電氣安全性能的測量?jì)x器

隨著(zhù)當代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種電器、電子設備全面進(jìn)入社會(huì )生活各個(gè)領(lǐng)域，成為社會(huì )文明進(jìn)步的重要標志。在我國，人民生活水平不斷提高，對家用電器的需求量越來(lái)越大。各類(lèi)電器、電子設備在全國城鄉和到迅速普及，給生產(chǎn)帶來(lái)極大方便。但各類(lèi)電器、電子設備的廣泛使用，由此帶來(lái)的人身事故也大為增加。給生命財產(chǎn)帶來(lái)危害，觸電傷亡和電氣火災是常見(jiàn)例子。因此，電器、電子設備的使用安全性這一重要問(wèn)題，成為決定產(chǎn)品質(zhì)量的各要素中躍居首要地位，安全標準成為最重要的技術(shù)標準之一。

防觸電氣是所有安全標準中最基本也是最重要的內容，通常列為產(chǎn)品安全的首項。電氣安全性能試驗項目包括：耐電壓試驗、泄漏電流試驗、絕緣電阻、和接地電阻試驗。70年代末期起，各種專(zhuān)用于各類(lèi)電子、電氣器產(chǎn)品電氣安全性能試驗的儀器迅速發(fā)展，形成了一個(gè)嶄新的電子儀器門(mén)類(lèi)。

電氣安全性能試驗儀器的發(fā)展是貫徹國際國內安全標準的必然結果。自IEC65號公告《電網(wǎng)電源供電的家用和類(lèi)似一般用途的電子及有關(guān)設備的安全要求》于1952年首次頒布并經(jīng)五版、七次修訂以來(lái)，全球范圍內已形成IEC安全標準和美國UL安全標準兩大體系。我國自70年代末期開(kāi)始制訂各類(lèi)安全標準。80年代迅速形成了采用或等效采用IEC安全標準的國家標準體系。電氣安全性能試驗在電子測量?jì)x器、廣播收音機、電視機、各種音頻、視頻設備及家電產(chǎn)品、低壓電器等電子、電器產(chǎn)品設計、制造、檢驗、定型、質(zhì)量認證、創(chuàng )優(yōu)及進(jìn)出口等各項工作中，首先成為必須、大量、經(jīng)常進(jìn)行的重要項目，隨之產(chǎn)生的專(zhuān)用測試儀器的需求，使得電氣安全性能試驗儀器具有深厚的展基礎和廣闊的市場(chǎng)。

電氣安全性能試驗儀器技術(shù)指標完全取決于安全標準的要求和規定，測試對象除各類(lèi)電子產(chǎn)品外，遍及一切電網(wǎng)供電或由指定的額定交直流供電的低壓電器設備，這是電氣安全性能試驗儀器區別所有各類(lèi)電子測量?jì)x器的特點(diǎn)。因此，儀器的發(fā)展依賴(lài)于安全標準的發(fā)展

下面，簡(jiǎn)單地介紹一下電氣安全性能試驗儀器---耐電壓測試儀、泄漏電流測試儀、絕緣電阻測試儀、和接地電阻測試儀。

一. 耐壓測試儀

耐電壓強度也可稱(chēng)耐壓強度、介電強度、介質(zhì)強度。絕緣物質(zhì)所能承受而不致遭到破壞的最高電場(chǎng)強度稱(chēng)耐電壓強度。在試驗中，被測樣品在要求的試驗電壓作用之下達到規定的時(shí)間時(shí)，耐壓測試儀自動(dòng)或被動(dòng)切斷試驗電壓。一旦出現擊穿電流超過(guò)設定的擊穿（保護）電流，能夠自動(dòng)切斷試驗電壓并發(fā)出聲光報警。以確保被測樣品不致?lián)p壞。它主要達到如下目的：

i. 檢測絕緣耐壓受工作電壓或過(guò)電壓的能力。

ii. 檢查電氣設備絕緣制造或檢修質(zhì)量。

iii. 排除因原材料、加工或運輸對絕緣的損傷，降低產(chǎn)品早期失效率。

iv. 檢驗絕緣的電氣間隙和爬電距離。

耐壓測試儀是測量各種電器裝置、絕緣材料和絕緣結構的耐電壓能力的儀器，該儀器能調整輸出需要的交流（或直流）試驗電壓和設定擊穿（保護）電流。在試驗中，樣品在要求的試驗電壓作用之下達到規定時(shí)間時(shí)，耐電壓測試儀自動(dòng)或被動(dòng)切斷試驗電壓；一旦出現擊穿，電流超過(guò)設定擊穿（保護）電流，能夠自動(dòng)切斷輸出并同時(shí)報警，以確定樣品能否承受規定的絕緣強度試驗。它可以直觀(guān)、準確、快速、可靠地測試各種被測對象的受電壓、擊穿電壓、漏電流等電氣安全性能指標，并能在IEC或國家安全標準規定的測試條件下，進(jìn)行工頻和直流以及電涌、沖擊波等不同形式的介電性能試驗。在國內外，此類(lèi)儀器還有耐壓測試儀、介質(zhì)擊穿裝置、耐壓試驗器、電涌絕緣測試儀、高壓試驗器等不同的名稱(chēng)。

