電器耐壓測試標準.doc

耐壓測試標準1.進行耐壓測試的原因正常情況下,電力系統(tǒng)中的電壓波形是正弦波.電力系統(tǒng)在運行中由于雷擊，操作，故障或電氣設備的參數(shù)配合不當?shù)仍颍鹣到y(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。另一類是因為電力系統(tǒng)內部的能量轉換或參數(shù)變化引起的，例如切合空載線路，切斷空載變壓器，系統(tǒng)內發(fā)生單相弧光接地等，稱為內部過電壓。內部過電壓是確定電力系統(tǒng)中各種電氣設備正常絕緣水平的主要依據(jù)。也就是說，產品的絕緣結構的設計不但要考慮額定電壓而且要考慮產品使用環(huán)境的內部過電壓。耐壓測試就是檢測產品絕緣結構是否能夠承受電力系統(tǒng)的內部過電壓。2測試點和測試電壓依據(jù)具體產品的相關標準來定。北美標準的耐壓測試的特點可以由下面兩個標準體現(xiàn)：&Motor-Operated Appliances (Household and Commercial：CAN/CSA-C22.2 No.68-92要求：產品的帶電部分與可能接地的非帶電導電體間須施加適當頻率的交流電壓達1分鐘。具體測試電壓如下：(a)額定電壓為31250 V的設備，測試電壓為1000 V。(b) 額定電壓為251600 V的設備，測試電壓為1000 V + 兩倍額定電壓。(c) 額定電壓為31250 V，無接地而且可被人體觸及的設備，測試電壓為2500 V。(d) 對于30伏或以下的低電壓電路，測試電壓為500 V。雙重絕緣的產品：測試電壓施加點交流絕緣強度測試電壓（V）帶電部件與不可觸及的帶基本絕緣的非帶電導電體之間按上述1的測試要求。不可觸及的帶基本絕緣的非帶電導電體與可觸及的導電體之間2500不可觸及的帶基本絕緣的非帶電導電體與貼在外部非導電體表面上的金屬箔之間2500加強絕緣的帶電體與可觸及的非帶電導電體之間4000加強絕緣的帶電體與貼在外部非導電體表面上的金屬箔之間4000可觸及的非帶電導電體（或貼在外部非導電體表面上的金屬箔）與外殼入口處電源線的金屬裹層（或與電源線直徑相等的金屬插桿）之間2500&Portable Electrical Motor-Oerated and Heating Appliances: General Requirements：C 222 No. 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*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 50 V(b)次級電壓為 51-125 V5001000生產線耐壓測試UL標準: UL 758 增加了 45A 章節(jié)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(xù) 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1000125,150所有1500250A所有2000300, 未標電壓a所有20006002 或更小20006001-4/02500600250-500 kcmil3000600500-1000 kcmil35006001100-2000 kcmil40001000-10000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 DCa表符合 3.4 表格的 250 V 及 300 V 的線材於 1500 V 的電壓下測試變壓器感應耐壓測試儀技術原理及應用/c1019/4.htm摘 要：文章簡單介紹了變壓器感應耐壓測試儀的組成原理及特點，并對其應用范圍和應用方法作了詳細的說明，最后結合5W小型變壓器的測試實例介紹功率判定變壓器匝間短路的方法。 