耐压测试标准讲解

1、耐压测试标准1.进行耐压测试的原因正常情況下 ,电力系统中的电压波形是正弦波 .电力系统在运 行中由于雷击，操作，故障或电气设备的参数配合不当等原因， 引起系统中某些部分的电压突然升高， 大大超过其额定电压， 这 就是过电压。 过其发生的原因可分为两大类， 一类是由于直接雷 击或雷电感应而引起的过电压， 称为外部过电压。 雷电冲击电流 和冲击电压的幅值都很大，而且持续时间很短，破坏性极大。另 一类是因为电力系统内部的能量转换或参数变化引起的， 例如切 合空载线路，切断空载变压器，系统内发生单相弧光接地等，称 为内部据。也就是说， 产品的绝缘结构的设计不但要考虑额定电 压而且要考虑产品使用环境的

2、内部过电压。 耐压测试就是检测产 品绝缘结构是否能够承受电力系统的内部过电压。2测试点和测试电压依据具体产品的相关标准来定。北美標 準的耐壓測試的特点可以由下面两个标准体现：Appliances (Household and Commercial ： CAN/CSA-C22.2 No.68-92 要求： 产品的带电部分与可能接地的非带电导电体间须施加适 当频率的交流电压达 1 分钟。具体测试电压如下：(a) 额定电压为 31250 V 的设备，测试电压为 1000 V 。(b) 额定电压为 251600 V 的设备，测试电压为 1000 V + 两倍额 定电压。(c) 额定电压为 31250

3、V，无接地而且可被人体触及的设备，测 试电压为 2500 V 。(d) 对于 30伏或以下的低电压电路，测试电压为 500 V。 双重绝缘的产品：测试电压施加点 交流绝缘强度测试电压( V ) 带电部件与不可触及的带基本绝缘的非带电导电体之间 按上 述 1 的测试要求。不可触及的带基本绝缘的非带电导电体与可触及的导电体之 间 2500 不可触及的带基本绝缘的非带电导电体与贴在外部非导电体表 面上的金属箔之间 2500 加强绝缘的带电体与可触及的非带电导电体之间 4000 加强绝缘的带电体与贴在外部非导电体表面上的金属箔之 间 4000 可触及的非带电导电体(或贴在外部非导电体表面上的金属箔)

4、与外壳入口处电源线的金属裹层 (或与电源线直径相等的金属插 杆)之间 2500&Portable Electrical Motor-Oerated and Heating Appliances: General Requirements：C 222 No. 1335.1-93电压施加点 测试电压( V )带变压器的器具 额定功率超过 0.5 匹马力的带电机器具 额 定功率不超过 0.5 匹马力的带电机器具和加热器具 1.带电部分和可触及的部分以及在印刷电路板上* 近的不同极性的线路 1000 V+ 两倍额定电压 1000 2.隔离型或自藕型变压器(a) 次级电压 50 V(b)次级电压为 51

5、-125 V 5001000 生產線耐壓測試 UL 標準 :UL 758 增 加 了 45A 章 節 生 產 線 耐 壓 測 試 (Product-Line Dielectric). 製造商須對有金屬遮罩的絕緣導體進行100 的生產線耐壓測試 .成品中的單一線材之絕緣，應能承受如 28.1 表格所標明當電壓 施加在導體和遮罩之間時的室溫下之電壓負載(可見表二 ) 。其變壓器容量至少應 2 kVA，測試電壓則從零遞增至所要求電壓， 每 一測試電壓值須持續 1 分鐘。表二耐壓測試電壓表電壓率 (V AC) 導體面積 (AWG) 耐電壓值 (V AC)30 所有 50060,90 所有 100012

6、5,150 所有 1500250A 所有 2000300, 未標電壓 a 所有 2000600 2 或更小 2000600 1-4/0 2500600 250-500 kcmil 3000600 500-1000 kcmil 3500600 1100-2000 kcmil 40001000-10000 所有 2 倍電壓率+ 1000 V AC 或 V DC3 kV DC 及更高 所有 2 倍電壓率+ 1000 V DC a表符合 3.4 表格的 250 V 及 300 V 的線材於 1500 V 的電壓 下測試变压器感应耐压测试仪检测原理相对于变压器的主绝缘即绕组与绕组之间以及绕组与铁芯之 间