耐壓測試儀的雛形---高壓試驗器的歷史可以追溯到很久以前，但真正形成專(zhuān)門(mén)的基本安全試驗儀器門(mén)類(lèi)則是70年代后期，世界范圍內大力推廣安全標準之后。50年代中期，初具定時(shí)控制及漏電流測試功能的典型產(chǎn)品如前蘇聯(lián)的UPU-1型介質(zhì)擊穿試驗器，為全電子管電路，且量程單一，主要用于測試電工絕緣材料的抗電強度。70年代后期，隨著(zhù)IEC65號公告的發(fā)布，日本菊水(KIKUSUI)公司發(fā)展了TOS8000系列耐壓測試儀，采用晶體管及集成電路，技術(shù)文件明確表明其產(chǎn)品以滿(mǎn)足IEC、JIS、UL等安全標準規定為目的。80年代初，IEC664(1980)號公告首次頒布進(jìn)行標準脈沖波耐壓試驗的新規定，瑞士HAEFELY公司立即發(fā)展了P12型沖擊`波耐壓測試儀。由此可見(jiàn)，基本安全試驗儀器的發(fā)展與安全標準的發(fā)展同步且不可分割。

整個(gè)60年代是我國耐壓測試儀的初創(chuàng )時(shí)期。由于受技術(shù)、工藝、元器件等各種因素的限制，產(chǎn)品品種少，精度低，自身安全性能差，從廠(chǎng)家自我武裝用以進(jìn)行產(chǎn)品或零部件耐壓試驗的簡(jiǎn)易試驗器起步，少數品種經(jīng)進(jìn)一步完善后形成了商品。代表產(chǎn)品是JC-4介質(zhì)擊穿裝置，但70年代耐壓測試儀的研制和生產(chǎn)一直停滯不前，1970年JC-4竟成為市場(chǎng)上唯一的耐壓儀型號。

我國耐壓測試儀轉入大批量生產(chǎn)而形成安全試驗儀器新門(mén)類(lèi)始于80年代初。在各類(lèi)國家安全標準全面制訂并強制執行的大背景下，生產(chǎn)廠(chǎng)家迅速推出大批型號各異的新產(chǎn)品?，F在，我國已形成的安全耐壓試驗儀器技術(shù)指標基本與國外相當。

二、絕緣電阻測試儀

絕緣電阻測試儀是用來(lái)測量絕緣電阻大小的儀器。

絕緣電阻是指用絕緣材料隔開(kāi)的兩部分導體之間的電阻稱(chēng)絕緣電阻。

為了保證電氣設備運行的安全，應對其不同極性（不同相）的導電體之間，或導電體與外殼之間的絕緣電阻提出一個(gè)最低要求。例如，家用和類(lèi)似用途電器規定：基本絕緣為2MW；加強絕緣為7MW。

影響絕緣電阻測量值的因素有：溫度、濕度、測量電壓及作用時(shí)間、繞組中殘存電荷和絕緣的表面狀況等。

通過(guò)測量電氣設備的絕緣電阻，可以達到如下目的：

a. 了解絕緣結構的絕緣性能。由優(yōu)質(zhì)絕緣材料組成的合理的絕緣結構（或用絕緣系統）應具有良好的絕緣性能和較高的絕緣電阻；

b. 了解電器產(chǎn)品絕緣處理質(zhì)量。電器產(chǎn)品絕緣處理不佳，其絕緣性能將明顯下降；

c. 了解絕緣受潮及受污染情況，當電氣設備的絕緣受潮及受污染后，其絕緣電阻通常會(huì )明顯下降；

d. 檢驗絕緣是否承受耐電壓試驗。若在電氣設備的絕緣電阻低于某一限值時(shí)進(jìn)行耐電壓測試，將會(huì )產(chǎn)生較大的試驗電流，造成熱擊穿而損壞電氣設備的絕緣。因此，通常各式各樣試驗標準均規定在耐電壓試驗前，先測量絕緣電阻。