變壓器感應耐壓測試儀檢測原理 相對于變壓器的主絕緣即繞組與繞組之間以及繞組與鐵芯之間的絕緣而言，變壓器還有另外一項重要的絕緣性能指標縱絕緣?？v絕緣是指變壓器繞組具有不同電位的不同點和不同部位之間的絕緣，主要包括繞組匝間、層間和段間的絕緣性能，而國家標準和國際電工委員會（IEC）標準中規(guī)定的“感應耐壓試驗”則是專門用于檢驗變壓器縱絕緣性能的測試方法之一。 變壓器的縱絕緣主要依賴于繞組內的絕緣介質漆包線本身的絕緣漆、變壓器油、絕緣紙、浸漬漆和絕緣膠等等（不同種類的變壓器可能包含其中一種或多種絕緣介質）；縱絕緣電介質很難保證100%的純凈度，難免混含固體雜質、氣泡或水份等，生產過程中也會受到不同程度的損傷；變壓器工作時的最高場強集中在這些缺陷處，長期負載運作的溫升又降低絕緣介質的擊穿電壓，造成局部放電，電介質通過外施交變電場吸收的功率即介質損耗會顯著增加，導致電介質發(fā)熱嚴重，介質電導增大，該部位的大電流也會產生熱量，就會使電介質的溫度繼續(xù)升高，而溫度的升高反過來又使電介質的電導增加。如此長期惡性循環(huán)下去，最后導致電介質的熱擊穿和整個變壓器的毀壞。這一故障表現(xiàn)在變壓器的特性上就是空載電流和空載功耗顯著增加，并且繞組有灼熱、飛弧、振動和嘯叫等不良現(xiàn)象?？梢娎酶袘蛪涸囼灆z測出變壓器是否含有縱絕緣缺陷是極其必要的。 感應耐壓試驗原理 變壓器剛出產時，沒有經過惡劣環(huán)境長時間的考驗，外施其額定電壓和頻率的電源作試驗，繞組匝間、層間和段間的電壓不足以達到電介質缺陷處的擊穿電壓難以造成這些絕緣缺陷處的放電和擊穿，這種存在絕緣故障隱患的變壓器與絕緣性能良好的同類變壓器的空載電流和空載功耗沒有太大的差別，故而難以發(fā)現(xiàn)這些隱患； 而感應耐壓試驗給變壓器施加倍額定電壓以上的電壓，可在縱絕緣缺陷處建立更高更集中的場強，繞組匝間、層間和段間的電壓達到并超過電介質缺陷處的擊穿電壓；感應耐壓試驗給變壓器施加頻率在倍的額定頻率以上，較高的頻率又可以大大降低固體電介質的擊穿電壓，使得絕緣缺陷更容易被擊穿；感應耐壓試驗所規(guī)定的外施電壓的作用時間亦可保證絕緣缺陷的擊穿；故感應耐壓試驗可以可靠地檢測出變壓器縱絕緣性能的好壞。 感應耐壓試驗給變壓器施加電源的頻率之所以在倍的額定頻率以上，是因為：變壓器的激磁電流i主磁通振幅m的特性曲線一般設計在額定頻率和額定電壓下接近彎曲飽和部分，又因在電源頻率不變的情況下，主磁通m決定于外施電壓U: U 外施電源電壓， V m E 加電繞組的感應電動勢， V f 外施電源頻率， Hz W加電繞組的匝數(shù)， n 所以給變壓器加倍額定電壓以上的電壓 i i 必然會導致鐵芯嚴重飽和，主磁通m增大m， 圖 1 由圖1可知激磁電流i會急劇增加，致使變壓器發(fā) 熱燒毀；為使變壓器在加倍壓以上鐵芯仍不飽和，則需要提高電源的頻率至倍頻以上。 感應耐壓試驗給變壓器原邊加倍壓以上，倍頻以上的電源，變壓器的主磁通會使原邊和副邊同時感應出感應電動勢E1和E2，且分別是其額定工作狀態(tài)下的倍以上，所以感應耐壓試驗可以同時對主、副繞組進行縱絕緣性能的測試。當然，我們也完全可以根據(jù)需要從變壓器的副邊進行測試，不過所施加的電壓應當是變壓器額定工作狀態(tài)下空載電壓的倍以上，頻率同樣是額定頻率的倍以上。