7、的绝缘而言， 变压器还有另外一项重要的绝缘性能指标 纵 绝缘。纵绝缘是指变压器绕组具有不同电位的不同点和不同部位 之间的绝缘，主要包括绕组匝间、层间和段间的绝缘性能，而国 家标准和国际电工委员会（ IEC ）标准中规定的 “感应耐压试验 ” 则是专门用于检验变压器纵绝缘性能的测试方法之一。 变压器可能包含其中一种或多种绝缘介质） ；纵绝缘电介质很难 保证 100%的纯净度，难免混含固体杂质、气泡或水份等，生产 过程中也会受到不同程绝缘介质的击穿电压， 造成局部放电， 电 介质通过外施交变电场吸收的功率即介质损耗会显著增加， 导致 电介质发热严重， 介质电导增大， 该部位的大电流也会产生热量，

8、就会使电介质的温度继续升高， 而温度的升高反过来又使电介质 的电导增加。 如此长期恶性循环下去变压器的纵绝缘主要依赖于 绕组内的绝缘介质 漆包线本身的绝缘漆、 变压器油、 绝缘纸、 浸渍漆和绝缘胶等等 （不同种类的， 最后导致电介质的热击穿和 整个变压器的毁坏。 这一故障表现在变压器的特性上就是空载电 流和空载功耗可见利用感应耐压试验检测出变压器是否含有纵 绝缘缺陷是极其必要的。感应耐压试验原理变压器刚出产时， 没有经过恶劣环境长时间的考验， 外施其额 定电压和频率的电源作试验， 绕组匝间、 层间和段间的电压不足 以达到电介质缺陷处的击穿电压难以造成这些绝缘缺陷处的放 电和击穿， 这种存在绝缘

9、故障隐患的变压器与绝缘性能良好的同 类变压器的空载电流和空载功耗没有太大的差别， 故而难以发现 这些隐患； 感应耐压试验给变压器施加电源的频率之所以在倍的额定频 率以上，是因为：变压器的激磁电流 i 主磁通振幅 m的特 性曲线一般设计在额定频率和额定电压下接近弯曲饱和部分， 又 因在电源频率不变的情况下，主磁通 m决定于外施电压 U:U 外施电源电压，V m E 加电绕组的感应电动势，V f 外施电源频率，Hz W 加电绕组的匝数，而感应耐压试验给变压器施加倍额定电压以上的电压， 可在 纵绝缘缺陷更容易被击穿； 感应耐压试验所规定的外施电压的作 用时间亦可保证绝缘缺陷的击穿； 故感应耐压试验可

10、以可靠地检 测出变压器纵绝缘性能的好坏。n 所以给变压器加倍额定电压以上的电压 i i 必然会导致铁芯严重饱和，主磁通 m增大 m， 图 1 由图 1 可知激 磁电流 i 会急剧增加，致使变压器发 热烧毁；为使变压器在加 倍压以上铁芯仍不饱和，则需要提高电源的频率至倍频以 上。 感应耐压试验给变压器原边加倍压以上，倍频以上的 电源，变压器的主磁通会使原边和副边同时感应出感应电动势 E1和 E2，且分别是其额定工作状态下的倍以上，所以感应耐 压对主、副绕组进行纵绝缘性能的测试。当然，我们也完全可以 根据需要从变压器的副边进行测试， 不过所施加的电压应当是变 压器额定工作状态下空载电压的倍以上，

11、频率同样是额定频率 的倍以上。电气安全性能测试耐压测试系统研究 摘要：为了配合仪器设备电气安全性能检测新国标的制定和实 施，设计了符合 IEC61010 标准的耐压测试系统。测试系统包括 程控电源、 信号采集、 调理电路和单片机数据采集接口电路等部 分。试验数据表明系统工作稳定， 测试精度高。 在 020mA 的测 试范围内，测试精度达到 ( 1.5%mA 0.05mA)。一、引言电气安全性能参数是国家强制性认证的指标之一，也是反映电子产品和设备安全性能重要的参数。 2001 年， IEC1010 标准 测量、控制及试验室用电气设备的安全重新修订为IEC61010。为了更好地与国际接轨，我国将

12、要重新制订符合 IEC61010 标准的新国家标准。电气安全主要测试指标包括交 /直 流耐压、绝缘电阻、泄漏电流、接地电阻等。交/ 直流耐压试验用于检验产品在实际工作状态下的电气安全性能， 是检验设备电 气安全性能的重要指标之一。 目前市场上所见的耐压测试仪采用 GB4706（等同 IEC1010 ）标准，使用较多的是台式结构的单项 测试指标测试仪器，不能满足用户需要多指标综合测试的需求； 而且目前市场上的耐压测试仪多采用的是传统的测试方法， 测试 精度不高，采用的技术和主要性能指标与国外先进水平有一定的 差距，不能完全满足目前发展的电气安全性能测试工作的需要。 因此研究符合最新国际标准的采用

