淺談電氣強度試驗的常見問題和誤解

顧航 黎烽 童朱玨

1.浙江方圓檢測集團股份有限公司 浙江杭州 310018；2.方圓標志認證集團浙江有限公司 浙江杭州 310013

1 引言

電氣強度試驗是電氣安全領域一項最為基本且十分重要的試驗項目，它主要檢驗涉電產(chǎn)品中對電的防護和隔離的絕緣性能。筆者在長期的工作實踐中發(fā)現(xiàn)，行業(yè)中許多從業(yè)人員對電氣強度試驗的相關概念、要求存在誤解和疑問，同時還有一些行業(yè)標準中也存在著明顯的概念性錯誤。因此，筆者對電氣強度試驗中的常見問題和誤解進行梳理，希望能對行業(yè)從業(yè)人員有所幫助。

由于涉電產(chǎn)品品類眾多，涉及工業(yè)用、工程用設備，民用產(chǎn)品等；按電壓強度劃分則包括中高壓、低壓、特低電壓等產(chǎn)品品類，在不同類別的涉電產(chǎn)品中存在不同的檢測方法和要求。為了更好地說明電氣強度試驗的相關問題和概念，本文主要以家電器產(chǎn)品為例來進行闡述，主要涉及標準為GB 4706.1、GB/T 17627.1以及IEC 61180。

2 電氣強度試驗中的常見問題和誤解分析

2.1 電氣強度試驗的對象是絕緣而不是器具本身

經(jīng)常碰到有些人會問這樣的問題：I類器具電氣強度試驗用多大電壓測試？II類器具需要用多大電壓測試？在有些涉電產(chǎn)品的標準中，也經(jīng)?？梢钥吹竭@樣的表述：I類器具電氣強度試驗的試驗電壓1000 V，II類器具電氣強度試驗的試驗電壓3000 V。

顯然，這是把試驗的對象搞錯了。電氣強度試驗是用來表征絕緣性能的試驗，它的對象應該是絕緣而不是器具。在GB 4706.1標準中，I類電器其電擊防護不僅依靠基本絕緣，而且包括一個附加安全防護措施的器具，并且這個附加安全防護措施指的就是接地措施。也就是說，在有接地保護的情況下，防護絕緣需要滿足基本絕緣的要求。II類電器是指其電擊防護不僅依靠基本絕緣，而且還需提供如雙重絕緣或加強絕緣那樣的附加安全防護措施的器具，它并不存在接地保護措施。此時，滿足II類電器電擊防護的絕緣需要滿足雙重絕緣（由基本絕緣和附件絕緣組成）或者加強絕緣的要求。然而在我們對器具防護進行進一步分析后會發(fā)現(xiàn)，很多I類電器的局部是采用II類結構的方式進行防護的，也就是說，器具的某一部分是采用雙重絕緣或者加強絕緣的方式防護的，此時電氣強度試驗也應針對雙重絕緣或加強絕緣的要求來進行。顯然這并不是簡單的按照器具的防護類型來進行分類。當然，對于0類、0I類或者III類器具而言，其電氣強度試驗也是依據(jù)器具電擊防護中絕緣設置的需要來進行的。

2.2 超過跳閘電流（GB/T 17627.1標準中稱為脫扣電流）不意味著擊穿

電氣強度試驗過程中通常依據(jù)執(zhí)行標準，需要在試驗儀上設定跳閘電流值，常見的跳閘電流值為10 mA、100 mA。跳閘電流主要用于防止試驗過程中產(chǎn)生過大的漏電流而產(chǎn)生破壞性危險，當漏電流值超過設定值時，試驗儀就會發(fā)生跳閘現(xiàn)象，使試驗電路自動脫開，從而使電極間不再有電壓輸出。那么，問題在于：標準要求試驗期間不應出現(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，是否滿足標準要求？

解答如上疑問，首先應了解什么是擊穿。擊穿是指在電場作用下絕緣物內(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。當擊穿發(fā)生時，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，電流的增速遠大于電壓的增速。擊穿其實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、狀態(tài)、環(huán)境溫濕度等多種因素的影響。

顯然，擊穿和漏電流導致的跳閘沒有直接的關系。即使試驗期間發(fā)生了由于漏電流值超過了跳閘電流設定值而導致試驗電路脫開，也不意味著絕緣真的被擊穿。但是標準規(guī)定的跳閘電流值是試驗期間漏電流的上限值，漏電流過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，視同為擊穿，也不能滿足標準要求。

2.3 絕緣電阻值≠電氣強度電壓÷漏電流

大多數(shù)涉電產(chǎn)品標準中都有絕緣電阻測量的要求，在一些標準中我們發(fā)現(xiàn)絕緣電阻的測量是通過在電氣強度試驗時用電壓除以漏電流的方式而計算得出的。不可否認電氣強度電壓與漏電流之間確實受到絕緣體的電阻因素影響，但是絕緣電阻的測量不應該簡單利用電氣強度試驗而得出。