電氣安全性能測試耐壓測試系統(tǒng)研究/c1019/5.htm摘要：為了配合儀器設備電氣安全性能檢測新國標的制定和實施，設計了符合IEC61010標準的耐壓測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)包括程控電源、測試回路、信號采集、調理電路和單片機數(shù)據(jù)采集接口電路等部分。試驗數(shù)據(jù)表明系統(tǒng)工作穩(wěn)定，測試精度高。在020mA的測試范圍內，測試精度達到（1.5%mA0.05mA）。一、引言 電氣安全性能參數(shù)是國家強制性認證的指標之一，也是反映電子產品和設備安全性能重要的參數(shù)。2001年，IEC1010標準測量、控制及試驗室用電氣設備的安全重新修訂為IEC61010。為了更好地與國際接軌，我國將要重新制訂符合IEC61010標準的新國家標準。電氣安全主要測試指標包括交/直流耐壓、絕緣電阻、泄漏電流、接地電阻等。交/直流耐壓試驗用于檢驗產品在實際工作狀態(tài)下的電氣安全性能，是檢驗設備電氣安全性能的重要指標之一。目前市場上所見的耐壓測試儀采用GB4706（等同IEC1010）標準，使用較多的是臺式結構的單項測試指標測試儀器，不能滿足用戶需要多指標綜合測試的需求；而且目前市場上的耐壓測試儀多采用的是傳統(tǒng)的測試方法，測試精度不高，采用的技術和主要性能指標與國外先進水平有一定的差距，不能完全滿足目前發(fā)展的電氣安全性能測試工作的需要。因此研究符合最新國際標準的采用先進技術和具有更好性能指標的耐壓測試系統(tǒng)具有重要意義。 二、耐壓測試的原理 耐壓測試是指對各種電器裝置、絕緣材料和絕緣結構的耐受電壓能力進行的測試。在不破壞絕緣材料性能的情況下，對絕緣材料或絕緣結構施加高電壓的過程稱為耐壓試驗。一般來講，耐壓測試主要目的是檢查絕緣耐受工作電壓或過電壓的能力，進而檢驗產品設備的絕緣性能是否符合安全標準。 耐壓測試的基本原理：把一個高于正常工作的電壓加在被測設備的絕緣體上，并持續(xù)一段規(guī)定的時間，如果其間的絕緣性足夠好，加在上面的電壓就只會產生很小的漏電流。如果一個被測設備絕緣體在規(guī)定的時間內，其漏電電流保持在規(guī)定的范圍內，就可以確定這個被測設備可以在正常的運行條件下安全運行。進行耐壓測試時（如圖1），技術規(guī)格不同被測試品，測量標準也就不同。對一般被測設備，耐壓測試是測量火線與機殼之間的漏電流值，基本規(guī)定是：以兩倍于被測物的工作電壓再加1000V作為測試的標準電壓。部分產品的測試電壓可能高于這一規(guī)定值。按照IEC61010的規(guī)定，測試電壓必須在5s內逐漸地上升到所要求的試驗電壓值（例如5kV等），保證試驗電壓值穩(wěn)定加在被測絕緣體上不少于5s，此時所測回路的漏電流值與標準規(guī)定的泄漏電流閾值相比較，就可以判斷被測產品的絕緣性能是否符合標準。測試結束后，試驗電壓必須在規(guī)定的時間內逐漸地降至零1。 三、耐壓測試系統(tǒng)設計 測試系統(tǒng)有三大模塊：程控電源模塊、信號采集調理模塊和計算機控制系統(tǒng)。 程控電源模塊由輸出位0V140V的程控電源和高壓變壓器構成，在單片機ADCm842控制下程控電源輸出電壓經變壓器升壓可以得到設定的輸出電壓值。 信號采集調理模塊包括傳感器、信號調理電路和過電流保護電路，測試回路漏電流通過傳感器進入信號采集和調理電路，在信號采集和調理電路中對漏電流信號進行I/V轉換變成滿足A/D輸入范圍的電壓信號。過流保護電路在試品或電路故障時啟動。 