13、先进技术和具有更好性能指 标的耐压测试系统具有重要意义。二、耐压测试的原理 耐压测试是指对各种电器装置、绝缘材料和绝缘结构的耐受 电压能力进行的测试。 在不破坏绝缘材料性能的情况下， 对绝缘 材料或绝缘结构施加高电压的过程称为耐压试验。 一般来讲， 耐 压测试主要目的是检查绝缘耐受工作电压或过电压的能力， 进而 检验产品设备的绝缘性能是否符合安全标准。 耐压测试的基 本原理：把一个高于正常工作的电压加在被测设备的绝缘体上，并持续一段规定的时间， 如果其间的绝缘性足够好， 加在上面的 电压就只会产生很小的漏电流。 如果一个被测设备绝缘体在规定 的时间内， 其漏电电流保持在规定的范围内， 就可以确

14、定这个被 测设备可以在正常的运行条件下安全运行。 进行耐压测试时 （如 图 1 ），技术规格不同被测试品，测量标准也就不同。对一般被 测设备， 耐压测试是测量火线与机壳之间的漏电流值， 基本规定 是：以两倍于被测物的工作电压再加 1000V 作为测试的标准电 压。部分产品的测试电压可能高于这一规定值。按照 IEC61010 的规定，测试电压必须在 5s 内逐渐地上升到所要求的试验电压 值（例如 5kV 等），保证试验电压值稳定加在被测绝缘体上不少 于 5s，此时所测回路的漏电流值与标准规定的泄漏电流阈值相比 较，就可以判断被测产品的绝缘性能是否符合标准。 测试结束后， 试验电压必须在规定的时间

15、内逐渐地降至零 1 。三、耐压测试系统设计 测试系统有三大模块：程控电源模块、信号采集调理模块和 计算机控制系统。程控电源模块由输出位 0V140V 的程控电源和高压变压器 构成，在单片机 ADCm842 控制下程控电源输出电压经变压器升 压可以得到设定的输出电压值。信号采集调理模块包括传感器、信号调理电路和过电流保护电路，测试回路漏电流通过传感器进入信号采集和调理电路， 在 信号采集和调理电路中对漏电流信号进行 I/V 转换变成满足 A/D 输入范围的电压信号。过流保护电路在试品或电路故障时启动。单片机 ADCm842 和计算机构成 PC 计算机控制系统 ,控制测 试过程电压升降、 A/D

16、转换、数据的处理和分析。1、信号采集和调理模块设计耐压测试需要监测的参数是：变压器输出高电压的值和测试回路的漏电流值。 测试系统中所使 用的升压变压器二 次绕组有 05000V 和 05V 两路电压输出， 当变压器二次绕组高压输出从 0V 到 5000V 变化时，变压器二次 绕组低压输出从 0V 到 5V 之间变化，两路输出之间具有良好的 线性关系。 测试开始在设定的升压时间间隔内， 变压器二次绕组 低压侧输出的电压经隔离变压器和信号调理电路后进入单片机 ADCm842 ，单片机 ADCm842 中的 12位 ADC 以每秒 42万次转 换速度进行高速 A/D 转换， A/D 转换后的数字量传

17、送给计算机 并与计算机设定值相比较， 直到输出电压符合设定电压值， 我们 就认为实际输出测试电压满足了我们设定值的要求。耐压测试系统漏电流的测试范围是 0mA 20mA ，测试开始时， 被测设备漏电流通过电流互感器， 然后经 I/V 转换电路将采样电 流转换成电压在单片机内进行相应的 A/D 转换和计算，最终得 到被测设备在设定电压条件下的泄漏电流值， 通过和安全标准规定的泄漏电流值相比较， 就可以检验设备耐压测试是否合格。 实 际测试时， 在电流互感器二次侧设计了过流保护电路， 当有过流 情况出现时， 例如被测设备被击穿或者被测设备绝缘缺陷， 电源 迅速被切断，测试被终止以保护测试系统不被损

18、坏。常规的信号调理部分采用真有效值的模拟运算， 泄漏电流信号 的有效值和峰值运算都是由硬件电路完成后输入单片机或计算 机的。这种信号调理方式最终只能获得泄漏电流信号的峰值或有 效值。这种方法不仅精度不高而且损失了频率信息， 不能真实的 复现泄漏电流的实际波形。本系统采用了高速的 A/D 转换将交 流电压值直接采集进计算机，按照用户要求计算出峰值和有效 值，并且画出实时的漏电流波形使用户能直观的监测漏电流情 况。计算机还可以进行软件校正，去除漂移、失调造成的误差。 按照实际情况还可以采用数字滤波的方式去除高频干扰， 这种信 号调理方式简化了硬件电路，成本较低，测试精度高，测试稳定 性好。由于耐压

