UL認證耐壓測試

1、在CSA UL和lEC標(biāo)準(zhǔn)中，幾乎各種電器安全標(biāo)準(zhǔn)都會要求對產(chǎn)品進行耐壓測試。這就可以看出耐壓測試是電器安全標(biāo)準(zhǔn)的一個重要組成)也就是俗部分。耐壓測試（ Dielectric Voltage Withstand Test稱的高壓測試( High Voltage Test )，通過對設(shè)備施加一個高于其 額定值的電壓并維持一定時間來判定設(shè)備的絕緣材料和空間距離是 否符合要求的測試。本文介紹的美國和加拿大標(biāo)準(zhǔn)的耐壓測試特點， 詳細地敘述了耐壓測試步驟及其指標(biāo)和方法， 以幫助中國企業(yè)制造出 真正符合北美市場標(biāo)準(zhǔn)的電器設(shè)備。為什么要進行耐壓測試？ 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

2、運行中由 于雷擊、操作、 故障或電氣設(shè)備的參數(shù)配合不當(dāng)?shù)仍?，引起系統(tǒng)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(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) 而引起的過電壓， 稱為外部過電壓。 雷電沖擊電流和沖擊電壓的幅值 都很大，而且持續(xù)時間很短，破壞性極大。但由于城鎮(zhèn)及一般工業(yè)企 業(yè)內(nèi)的 310kV 與以下的架空線路， 因受廠房或高大建筑物的屏蔽保 護，所以遭受直接雷擊的概率很小，比較安全。而且這里討論的是民 用電器，不在上述范圍內(nèi)，就不進一步討論。另一類是因為電力系統(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)

3、發(fā)生單相弧光接地等，稱為內(nèi)部過電壓。內(nèi)部過電壓是 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， 產(chǎn)品的絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計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)部過電壓。耐壓測試就是檢測產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)是否能夠承受電力 系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓。測試點和測試電壓值 測試點和測試電壓值依據(jù)具體產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來確定。 美國和加拿大 除了其本身的北美體系的標(biāo)準(zhǔn)以外還有以IEC為基礎(chǔ)的新標(biāo)準(zhǔn)。這里就用“ Motor - Operated Appliances (Household and Commercial)”CAN/CSA-C22.2No.68-92 和“ Portable Electric

4、al Motor-Operatedand Heating Appliances: General Requirements”C22.2 NO.1335.1-93 的標(biāo)準(zhǔn)來介紹美國和加拿大標(biāo)準(zhǔn)的耐壓測試的特點。CAN/CSA-C22.2 No.68-92要求：產(chǎn)品的帶電部分與可能接地的非帶電導(dǎo)電體間須施加適當(dāng)頻率 的交流電壓達 1分鐘。具體測試電壓如下： a 額定電壓為 31250 V 的設(shè)備,測試電壓為 1000 V。b 額定電壓為251600 V的設(shè)備，測試電壓為1000 V +兩倍額定電壓。額定電壓為31250 V,無接地而且可被人體觸及的設(shè)備，測試電壓為 2500 V。d 對于 30伏或

5、以下的低電壓電路,測試電壓為 500 V。雙重絕緣的產(chǎn)品序號測試電壓施加點交流絕緣強度測試電壓（V）1.帶電部件與不可觸及的帶基本絕緣的非帶電導(dǎo)電體之間按上述測試要求。2.不可觸及的帶基本絕緣的非帶電導(dǎo)電體 與可觸及的導(dǎo)電體之間25003.不可觸及的帶基本絕緣的非帶電導(dǎo)電體 與貼在外部非導(dǎo)電體表面上的金屬箔之 間25004.加強絕緣的帶電體與可觸及的非帶電導(dǎo) 電體之間40005.加強絕緣的帶電體與貼在外部非導(dǎo)電體表面上的金屬箔之間4000r6.可觸及的非帶電導(dǎo)電體（或貼在外部非 導(dǎo)電體表面上的金屬箔）與外殼入口處2500電源線的金屬裹層(或與電源線直徑相 等的金屬插桿)之間C 222 No.