單片機ADCm842和計算機構成PC計算機控制系統(tǒng),控制測試過程電壓升降、A/D轉換、數(shù)據(jù)的處理和分析。 1、信號采集和調理模塊設計 耐壓測試需要監(jiān)測的參數(shù)是：變壓器輸出高電壓的值和測試回路的漏電流值。測試系統(tǒng)中所使用的升壓變壓器二次繞組有05000V和05V兩路電壓輸出，當變壓器二次繞組高壓輸出從0V到5000V變化時，變壓器二次繞組低壓輸出從0V到5V之間變化，兩路輸出之間具有良好的線性關系。測試開始在設定的升壓時間間隔內，變壓器二次繞組低壓側輸出的電壓經隔離變壓器和信號調理電路后進入單片機ADCm842，單片機ADCm842中的12位ADC以每秒42萬次轉換速度進行高速A/D轉換，A/D轉換后的數(shù)字量傳送給計算機并與計算機設定值相比較，直到輸出電壓符合設定電壓值，我們就認為實際輸出測試電壓滿足了我們設定值的要求。耐壓測試系統(tǒng)漏電流的測試范圍是0mA 20mA，測試開始時，被測設備漏電流通過電流互感器，然后經I/V轉換電路將采樣電流轉換成電壓在單片機內進行相應的A/D轉換和計算，最終得到被測設備在設定電壓條件下的泄漏電流值，通過和安全標準規(guī)定的泄漏電流值相比較，就可以檢驗設備耐壓測試是否合格。實際測試時，在電流互感器二次側設計了過流保護電路，當有過流情況出現(xiàn)時，例如被測設備被擊穿或者被測設備絕緣缺陷，電源迅速被切斷，測試被終止以保護測試系統(tǒng)不被損壞。 常規(guī)的信號調理部分采用真有效值的模擬運算，泄漏電流信號的有效值和峰值運算都是由硬件電路完成后輸入單片機或計算機的。這種信號調理方式最終只能獲得泄漏電流信號的峰值或有效值。這種方法不僅精度不高而且損失了頻率信息，不能真實的復現(xiàn)泄漏電流的實際波形。本系統(tǒng)采用了高速的A/D轉換將交流電壓值直接采集進計算機，按照用戶要求計算出峰值和有效值，并且畫出實時的漏電流波形使用戶能直觀的監(jiān)測漏電流情況。計算機還可以進行軟件校正，去除漂移、失調造成的誤差。按照實際情況還可以采用數(shù)字濾波的方式去除高頻干擾，這種信號調理方式簡化了硬件電路，成本較低，測試精度高，測試穩(wěn)定性好。由于耐壓測試的試驗電壓較高，為了保證試驗的安全性，在測試過程中要保證測試系統(tǒng)機箱外殼良好的接地。2、程控電源模塊的設計 耐壓測試程控電源部分的系統(tǒng)框圖由于在實際的耐壓測試中，對不同產品可能要求施加不同的測試電壓，這就要求耐壓測試系統(tǒng)輸出測試電壓是可調的。PWM(Pulse Width Modulation)是控制逆變電源以實現(xiàn)可調電壓的輸出的主要方法之一。PWM控制的理論基礎建立在采樣控制理論的一個重要結論上，即：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。SPWM波形就是把正弦波用等幅不等寬的脈沖代替，脈沖中點與正弦等分中點重合，且與相對應的正弦面積相等，各脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化。SPWM波的產生有很多方法，可以由專用集成芯片或通用電路組合產生，也可以由單片機產生。本系統(tǒng)采用單片機ATMEGA16L產生SPWM波，利用單片機ATMEGA16L的內部的累加器和比較器通調節(jié)占空比在PC4口輸出SPWM波。 程控電壓源采用單向220V工頻交流電經過橋式整流獲得直流電壓，經過濾波后為逆變電路提供穩(wěn)定的直流電。