可能出現(xiàn)擊穿、電路損壞等重大安全問題。工作人員設計濕熱實驗周期時，可以通過模擬實際情況中的外界條件，提高電子元件材料在惡劣環(huán)境下的應變能力，以增強電子產品的耐受力。

2 電子產品絕緣電阻檢驗的必要性

電子產品性能的發(fā)揮依賴于電子設備中各個元件的配合，如果電子產品中的各個元件都可以正常運轉，那就可以保證電子產品正常工作，但是當電子產品各個元件之間存在運行故障時，那就可能會導致電子產品性能的下降。而電子產品中的絕緣電阻是保證各個元件正常運轉的一個重要部件，其是電氣設備和電氣線路最基本的絕緣指標，對于低壓電氣裝置的交接試驗，常溫下電動機、配電設備和配電線路的絕緣電阻不應低于0.5MΩ。低壓電器及其連接電纜和二次回路的絕緣電阻一般不應低于1MΩ；在比較潮濕的環(huán)境不應低于0.5MΩ；二次回路小母線的絕緣電阻不應低于10MΩ。I類手持電動工具的絕緣電阻不應低于2MΩ，如果電子產品的絕緣電阻在檢測中出現(xiàn)了電阻值低于規(guī)定值得現(xiàn)象，就會降低電子產品的運轉性能。而在當前電子產品生產運輸使用過程中一旦出現(xiàn)產品絕緣電阻性能不合格的情況那就會產生六大類有毒物質，即鉛Pb，鎘Cd，汞Hg，六價鉻Cr6+，多溴聯(lián)苯PBB和多溴二苯醚PBDE，這些有毒物質都會對人體、環(huán)境以及電子產品的性能產生影響。以鉛對環(huán)境的影響為例來講，鉛作為重金屬物質，其如果揮發(fā)到空氣中就會與潮濕空氣相結合，形成酸雨對環(huán)境產生影響。并且鉛由于其特殊的性質即使長期存在于土壤中也不會對分解。因此在電子產品生產運用中對其進行電阻檢驗是十分有必要的。

3 檢驗項目分析

3.1 項目檢測方法標準的確定

在恒定濕熱環(huán)境中實驗人員應當保證整個實驗檢測都是在（40±2）℃的溫度以及（93±3）%RH的相對濕度環(huán)境內進行，而且應當保證實驗時間要達到96h。在這種實驗結束后，檢測人員需要對設備進行工頻耐壓實驗，其中檢驗中所施加的電壓需要滿足2U+1000V、時間5s的標準。如果在這種實驗中不閃爍無擊穿，那實驗設備的絕緣電阻就符合要求。但對于處于交變濕熱實驗中的設備來講，檢驗人員應當保證高溫溫度為40℃、周期數(shù)為6天的實驗環(huán)境。

3.2 產品標準的規(guī)定以及相應指標

對于恒定濕熱環(huán)境中的電子產品來講，其在經過特點環(huán)境的處理后檢測應當滿足經過30min～60min,施加500V直流電壓5s后依次測量各部位的絕緣電阻，應符合不小于2MΩ～5MΩ的要求；再進行耐壓試驗，對樣品施加2kV～2.5kV試驗電壓1min，應滿足不閃爍無擊穿的要求。而對于交變濕熱環(huán)境來講，其應當在實驗檢定過程中滿足在結束前1h～2h，按2Ue值不小于1000V，進行1min的工頻耐壓試驗，應無絕緣擊穿閃絡現(xiàn)象的要求標準。

4 降低檢驗絕緣電阻誤差的主要措施

濕熱試驗室檢驗是電阻產品質量的一項重要手段，在產品的設計定型驗收時都起到了重要作用。電子產品需要多項實驗，其周期長，成本高，涉及范圍廣。相關人員要合理設計實驗步驟、嚴格按照國家標準和安全守則，在極端情況下測量真實值，以維持實驗結果的真實性、有效性，按照大數(shù)據對比，提高絕緣電阻的利用率。

4.1 增加中斷測試標準

在濕熱周期性實驗中，經常會遇到電火花或者漏電等原因，相關人員在實驗中要確保安全性原則，在被迫中斷的過程中要按照合理方式進行操作，最大程度上保證實驗結果的準確。如果中斷過程中箱內條件與外界條件一致，且在誤差允許的范圍之內，此時中斷時間也應該作為總時間的一部分。而一旦中斷期間的實驗條件濕熱試驗的條件不符時，應該立刻終止時間，等到重新達到要求的實驗環(huán)境在次實驗，并踢出誤差范圍以外的測試時間，繼續(xù)實驗完成到規(guī)定的實驗時間，經過專業(yè)的技術檢驗對檢查樣品的電阻變化。確定實驗循環(huán)次數(shù)的排列組合，保證濕熱試驗周期數(shù)實驗根據GB/T 2423.4—2008《電工電子產品環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法》推薦的40℃或者50℃進行不同組別的循環(huán)。