電氣強度試驗是一種高電壓的試驗，在高電壓電場下，即使絕緣沒有被擊穿，也可能會發(fā)生部分放電的損壞情況，所以利用電氣強度試驗測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，利用高壓電場會產(chǎn)生較高的電流，從而導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試。

表1 絕緣電阻常見試驗電壓

絕緣電阻是指絕緣物在規(guī)定條件下的直流電阻。其值是通過在絕緣的兩側施加規(guī)定的直流電，利用測得的漏電流計算而得。常見的試驗電壓見表1所示。

2.4 常用工廠出廠檢驗方法與產(chǎn)品標準方法的差異

電氣強度試驗是涉電產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)出廠檢驗的常規(guī)基本檢驗項目，只不過出廠檢驗的電氣強度試驗與產(chǎn)品標準規(guī)定的試驗方法存在著較大不同。第一，試驗電壓值可能不一樣，出廠檢驗的試驗電壓通常大于或等于標準電壓；第二，試驗中設定的跳閘電流不一樣，出廠檢驗時的跳閘電流會設定得較低，常見的出廠檢驗的跳閘電流為5 mA；第三，承受電壓時間不一樣，出廠檢驗通常采用1 s，而標準一般要求1 min；第四，試驗部位不同，出廠檢驗根據(jù)生產(chǎn)的需要一般只對產(chǎn)品的表面進行測試，而標準規(guī)定需要對器具的整個絕緣系統(tǒng)進行測試。

出廠檢驗的主要作用是在生產(chǎn)線上快速地篩選出可能因品質或裝配引起的質量不過關的產(chǎn)品，是從產(chǎn)品生產(chǎn)過程質量控制角度出發(fā)的，然而長時間對絕緣施加高電壓對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行。而產(chǎn)品標準中的電氣強度試驗是一種從產(chǎn)品設計、結構等全面分析質量出發(fā)的要求。

因此，電氣強度的出廠檢驗與產(chǎn)品標準規(guī)定方法會有差異，千萬不能混為一談，要注意不能簡單地將出廠檢驗的方法作為產(chǎn)品標準的規(guī)定方法來使用。

2.5 如何正確的調(diào)整試驗過程中的電壓

在電氣強度試驗過程中，通常標準要求初始電壓不應超過目標值的一半，然后提升電壓至目標值。那么應以何種速度提升電壓值更合適呢？這里的關鍵問題在于：電壓提升速度過快很容易造成過電壓的情況；電壓提升速度過慢就會導致絕緣承受高電壓的時間過長。

在國家標準GB/T 17627.1-1998中對電壓的提升做出了相關的規(guī)定，當電壓到達目標值的75%后，以每秒5%的速率升壓。此標準的替代標準GB/T 17627-2019已在2020年7月1日執(zhí)行，新標準等效采用IEC 61180：2016的標準，規(guī)定電壓從0 V提升到試驗電壓值應該不超過5 s。

另外，介于電氣強度試驗對絕緣的破壞性，在試驗期間應盡量避免重復試驗對絕緣產(chǎn)生不良影響。

2.6 電氣強度試驗儀容許偏差的問題

電氣強度試驗儀是我國強制性檢定的測量裝置，根據(jù)其檢定規(guī)程的要求，其準確度等級為5級，表明最大允許誤差為5%。生產(chǎn)企業(yè)用于生產(chǎn)過程檢驗的電氣強度試驗儀都要經(jīng)過強制性檢定，檢定部門對于滿足檢定規(guī)程要求的試驗儀頒發(fā)檢定證書。那么滿足檢定規(guī)程的電氣強度試驗儀是否符合家電產(chǎn)品標準GB 4706.1中電氣強度測試的要求呢？

問題的關鍵在于5%的偏差是否滿足GB 4706.1的標準要求。GB 4706.1標準中13.3引用的GB/T 17627.1標準規(guī)定，在產(chǎn)品標準中的規(guī)定值與測量到的試驗電壓值之間允許有±3%的偏差。如此，對于滿足準確度5級檢定規(guī)程的電氣強度試驗儀還需做進一步判斷，看其是否滿足±3%的偏差要求。只有滿足電壓規(guī)定值與測量值之間偏差在±3%的電氣強度試驗儀才滿足GB 4706.1中電氣強度測試的要求。

3 結術語

綜上所述，電氣強度試驗作為電氣安全的基礎性試驗，行業(yè)從業(yè)人員不僅要掌握試驗的操作方法，還應更好地了解電氣強度試驗的目的、原理以及支撐性相關文件的要求，這樣才能真正掌握電氣強度試驗的要求，遇到問題也會有更合理的解決方法。