同時由單片機產生的單相SPWM波經過非門產生一路和單片機輸出相位互補的SPWM波，這兩路互補的SPWM波分別經過單穩(wěn)電路和隔離驅動電路后就可以產生兩路相位互補的門級觸發(fā)脈沖序列可以控制的通斷。最終由IGBT構成的逆變橋輸出經低通濾波可得到標準正弦波，正弦電壓幅值0V140V可調。3、計算機控制系統(tǒng)及軟件設計 耐壓測試以高性能單片機ADCm842為核心組成計算機控制系統(tǒng)。ADCm842內部集成了12位A/D和D/A轉換器，具有DMA控制器可完成A/D轉換到RAM的高速轉換。ADCm842具有優(yōu)越的8052內核， 峰值效率每秒可執(zhí)行20兆指令。ADCm842內部有多大62KB的片內程序閃存；4KB的片內數(shù)據(jù)閃存，可擦寫10萬次的2.3KB的片內數(shù)據(jù)RAM。測試系統(tǒng)的單片機采用C51編程對測試進行控制和數(shù)據(jù)的處理，PC計算機主要提供人機交互的界面。這種測試系統(tǒng)應用起來靈活方便。 測試控制系統(tǒng)包括對電壓源的控制、數(shù)據(jù)的采集、A/D轉換、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)輸出和顯示、數(shù)據(jù)存儲等，同時耐壓測試系統(tǒng)軟件可實現(xiàn)測試前自檢，自動消除可能的誤差因素和對故障報警等功能。通過軟件實現(xiàn)對測試電壓的準確控制。當測試電壓達到測試要求值時，啟動測試。軟件按照IEC61010中的測試標準對電壓進行控制。計算機采用VC+編程，測試界面直觀操作方便。用戶可以按照實際測試設置不同的測試時間和泄漏電流閾值，可以監(jiān)視測試進度并顯示測試結果，如果在測試過程中發(fā)生被測樣品擊穿現(xiàn)象或其它可能的過流現(xiàn)象，測試儀的輸出電壓能迅速降為零，并發(fā)出報警信號。四、試驗結果及分析 實際測試選用0.5級的ZX117A型可調高壓電阻箱作為標準被測件，通過單片機控制輸出電壓升到設定值，用南京長勝的CS1940型數(shù)字高壓表監(jiān)視電壓輸出，輸出電壓的誤差不超過1.5%。使用美國安捷倫的六位半數(shù)字萬用表A-34401A測量系統(tǒng)漏電流，以漏電流的計算值為標準評價本系統(tǒng)的測試精度，按照最新國際標準IEC61010，以不同高電壓施加在相同電阻上分別進行漏電流測試，測試結果表明，測量數(shù)據(jù)的重復性較好，漏電流的測試誤差為（1.5%0.05mA）。漏電流的測試結果見表1。五、小結 本耐壓測試系統(tǒng)符合IEC61010標準，采用計算機控制技術；性能穩(wěn)定，耐壓輸出交流500V5kV可調，測試漏電流范圍在0mA20mA；由工業(yè)計算機控制，測試參數(shù)自主設定，軟件界面友好，操作簡單；試驗數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)穩(wěn)定，測試精度可達（1.5%0.05mA）。絕緣耐壓測試儀一、上限電流的設定與誤判分析絕緣耐壓測試儀的工作原理就是對施加高壓的被測物所產生的漏電流進行判定，此處的漏電流試驗電壓幾倍甚至幾十倍額定電壓下被測物的漏電流，記為。而在絕緣耐壓測試儀上設定的電流即為儀器的跳閘電流，記為。絕緣耐壓測試儀一般耐壓測試的狀況，隨測試電壓上升而增大，當測試電壓升到設定的電壓上限，并保持60s時，在這過程中被測物絕緣沒被擊穿，也就是，絕緣耐壓測試儀測試儀器將提示測試合格；反之，如果被測試物絕緣被擊穿，此時流經被測物和儀器的電流，絕緣耐壓測試儀將發(fā)出電流警報，表示測試不合格。