例如，設定濕熱試驗周期數(shù)要進行不斷的比較和檢驗，最好包含兩套獨立的CPU系統(tǒng)和AD采樣保護計算，通過邏輯輸出各個環(huán)節(jié)的運送結果。在獨立的環(huán)節(jié)中，任何一個絕緣電阻發(fā)生故障，整個裝置就會閉鎖并報警，避免了引發(fā)更大的事故。同時也要設定合理的濕熱試驗周期保護閾值，簡化保護的整體設定，通過裝置在線調試和是離線整定，實現(xiàn)實時對接，動態(tài)跟蹤，變量開端和恢復，跳閘等各個環(huán)節(jié)，來適應不同電壓的接入功率電流變化，使絕緣電阻的利用區(qū)域更加靈活穩(wěn)定。

4.2 以大數(shù)據的方式進行絕緣檢測

在絕緣抽查時，實驗人員要對絕緣電阻進行相應的絕緣測試，確保在合理周期變化之內絕緣電阻可以具有良好的阻斷性，保證絕緣具有一定的完整性，在一旦出現(xiàn)故障時要對設備維修，利用歐姆表連接儀器分組對其短路區(qū)域進行測量。在測試時及時停電處理，避免設備在實際運轉過程中發(fā)生電故障，并做好相應的平行實驗，保證實驗結果真實可靠。

例如在濕熱試驗周期實驗過程中，要將歐姆表的數(shù)值設置為500V，在此基礎上就地電阻進行測量，連接時間維持在1min以內，數(shù)據穩(wěn)定后讀取并將測試的電阻值記錄到數(shù)據庫中，在對所有的絕緣電阻數(shù)據，測試完畢后，選取電阻值最小的進行重新測試，通過大數(shù)據進行對比查驗，保證每一組數(shù)據的變化在安全的動態(tài)范圍之內。進行電阻的加壓變化，如果絕緣電阻的阻值沒有發(fā)生變化，就說明電阻層情況良好，如果隨著電壓升高電阻值持續(xù)降低，代表絕緣層存在膠皮老化的問題，實驗人員需要馬上上報進行處理，以保證整體設備的安全運行。

4.3 提高絕緣電阻抗逆性

實驗人員要以電子配件的功能為準，盡可能的減少電源接地，減少電線亂接耦合路徑，絕緣電阻串聯(lián)并聯(lián)阻尼裝置，避免大量電磁雜波干擾，選取合理位置安裝并聯(lián)電容，保證絕緣電阻具有一定的抗干擾性。在易產生雜波的部件引入金屬屏蔽外殼或者將干擾信號以熱能電能等形式安全導出，保證電子設備在各種環(huán)境維持穩(wěn)定的抗干擾能力，給與電子設備足夠的散熱空間，防止熱量催化，從而產生更大的電阻干擾能力。有效的降低了由于絕緣電阻短路、斷路導致的電流運行失誤的問題，規(guī)避也許多風險后續(xù)既使電流流出，保護系統(tǒng)能很快感應到流出的電流時，實施馬上封鎖技術。

例如，實驗人員在絕緣電阻系統(tǒng)整改升級時，要加強解決問題的效率，盡量減少整修的絕緣電阻范圍和時間，可以通過增加副線路，修改絕緣電阻的邏輯失誤，重視在檢查維修中質量問題，對待出現(xiàn)故障的線路，及時進行修補，不要等到時態(tài)繼續(xù)惡化。操作人員要正確應用保護系統(tǒng)的操作過程，明確操作步驟，不斷學習系統(tǒng)的理論電力學知識。對于不同類型的絕緣電阻采取特定的管理方法，使其發(fā)揮最大的經濟效益。對待可疑數(shù)據要保持高度的警惕性，不斷轉換思維，學會利用值域和特殊值去快速檢驗其供電過程中發(fā)生的問題。

4.4 合理設置實驗梯度

實驗人員要通過濕熱環(huán)境的周期，確定電子產品在高濕度的條件下運輸儲藏時的適用性，利用吸附和擴散作用的數(shù)值，綜合物質的表面性能，檢驗強度降低幅度及主要機械性。按照國標GB/T 2423.4—2008合理設置溫度梯度，將溫度設置為30℃、40℃，將濕度劃分為85%和95%，按照恒定的濕熱等級，以正交實驗為標準分為四組。在濕熱的環(huán)境下預處理24h，根據具體情況進行后續(xù)實驗的調整，然后將樣品放入到實驗箱內，維持整體電子元件均勻受熱。設置濕度在平衡范圍內變化，以避免冷凝現(xiàn)象的發(fā)生，嚴格按照相應的國家標準，調整箱內溫度達到實驗等級開始計算電子元件的穩(wěn)定維持時間在實驗后應將常溫放置0.5h。

5 總結

恒定濕熱周期對絕緣電阻的有較大的影響，實驗人員應該先減低濕度再降溫避免產生凝露效應，通過樣品的水汽吸附和擴散作用，分析絕緣電阻的失效率。按照統(tǒng)一的參考標準檢驗腐蝕過程中的加速效率，通過安全準則避免實驗過程中出現(xiàn)危險，在保證絕緣電阻質量的同時，提高企業(yè)在生產經營中的經濟效益。