三、泄漏電流測試儀

泄漏電流是指在沒(méi)有故障施加電壓的情況下，電氣中帶相互絕緣的金屬零件之間，或帶電零件與接地零件之間，通過(guò)其周?chē)橘|(zhì)或絕緣表面所形成的電流稱(chēng)為泄漏電流。按照美國UL標準，泄漏電流是包括電容耦合電流在內的，能從家用電器可觸及部分傳導的電流。泄漏電流包括兩部分，一部分是通過(guò)絕緣電阻的傳導電流I1；另一部分是通過(guò)分布電容的位移電流I2，后者容抗為XC=1/2pfc與電源頻率成反比，分布電容電流隨頻率升高而增加，所以泄漏電流隨電源頻率升高而增加。例如：用可控硅供電，其諧波分量使泄漏電流增大。

若考核的是一個(gè)電路或一個(gè)系統的絕緣性能，則這個(gè)電流除了包括所有通過(guò)絕緣物質(zhì)而流入大地（或電路外可導電部分）的電流外，還應包括通過(guò)電路或系統中的電容性器件（分布電容可視為電容性器件）而流入大地的電流。較長(cháng)布線(xiàn)會(huì )形成較大的分布容量，增大泄漏電流，這一點(diǎn)在不接地的系統中應特別引起注意。

測量泄漏電流的原理測量與絕緣電阻基本相同，測量絕緣電阻實(shí)際上也是一種泄漏電流，只不過(guò)是以電阻形式表示出來(lái)的。不過(guò)正規測量泄漏電流施加的是交流電壓，因而，在泄漏電流的成分中包含了容性分量的電流。

在進(jìn)行耐壓測試時(shí)，為了保護試驗設備和按規定的技術(shù)指標測試，也需要確定一個(gè)在不破壞被測設備（絕緣材料）的最高電場(chǎng)強度下允許流經(jīng)被測設備（絕緣材料）最大電流值，這個(gè)電流通常也稱(chēng)為泄漏電流，但這個(gè)要領(lǐng)只是在上述特定場(chǎng)合下使用。請注意區別。

泄漏電流實(shí)際上就是電氣線(xiàn)路或設備在沒(méi)有故障和施加電壓的作用下，流經(jīng)絕緣部分的電流。因此，它是衡量電器絕緣性好壞的重要標志之一，敢是產(chǎn)品安全性能的主要指標。

將泄漏電流限制在一個(gè)很小值，這對提高產(chǎn)品安全性能具有重要作用。

泄漏電流測試儀用于測量電器的工作電源（或其他電源）通過(guò)絕緣或分布參數阻抗產(chǎn)生的與工作無(wú)關(guān)的泄漏電流，其輸入阻抗模擬人體的阻抗。

泄漏電流測試儀主要由阻抗變換、量程轉換、交直流變換、放大、指示裝置等組成。有的還具有過(guò)流保護、聲光報警電路和試驗電壓調節裝置，其指示裝置分模擬式和數字式兩種。

四、接地電阻

接地電阻這個(gè)名詞是個(gè)定義并不十分明確的詞。在有些標準中（如家用電器的安全標準中），它是指設備內部的接地電阻，而在有些標準中（如接地設計規范中），它是指整個(gè)接地裝置的電阻。我們所講的是指設備內部的接地電阻，也就是一般產(chǎn)品安全標準中所說(shuō)的接地電阻（也有叫做接地阻抗的），它所反映的是設備的各處外露可導電部分與設備的總接地端子之間的電阻。一般標準中規定這個(gè)電阻不得大于0.1W。

接地電阻是指用電器的絕緣一旦失效時(shí)，電器外殼等易觸及金屬部件可能帶電，需要有可靠的接地保護電器的使用者的安全，接地電阻是衡量電器接地保護可靠的重要指標。

接地電阻測試儀接地電阻可用接地電阻測試儀來(lái)測量。由于接地電阻很小，正常一般在幾十毫歐姆，因此，必須采用四端測量才能消除接觸電阻，得到準確的測量結果。接地電阻測試儀是由測試電源、測試電路、指示器和報警電路組成。測試電源產(chǎn)生25A（或10A）的交流測試電流，測試電路將被測電器取得的電壓訊號通過(guò)放大、轉換，由指示器顯示，若所測接地電阻大于報警值（0.1W或0.2W），儀器發(fā)出聲光報警。

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種安全標準的不斷完善。電氣安全測試儀器門(mén)類(lèi)也隨著(zhù)發(fā)展更新，耐壓測試儀從工頻交流，直流，發(fā)展到標準波沖擊耐壓儀；泄漏電流測試儀從平均值整流發(fā)展到真有效值整流……等，使電氣安全測試技術(shù)發(fā)展一個(gè)新水平，更好地提高人民生活水平。