顧航 黎烽 童朱玨

1.浙江方圓檢測(cè)集團(tuán)股份有限公司 浙江杭州 310018；2.方圓標(biāo)志認(rèn)證集團(tuán)浙江有限公司 浙江杭州 310013

1 引言

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是電氣安全領(lǐng)域一項(xiàng)最為基本且十分重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，它主要檢驗(yàn)涉電產(chǎn)品中對(duì)電的防護(hù)和隔離的絕緣性能。筆者在長(zhǎng)期的工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，行業(yè)中許多從業(yè)人員對(duì)電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的相關(guān)概念、要求存在誤解和疑問，同時(shí)還有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中也存在著明顯的概念性錯(cuò)誤。因此，筆者對(duì)電氣強(qiáng)度試驗(yàn)中的常見問題和誤解進(jìn)行梳理，希望能對(duì)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(shè)備，民用產(chǎn)品等；按電壓強(qiáng)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(cè)方法和要求。為了更好地說明電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的相關(guān)問題和概念，本文主要以家電器產(chǎn)品為例來進(jìn)行闡述，主要涉及標(biāo)準(zhǔn)為GB 4706.1、GB/T 17627.1以及IEC 61180。

2 電氣強(qiáng)度試驗(yàn)中的常見問題和誤解分析

2.1 電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的對(duì)象是絕緣而不是器具本身

經(jīng)常碰到有些人會(huì)問這樣的問題：I類器具電氣強(qiáng)度試驗(yàn)用多大電壓測(cè)試？II類器具需要用多大電壓測(cè)試？在有些涉電產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)中，也經(jīng)?？梢钥吹竭@樣的表述：I類器具電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓1000 V，II類器具電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓3000 V。

顯然，這是把試驗(yàn)的對(duì)象搞錯(cuò)了。電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是用來表征絕緣性能的試驗(yàn)，它的對(duì)象應(yīng)該是絕緣而不是器具。在GB 4706.1標(biāo)準(zhǔn)中，I類電器其電擊防護(hù)不僅依靠基本絕緣，而且包括一個(gè)附加安全防護(hù)措施的器具，并且這個(gè)附加安全防護(hù)措施指的就是接地措施。也就是說，在有接地保護(hù)的情況下，防護(hù)絕緣需要滿足基本絕緣的要求。II類電器是指其電擊防護(hù)不僅依靠基本絕緣，而且還需提供如雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣那樣的附加安全防護(hù)措施的器具，它并不存在接地保護(hù)措施。此時(shí)，滿足II類電器電擊防護(hù)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(qiáng)絕緣的要求。然而在我們對(duì)器具防護(hù)進(jìn)行進(jìn)一步分析后會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多I類電器的局部是采用II類結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行防護(hù)的，也就是說，器具的某一部分是采用雙重絕緣或者加強(qiáng)絕緣的方式防護(hù)的，此時(shí)電氣強(qiáng)度試驗(yàn)也應(yīng)針對(duì)雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣的要求來進(jìn)行。顯然這并不是簡(jiǎn)單的按照器具的防護(hù)類型來進(jìn)行分類。當(dāng)然，對(duì)于0類、0I類或者III類器具而言，其電氣強(qiáng)度試驗(yàn)也是依據(jù)器具電擊防護(hù)中絕緣設(shè)置的需要來進(jìn)行的。

2.2 超過跳閘電流（GB/T 17627.1標(biāo)準(zhǔn)中稱為脫扣電流）不意味著擊穿

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)過程中通常依據(jù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，需要在試驗(yàn)儀上設(shè)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(yàn)過程中產(chǎn)生過大的漏電流而產(chǎn)生破壞性危險(xiǎn)，當(dāng)漏電流值超過設(shè)定值時(shí)，試驗(yàn)儀就會(huì)發(fā)生跳閘現(xiàn)象，使試驗(yàn)電路自動(dòng)脫開，從而使電極間不再有電壓輸出。那么，問題在于：標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)期間不應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)要求？

解答如上疑問，首先應(yīng)了解什么是擊穿。擊穿是指在電場(chǎng)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(dāng)擊穿發(fā)生時(shí)，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(yuǎn)大于電壓的增速。擊穿其實(shí)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(zhì)、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(dǎo)致的跳閘沒有直接的關(guān)系。即使試驗(yàn)期間發(fā)生了由于漏電流值超過了跳閘電流設(shè)定值而導(dǎo)致試驗(yàn)電路脫開，也不意味著絕緣真的被擊穿。但是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的跳閘電流值是試驗(yàn)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(shí)，視同為擊穿，也不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 絕緣電阻值≠電氣強(qiáng)度電壓÷漏電流