6、1335.1-93電壓施加點測試電壓(V)帶變壓器的器具額定功率超過0.5 匹馬力的帶電機器 具額定功率不超過0.5匹馬力的帶電機器具和加熱器具1帶電部分和可觸及 的部分以及在印刷電 路板上靠近的不同極 性的線路1000 V+兩倍額定電壓10002隔離型或自藕型變壓器(a) 次級電壓50050 V1000(b) 次級電壓為51-125 V直流耐壓測試和交流工頻耐壓測試的區(qū)別 耐壓測試有兩種：一種是交流工頻耐壓測試，另一種是直流耐壓測試。由于絕緣材料的特性決定了交流和直流電壓的擊穿機理不同。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)對之施加交流試驗電壓時，電壓將按材料的介電常數(shù)和尺寸等參

7、數(shù)的比例來分配電 壓。而直流電壓只按材料的電阻的比例來分配電壓。而且實際上，絕 緣結(jié)構(gòu)發(fā)生擊穿， 往往是電擊穿， 熱擊穿，放電等多種形式同時存在， 很難截然分開。而交流電壓比直流電壓增加了熱擊穿的可能性。 所以， 我們認為交流耐壓測試比直流耐壓測試更加嚴(yán)格。 實際操作中， 在進 行耐壓測試時， 如果要使用直流做耐壓測試時， 試驗電壓要求比交流 工頻的試驗電壓高。 一般直流耐壓測試的試驗電壓是通過把交流試驗 電壓的有效值乘以一個常數(shù) K。通過對比測試，我們有如下的結(jié)果:電線電纜產(chǎn)品，常數(shù)K選用3；航空工業(yè)，常數(shù)K選用1.6至1.7 ；CSA對民用產(chǎn)品一般使用1.414。形式試驗和工廠測試 形式測

8、試是用來判斷產(chǎn)品的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合實際使用。 通常是 在溫升測試，潮態(tài)測試，異常測試和其它的一些測試后立即進行。一 般是對產(chǎn)品施加試驗電壓一分鐘。工廠測試是檢測生產(chǎn)過程的生產(chǎn)缺陷， 不是檢測絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否 合理。通常是產(chǎn)品完成后準(zhǔn)備包裝前進行的。 產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)的缺陷通 常會有如下的情況: 鋒利的部件損傷了電線絕緣層， 連接線地間或 初級次級間的電子元器件給短路了， 電線的焊接點焊的不好或脫落 了，爬電距離減少了，變壓器內(nèi)的絕緣損壞了等等。為了適應(yīng)大批量 生產(chǎn)，工廠測試還可以將試驗電壓值提高 20，試驗時間由 1 分鐘 縮短到 1 秒鐘。耐壓測試和擊穿測試 標(biāo)準(zhǔn)中會指定測試時的具體電壓數(shù)

9、值。 經(jīng)過耐壓測試只能說明產(chǎn)品的 絕緣結(jié)構(gòu)能承受該試驗電壓， 而不能說明產(chǎn)品的絕緣結(jié)構(gòu)究竟能承受 多高的電壓。 如果在進行絕緣材料的應(yīng)用研究和電器設(shè)備的設(shè)計， 需 要測定絕緣強度時， 就需要進行擊穿測試。 擊穿測試就是測試電介質(zhì) 被擊穿時的電壓。 當(dāng)電場強度超過某一極限時， 通過介質(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。如圖 1 所示。這時絕緣材料被破壞而失去了絕緣性能。 對于一臺電氣產(chǎn)品， 如果其 絕緣發(fā)生了擊穿， 它就失去了運行使用功能。 這結(jié)果與耐壓測試完全 不同。耐壓測試是要通過測試來保證產(chǎn)品沒有缺陷， 能安全正常的工 作。所以，耐壓測試的測試電壓是經(jīng)過實踐證