19、测试的试验电压较高，为了保证试验的安全性， 在测试过程中要保证测试系统机箱外壳良好的接地。2、程控电源模块的设计耐压测试程控电源部分的系统框图由于在实际的耐压测试中， 对不同产品可能要求施加不同的测 试电压，这就要求耐压测试系统输出测试电压是可调的。PWM(Pulse Width Modulation) 是控制逆变电源以实现可调电压的输出的主要方法之一。 PWM 控制的理论基础建立在采样控制 理论的一个重要结论上， 即：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在 具有惯性的环节上时，其效果基本相同。 SPWM 波形就是把正 弦波用等幅不等宽的脉冲代替，脉冲中点与正弦等分中点重合， 且与相对应的正弦面积相等

20、，各脉冲的宽度按正弦规律变化。 SPWM 波的产生有很多方法，可以由专用集成芯片或通用电路 组合产生，也可以由单片机产生。本系统采用单片机 ATMEGA16L 产生 SPWM 波，利用单片机 ATMEGA16L 的内部 的累加器和比较器通调节占空比在 PC4口输出 SPWM 波。程控电压源采用单向 220V 工频交流电经过桥式整流获得直流 电压，经过滤波后为逆变电路提供稳定的直流电。 同时由单片机 产生的单相 SPWM 波经过非门产生一路和单片机输出相位互补 的 SPWM 波，这两路互补的 SPWM 波分别经过单稳电路和隔离 驱动电路后就可以产生两路相位互补的门级触发脉冲序列可以 控制的通断。

21、 最终由 IGBT 构成的逆变桥输出经低通滤波可得到 标准正弦波，正弦电压幅值 0V140V 可调。3 、计算机控制系统及软件设计耐压测试以高性能单片机ADCm842 为核心组成计算机控制系统。 ADCm842 内部集成了 12位A/D 和D/A 转换器，具有 DMA 控制器可完成 A/D 转换到 RAM 的高速转换。 ADCm842 具有优越的 8052 内核， 峰值效率每秒可执行 20 兆指令。ADCm842 内部有多大 62KB 的片内程 序闪存； 4KB 的片内数据闪存，可擦写 10 万次的 2.3KB 的片内 数据 RAM 。测试系统的单片机采用 C51 编程对测试进行控制和 数据的

22、处理， PC 计算机主要提供人机交互的界面。这种测试系 统应用起来灵活方便。测试控制系统包括对电压源的控制、数据的采集、 A/D 转换、 数据分析、数据输出和显示、数据存储等，同时耐压测试系统软 件可实现测试前自检， 自动消除可能的误差因素和对故障报警等 功能。 通过软件实现对测试电压的准确控制。 当测试电压达到测 试要求值时，启动测试。软件按照 IEC61010 中的测试标准对电 压进行控制。计算机采用 VC+ 编程，测试界面直观操作方便。 用户可以按照实际测试设置不同的测试时间和泄漏电流阈值， 可 以监视测试进度并显示测试结果， 如果在测试过程中发生被测样 品击穿现象或其它可能的过流现象，

23、 测试仪的输出电压能迅速降 为零，并发出报警信号。四、试验结果及分析实际测试选用 0.5 级的 ZX117A 型可调高压电阻箱作为标准被 测件，通过单片机控制输出电压升到设定值，用南京长胜的 CS1940 型数字高压表监视电压输出，输出电压的误差不超过1.5%。使用美国安捷伦的六位半数字万用表A-34401A 测量系统漏电流， 以漏电流的计算值为标准评价本系统的测试精度，按照最新国际标准 IEC61010，以不同高电压施加在相同电阻上分 别进行漏电流测试，测试结果表明，测量数据的重复性较好，漏 电流的测试误差为 ( 1.5%0.05mA)。漏电流的测试结果见表 1五、小结 本耐压测试系统符合

24、IEC61010 标准，采用计算机 控制技术；性能稳定，耐压输出交流 500V5kV 可调，测试漏电 流范围在 0mA20mA ；由工业计算机控制，测试参数自主设定， 软件界面友好，操作简单；试验数据显示系统稳定，测试精度可 达(1.5%0.05mA)。绝缘耐压测试仪一、上限电流的设定与误判分析 绝缘耐压测试仪的工作原理就是对施加高压的被测物所产生 的漏电流进行判定， 此处的漏电流试验电压几倍甚至几十倍额定 电压下被测物的漏电流， 记为。而在绝缘耐压测试仪上设定的电 流即为仪器的跳闸电流， 记为。绝缘耐压测试仪一般耐压测试的 状况，随测试电压上升而增大， 当测试电压升到设定的电压上限， 并保持