大多數(shù)涉電產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中都有絕緣電阻測(cè)量的要求，在一些標(biāo)準(zhǔn)中我們發(fā)現(xiàn)絕緣電阻的測(cè)量是通過在電氣強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)用電壓除以漏電流的方式而計(jì)算得出的。不可否認(rèn)電氣強(qiáng)度電壓與漏電流之間確實(shí)受到絕緣體的電阻因素影響，但是絕緣電阻的測(cè)量不應(yīng)該簡(jiǎn)單利用電氣強(qiáng)度試驗(yàn)而得出。

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是一種高電壓的試驗(yàn)，在高電壓電場(chǎng)下，即使絕緣沒有被擊穿，也可能會(huì)發(fā)生部分放電的損壞情況，所以利用電氣強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)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(chǎng)會(huì)產(chǎn)生較高的電流，從而導(dǎo)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(cè)試。

表1 絕緣電阻常見試驗(yàn)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(cè)施加規(guī)定的直流電，利用測(cè)得的漏電流計(jì)算而得。常見的試驗(yàn)電壓見表1所示。

2.4 常用工廠出廠檢驗(yàn)方法與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)方法的差異

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是涉電產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)出廠檢驗(yàn)的常規(guī)基本檢驗(yàn)項(xiàng)目，只不過出廠檢驗(yàn)的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法存在著較大不同。第一，試驗(yàn)電壓值可能不一樣，出廠檢驗(yàn)的試驗(yàn)電壓通常大于或等于標(biāo)準(zhǔn)電壓；第二，試驗(yàn)中設(shè)定的跳閘電流不一樣，出廠檢驗(yàn)時(shí)的跳閘電流會(huì)設(shè)定得較低，常見的出廠檢驗(yàn)的跳閘電流為5 mA；第三，承受電壓時(shí)間不一樣，出廠檢驗(yàn)通常采用1 s，而標(biāo)準(zhǔn)一般要求1 min；第四，試驗(yàn)部位不同，出廠檢驗(yàn)根據(jù)生產(chǎn)的需要一般只對(duì)產(chǎn)品的表面進(jìn)行測(cè)試，而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需要對(duì)器具的整個(gè)絕緣系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

出廠檢驗(yàn)的主要作用是在生產(chǎn)線上快速地篩選出可能因品質(zhì)或裝配引起的質(zhì)量不過關(guān)的產(chǎn)品，是從產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量控制角度出發(fā)的，然而長(zhǎng)時(shí)間對(duì)絕緣施加高電壓對(duì)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(jìn)行。而產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是一種從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)等全面分析質(zhì)量出發(fā)的要求。

因此，電氣強(qiáng)度的出廠檢驗(yàn)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定方法會(huì)有差異，千萬不能混為一談，要注意不能簡(jiǎn)單地將出廠檢驗(yàn)的方法作為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定方法來使用。

2.5 如何正確的調(diào)整試驗(yàn)過程中的電壓

在電氣強(qiáng)度試驗(yàn)過程中，通常標(biāo)準(zhǔn)要求初始電壓不應(yīng)超過目標(biāo)值的一半，然后提升電壓至目標(biāo)值。那么應(yīng)以何種速度提升電壓值更合適呢？這里的關(guān)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(huì)導(dǎo)致絕緣承受高電壓的時(shí)間過長(zhǎng)。

在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17627.1-1998中對(duì)電壓的提升做出了相關(guān)的規(guī)定，當(dāng)電壓到達(dá)目標(biāo)值的75%后，以每秒5%的速率升壓。此標(biāo)準(zhǔn)的替代標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17627-2019已在2020年7月1日?qǐng)?zhí)行，新標(biāo)準(zhǔn)等效采用IEC 61180：2016的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定電壓從0 V提升到試驗(yàn)電壓值應(yīng)該不超過5 s。

另外，介于電氣強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)絕緣的破壞性，在試驗(yàn)期間應(yīng)盡量避免重復(fù)試驗(yàn)對(duì)絕緣產(chǎn)生不良影響。

2.6 電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀容許偏差的問題

電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀是我國強(qiáng)制性檢定的測(cè)量裝置，根據(jù)其檢定規(guī)程的要求，其準(zhǔn)確度等級(jí)為5級(jí)，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(yàn)的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀都要經(jīng)過強(qiáng)制性檢定，檢定部門對(duì)于滿足檢定規(guī)程要求的試驗(yàn)儀頒發(fā)檢定證書。那么滿足檢定規(guī)程的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀是否符合家電產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.1中電氣強(qiáng)度測(cè)試的要求呢？

問題的關(guān)鍵在于5%的偏差是否滿足GB 4706.1的標(biāo)準(zhǔn)要求。GB 4706.1標(biāo)準(zhǔn)中13.3引用的GB/T 17627.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值與測(cè)量到的試驗(yàn)電壓值之間允許有±3%的偏差。如此，對(duì)于滿足準(zhǔn)確度5級(jí)檢定規(guī)程的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀還需做進(jìn)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(cè)量值之間偏差在±3%的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)儀才滿足GB 4706.1中電氣強(qiáng)度測(cè)試的要求。

3 結(jié)術(shù)語

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