絕緣耐壓測試儀跳閘電流只是參考值而不是限定值，而的設定是為了判定絕緣是否被擊穿，只作為一種指針，測試電壓的設定才是限定指針（這一點我們在前面幾期的電子報中曾經說明過）。的設定直接影響耐壓試驗的判定結果。若設定太小時，有可能把合格品誤判為不良品；另外一種就是將設定太大，將不良品誤判為合格品。除了一般測試會出現(xiàn)以外，以下幾種情形也會發(fā)生：上限報警（Hi-Lim/Max-Fail）、短路(Short)、耐壓崩潰（Breakdown）。上限報警時，指漏電流超過了跳閘電流值（不符合工廠規(guī)定的上限電流限值），或者是超出絕緣耐壓測試儀量程范圍，但這種情況被測物不一定是被高壓擊穿，只能說明漏電流超過參考值，需對產品做進一步的品質鑒定從而確定產品是否存在嚴重的安全問題；當儀器提示短路時，則說明遠超過絕緣耐壓測試儀測量范圍，被測物外殼和 L、N 線有短路現(xiàn)象，存在嚴重的安全問題，需認證檢查絕緣耐壓測試儀到被測物之間的連接是否出現(xiàn)了短路的現(xiàn)象，再對產品作重新測定；當出現(xiàn)耐壓崩潰時，此時絕緣已失效，產品已被高壓擊穿，必須對產品絕緣材料、品質重新確定。二、下限電流的設定生產線上的絕緣耐壓測試儀使用非常頻繁，特別是測試線、測試夾具等經常處于活動狀態(tài)，容易造成內部芯線斷裂開路，而且一般不易發(fā)現(xiàn)。只要回路中的任何一點有開路，則絕緣耐壓測試儀輸出的高壓就不能真正加到被測物上。這些原因都會造成在進行耐壓強度測試時，設定的高壓并沒有真正加到被測物上，自然此時流過被測物的電流幾乎為零，由于沒有超出絕緣耐壓測試儀上限的設定值，于是儀器就會給出試驗合格的提示，認為絕緣是合格的。但這種情況下的測試數(shù)據(jù)是不真實的。倘若此時的被測物恰好是絕緣性能存在缺陷，那么就會造成嚴重的誤判。三、如何避免誤判的產生在耐壓測試中，我們都是認為漏電流越小越好，因此很多的操作者都沒有對下限電流進行設定（一般出廠值設定為零），如果出現(xiàn)上述的情況，就存在誤判的可能，這時合理地設定下限就能解決此種情況的發(fā)生。在耐壓儀不連接被測物的情況下進行空測，此時有一個很小的虛電流，我們只需將下限電流設定為較空測電流值稍高就可以了。 當測試回路出現(xiàn)開路（如操作人員未能連接好被測物或是測試線短裂等情況），由于漏電流值小于下限設定，此時絕緣耐壓測試儀就會出現(xiàn)報警的提示。那么我們就要檢查一下是否測試線或是連接上出現(xiàn)開路的情況，從而確保產品測試的有效性。 在作絕緣阻抗測試中，也同樣存在這樣的問題。對于一般產品而言，總是認為產品絕緣電阻越大越符合要求，但如果同樣出現(xiàn)絕緣耐壓測試儀與被測物之間開路的現(xiàn)象，那么也會存在同樣的誤判現(xiàn)象。這時我們就可以通過設定絕緣阻抗上限值來避免這種情況的發(fā)生。四、儀器報警所提示的情況如何判定一臺功能完善的絕緣耐壓測試儀，要提供操作者充分的信息，當儀器報警時，可以快速提供一些接近真實情況的資料給操作者，以提高生產的效率。以下我們以華儀在提供客戶相關測試服務的豐富項目經驗，如何透過儀器所提供的信息，操作者可以充分了解被測物不合格是否因為操作不當所引起。五、結論：現(xiàn)在市場上很多先進的絕緣耐壓測試儀都提供多種功能來避免測試中誤判情況的發(fā)生，對于操作人員也必須提供全面、系統(tǒng)、規(guī)范的操作培訓，這對減少誤判情況發(fā)生，提高產品檢測效率及產品品質有重要的意義。耐壓測試儀器操作規(guī)程一、 運行檢查測試 1、將0.7M標準電阻的一端連接耐壓儀的地線。 2、接通電