25、 60s 时，在这过程中被测物绝缘没被击穿，也就是，绝缘 耐压测试仪测试仪器将提示测试合格； 反之，如果被测试物绝缘 被击穿， 此时流经被测物和仪器的电流， 绝缘耐压测试仪将发出电流警报， 表示测试不合格。 绝缘耐压测试仪跳闸电流只是参考 值而不是限定值， 而的设定是为了判定绝缘是否被击穿， 只作为 一种指针， 测试电压的设定才是限定指针 (这一点我们在前面几 期的电子报中曾经说明过) 。的设定直接影响耐压试验的判定结 果。若设定太小时， 有可能把合格品误判为不良品； 另外一种就 是将设定太大，将不良品误判为合格品。除了一般测试会出现以外，以下几种情形也会发生：上限报警( Hi-Lim/Max

26、-Fail )、短路 (Short) 、耐压崩溃(Breakdown)。上限报警时， 指漏电流超过了跳闸电流值 (不符合工厂规定的上限电流限值) ，或者是超出绝缘耐压测试仪量程范围， 但这种情况被测物不一定是被高压击穿，只能说明漏电流超过参考值，需对产品做进一步的品质鉴定从而确定产品是否存在严重的安全问题； 当仪器提示短路时， 则说明远超过绝缘耐压测试仪测量范围，被测物外壳和 L、 N 线有短路现象，存在严重的安全问题，需认证检查绝缘耐压测试仪到被测物之间的连接是否出现了短路的现象， 再对产品作重新测定； 当出现耐压崩溃时， 此时绝缘已失效， 产品已被高压击穿， 必须对产品绝缘材料、 品质重新

27、确定。二、下限电流的设定生产线上的绝缘耐压测试仪使用非常频繁， 特别是测试线、 测 试夹具等经常处于活动状态， 容易造成内部芯线断裂开路， 而且 一般不易发现。 只要回路中的任何一点有开路， 则绝缘耐压测试 仪输出的高压就不能真正加到被测物上。 这些原因都会造成在进 行耐压强度测试时， 设定的高压并没有真正加到被测物上， 自然 此时流过被测物的电流几乎为零， 由于没有超出绝缘耐压测试仪 上限的设定值， 于是仪器就会给出试验合格的提示， 认为绝缘是 合格的。 但这种情况下的测试数据是不真实的。 倘若此时的被测 物恰好是绝缘性能存在缺陷，那么就会造成严重的误判。三、如何避免误判的产生在耐压测试中，

28、 我们都是认为漏电流越小越好， 因此很多的操 作者都没有对下限电流进行设定 （一般出厂值设定为零） ，如果 出现上述的情况， 就存在误判的可能， 这时合理地设定下限就能 解决此种情况的发生。在耐压仪不连接被测物的情况下进行空 测，此时有一个很小的虚电流， 我们只需将下限电流设定为较空 测电流值稍高就可以了。 当测试回路出现开路（如操作人员未 能连接好被测物或是测试线短裂等情况） ，由于漏电流值小于下 限设定， 此时绝缘耐压测试仪就会出现报警的提示。 那么我们就 要检查一下是否测试线或是连接上出现开路的情况， 从而确保产 品测试的有效性。 在作绝缘阻抗测试中，也同样存在这样的问武汉华能阳光电气有

29、限公司题。对于一般产品而言， 总是认为产品绝缘电阻越大越符合要求， 但如果同样出现绝缘耐压测试仪与被测物之间开路的现象， 那么 也会存在同样的误判现象。 这时我们就可以通过设定绝缘阻抗上限值来避免这种情况的发生。四、仪器报警所提示的情况如何判定一台功能完善的绝缘耐压测试仪，要提供操作者充分的信息， 当仪器报警时，可以快速提供一些接近真实情况的资料给操作 者，以提高生产的效率。 以下我们以华仪在提供客户相关测试服 务的丰富项目经验， 如何透过仪器所提供的信息， 操作者可以充 分了解被测物不合格是否因为操作不当所引起。五、结论：现在市场上很多先进的绝缘耐压测试仪都提供多种功能来避 免测试中误判情况的发生， 对于操作人员也必须提供全面、 系统、 规范的操作培训， 这对减少误判情况发生， 提高产品检测效率及 产品品质有重要的意义。一，运行检查测试1、将 0.7M 标准电阻的一端连接耐压仪的地线。2、接通电源，将耐压测试仪器、报警漏电流设定在5 mA。3、开启耐压测试仪，用测试棒击标准电阻另一端