10、明是安全、可靠、有效 的，應(yīng)該嚴(yán)格按其執(zhí)行。我們到工廠進行工廠審查時，有些工廠為了 顯示其產(chǎn)品的質(zhì)量好把耐壓測試的電壓特別提高， 有的甚至提高到所 要求的兩倍。這樣做是有百害無一益的。因為第一、這樣做有可能降 低了產(chǎn)品的合格率。第二、 雖然通過了測試，有可能損害了一部分絕 緣結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品的安全性降低。第三、有可能損壞一些元器件，使產(chǎn) 品的質(zhì)量降低，壽命減短。經(jīng)常有人提“多大的漏電流就認為是耐壓擊穿了？”的問題。 其實這 個漏電流很難精確確定。 因為當(dāng)高壓施加到產(chǎn)品時， 會在絕緣間產(chǎn)生 一個穩(wěn)定的微小漏電流。由于每種產(chǎn)品復(fù)雜程度和絕緣結(jié)構(gòu)都不同， 這個漏電流會隨之變化。當(dāng)絕緣給擊穿時，這個漏電流

11、將迅速增加。如圖1所示。所以一般情況下，只要將此耐壓測試儀器的過電流繼電 器動作電流（即是漏電流）設(shè)定為比產(chǎn)品正常施加高壓時而產(chǎn)生的漏 電流稍高就行了。請注意，這里的漏電流與泄漏電流測試（ LeakageCurrent Test）中的泄漏電流在本質(zhì)上是一樣的，都是絕緣系統(tǒng)在電壓的作用下產(chǎn)生的極微小的電流。它們的不同之處在于耐壓測試中的 漏電流是在高壓的情況下產(chǎn)生的，而泄漏電流測試中的泄漏電流是在可免除工廠耐壓測試的情況 當(dāng)出現(xiàn)下列情況時，工廠的耐壓測試可以考慮免除:產(chǎn)品的電源輸入是其它產(chǎn)品次級輸出的低壓（ELV或超低電壓（SELV，例如電源或變壓器等。當(dāng)成品要使用另外的電源作為部件，而這個電源

12、是CSA認證的、具有完整的外殼和輸入輸出連接器。由于此電源是CSA認證的,它已經(jīng)經(jīng)過耐壓測試了，所以可以考慮免除整個產(chǎn)品的耐壓測試。 但 必須注意安裝電源前必須檢查它是否有損壞。當(dāng)信號變壓器用在同一電壓的線路中，而且不作為安全器件時，可考慮免除初級到鐵芯間的耐壓測試。測試設(shè)備要求 對600 V以下的產(chǎn)品，美國和加拿大標(biāo)準(zhǔn)中通常會要求耐壓測試儀器的變壓器容量最少為500 VA輸出電流可以達到95 mA帶電部分到地之間的電容值不超過0.1 mF。儀器最少一年計量校正一次。形式測試之前必須進行儀器檢查，工廠測試必須定期檢查儀器，這樣做可 以避免因儀器不正常而誤判或損壞產(chǎn)品。交流耐壓測試儀器一般包括高

13、壓測試變壓器， 調(diào)壓器，電壓測量系統(tǒng) 以及控制和保護裝置等。圖2是手動升壓試驗裝置線路圖，供參考。F面介紹典型的耐壓測試方法:1.檢查確認耐壓測試儀的主電源開關(guān)是處于“關(guān)”的位置2.除非儀器的特殊設(shè)計以外，所有的不帶電金屬部分必須可靠接地3.把受測設(shè)備的所有電源輸入端的電線或端子連接起來4.合上受測設(shè)備的所有電源開關(guān)，繼電器等5.把耐壓測試儀的測試電壓調(diào)為零6.把耐壓測試儀的高電壓輸出線 （通常為紅色） 連接到受測設(shè)備的電源輸入端7.把耐壓測試儀的回路接地線 （通常為黑色） 連接到受測設(shè)備的可觸及不帶電金屬部分8.把耐壓測試儀的主電源開關(guān)閉合， 緩慢升高儀器的次級電壓到要求值。一般升壓速度不超過 500 V/sec 的速度9.在指定的時間內(nèi)維持這個測試電壓10. 把測試電壓緩慢降下來11. 把耐壓測試儀的主電源開關(guān)斷開。先斷開耐壓測試儀的高電 壓輸出線，再斷開耐壓測試儀的回路接地線列情況表示受測設(shè)備通不過測試