為什么要進行耐電壓測試
電介質強度測試, 亦稱hi-pot 測試, 大概是最多人知道的和經常執行的生產線安全測試。實際上,表明它的重要性是每個標準的一部分。 hi-pot 測試是確定電子絕緣材料足以抵抗瞬間高電壓的一個非破壞性的測試。
這是適用于所有設備為保證絕緣材料是足夠的一個高壓測試。
進行hi-pot 測試的其它原因是, 它可以查出可能的瑕疵譬如在制造過程期間造成的漏電距離和電氣間隙不夠。
進行型式測試的時候, hi-pot 測試是在某些測試(譬如失效, 潮態及振動測試)之后進行來確定是否因為這些測試造成絕緣的退化。但是,日常生產進行的hi-pot 測試, 是制造過程中的測試來確定是否所生產的產品的結構是與型式測試所用產品的結構相同。
一些由生產流程造成的缺陷可以通過在線hi-pot 測試檢查出來,例如, 變壓器繞組電氣間隙和爬電距離減小。
這樣的故障可能起因于繞線部門的一名新操作員。
其它例子包括檢查絕緣材料的針孔瑕疵或發現一個過大的焊點。
大多數安全標準使用2xU + 1000 V 的慣例作為基本的絕緣材料測試的依據, 這里的U 是操作電壓(rms值)。
這個慣例僅僅作為一個指導, 對于個別標準特別是IEC 60950 提供了一個具體的表格來定義根據測量到的實際工作電壓來確定確切的測試電壓1.至于使用1000 V 作為基本慣例的原因是產品的絕緣材料在日常使用中可能承受瞬間過電壓。
實驗和研究表示, 這些過電壓通常高達1000 V 。
測試方法:
高壓通常是應用的在橫跨被測試絕緣材料的二個部件之間, 譬如測試設備(EUT)的一次側電路(Primary Circuit)和金屬外殼。
如果絕緣材料在兩個部件之間是足夠的, 那么加在兩個由絕緣體分離的導體之間的大電壓只能產生非常小的電流流過絕緣體。
雖然這個小電流是可接受的, 但是空氣絕緣或固體絕緣不應該發生擊穿。
因此, 需要注意這個電流是因為局部放電或擊穿的結果, 而不是由于電容聯結引起的。
另外一個例子是對介于電源的一次(Primary)和二次(Secondary)電路之間的絕緣材料進行測試。
這時所有輸出短接在一起。
耐壓測試儀的接地探針與短接在一起的輸出相連, 同時高壓探針與L 和N連接(L和N短接) (參見圖1) 。在hi-pot 測試期間EUT 不工作。
必須注意, 在進行型式測試期間, 理想的情況是先加低于規定的電壓的1/2, 然后逐漸上升,并且在10 秒中達到規定電壓,并且維護1 分鐘。
然而,大多數測試儀器, 直接輸出規定電壓或使用一個電子控制線路來實現電壓的爬升。
測試持續時間:
如果測試是代表認證過程的一部分, 那么測試持續時間必須是所使用的安全標準相符合。
例如,多數標準, 包括IEC 60950 , 測試持續時間是1 分鐘。
但是, 當在生產線對產品進行測試, 通常對每個產品進行1 分鐘hi-pot 測試是不實際的, 制造商通常會縮短測試時間, 譬如幾秒鐘, 但是使用更高的電壓。
一個典型的經驗法則是110-120% (2xU + 1000 V), 1-2 秒。
測試持續時間和程序應該得到相關測試機構的同意。
值得注意的是, 雖然被減少的時間和增加的電壓是近似, 實驗和制造商的'數據表明, 每種絕緣材料有它自己的具體電壓時間特征
電流設定:
現在大多數hi-pot 測試儀允許用戶自行設定電流的限值。
但是, 如果產品的實際漏電流是已知的, 那么hi-pot 測試電流是可以預測的。限值的選擇實際要依靠被測試的產品。
最好的選擇限值的方式是測試一些產品樣品并得到平均hi-pot 電流,然后泄漏電流的限制值被設定為一個稍高出平均值的值。
使用2作為因數的原因是, 線路泄漏電流通過一個Y 電容產生, 但是hi-pot 測試產生的泄漏電流通有各條線路的電容同時產生。
推導出I (hi-pot)的等式, 你可以預測hi-pot 測試電流。
所以, hi-pot 測試儀電流限值應該被設置足夠高以避免因為泄露電流的存在而導致的誤判, 同時不能太高而導致無法檢測出真實的絕緣材料擊穿。
多數安全標準允許使用交流或直流電壓進行hi-pot 測試。
當使用交流電壓進行測試時, 被測試的絕緣材料承受的電壓是峰值。
所以, 如果你決定使用直流電壓進行測試, 你必須保證, dc 測試電壓是交流測試電壓 (或1.414) 倍, 這樣直流電壓的值與交流電壓峰值是相等的。
例如, 對于1500 Vac, 用做絕緣測試的等效直流電壓應該是1500 x 1.414 或2121 Vdc 。
使用直流測試電壓的一個好處是, 泄漏電流限值與使用交流測試電壓相比,可以被設置為更低的值。
這樣制造者有更大的機會檢查處處于絕緣材料失效邊緣的產品, 這些產品在使用交流電壓進行測試是可能會通過。
必須注意到, 當使用直流hi-pot 測試儀,電路中的電容器會被高度充電, 因此, 一個安全放電設備或設定是必需的。
但是, 不管測試電壓怎樣, 在產品被人接觸之前進行放電處理都是很好的做法。
直流 hi-pot 測試儀的另一個好處是其電壓逐漸上升。
由監測當電壓增加時電流的變化, 操作員能在故障發生之前看出潛在的絕緣材料失效。
使用直流 hi-pot 測試儀的一個小缺點是因為直流測試電壓比較難產生, 直流 hi-pot 測試儀的成本也許稍微高出交流測試儀。
交流hi-pot 測試儀存在一個小弊端,那就是如果被測試的電路中有大容量的 Y 電容, 可能會因為hi-pot 測試器的電流限值設置, 可能造成ac 測試儀顯示測試失敗而實際上絕緣并沒有擊穿。
多數安全標準允許用戶斷開Y 電容器進行測試, 或者選擇使用直流 hi-pot 測試儀。
直流hi-pot 測試儀不會因為大容量Y電容的存在而顯示失效,因為Y 電容器對于直流電壓不會有電流通過其本身。