電氣安全性能的測(cè)量?jī)x器 - 全文

　　電氣安全性能試驗(yàn)儀器技術(shù)指標(biāo)完全取決于安全標(biāo)準(zhǔn)的要求和規(guī)定，測(cè)試對(duì)象除各類電子產(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(shè)備，這是電氣安全性能試驗(yàn)儀器區(qū)別所有各類電子測(cè)量?jī)x器的特點(diǎn)。因此，儀器的發(fā)展依賴于安全標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

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

　　一. 耐壓測(cè)試儀

　　耐電壓強(qiáng)度也可稱耐壓強(qiáng)度、介電強(qiáng)度、介質(zhì)強(qiáng)度。絕緣物質(zhì)所能承受而不致遭到破壞的最高電場(chǎng)強(qiáng)度稱耐電壓強(qiáng)度。在試驗(yàn)中，被測(cè)樣品在要求的試驗(yàn)電壓作用之下達(dá)到規(guī)定的時(shí)間時(shí)，耐壓測(cè)試儀自動(dòng)或被動(dòng)切斷試驗(yàn)電壓。一旦出現(xiàn)擊穿電流超過(guò)設(shè)定的擊穿(保護(hù))電流，能夠自動(dòng)切斷試驗(yàn)電壓并發(fā)出聲光報(bào)警。以確保被測(cè)樣品不致?lián)p壞。它主要達(dá)到如下目的：

　　i. 檢測(cè)絕緣耐壓受工作電壓或過(guò)電壓的能力。

　　ii. 檢查電氣設(shè)備絕緣制造或檢修質(zhì)量。

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

　　iv. 檢驗(yàn)絕緣的電氣間隙和爬電距離。

　　耐壓測(cè)試儀是測(cè)量各種電器裝置、絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的耐電壓能力的儀器，該儀器能調(diào)整輸出需要的交流(或直流)試驗(yàn)電壓和設(shè)定擊穿(保護(hù))電流。在試驗(yàn)中，樣品在要求的試驗(yàn)電壓作用之下達(dá)到規(guī)定時(shí)間時(shí)，耐電壓測(cè)試儀自動(dòng)或被動(dòng)切斷試驗(yàn)電壓;一旦出現(xiàn)擊穿，電流超過(guò)設(shè)定擊穿(保護(hù))電流，能夠自動(dòng)切斷輸出并同時(shí)報(bào)警，以確定樣品能否承受規(guī)定的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)。它可以直觀、準(zhǔn)確、快速、可靠地測(cè)試各種被測(cè)對(duì)象的受電壓、擊穿電壓、漏電流等電氣安全性能指標(biāo)，并能在IEC或國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)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(yàn)。在國(guó)內(nèi)外，此類儀器還有耐壓測(cè)試儀、介質(zhì)擊穿裝置、耐壓試驗(yàn)器、電涌絕緣測(cè)試儀、高壓試驗(yàn)器等不同的名稱。

　　耐壓測(cè)試儀的雛形---高壓試驗(yàn)器的歷史可以追溯到很久以前，但真正形成專門(mén)的基本安全試驗(yàn)儀器門(mén)類則是70年代后期，世界范圍內(nèi)大力推廣安全標(biāo)準(zhǔn)之后。50年代中期，初具定時(shí)控制及漏電流測(cè)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(yàn)器，為全電子管電路，且量程單一，主要用于測(cè)試電工絕緣材料的抗電強(qiáng)度。70年代后期，隨著IEC65號(hào)公告的發(fā)布，日本菊水(KIKUSUI)公司發(fā)展了TOS8000系列耐壓測(cè)試儀，采用晶體管及集成電路，技術(shù)文件明確表明其產(chǎn)品以滿足IEC、JIS、UL等安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為目的。80年代初，IEC664(1980)號(hào)公告首次頒布進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)脈沖波耐壓試驗(yàn)的新規(guī)定，瑞士HAEFELY公司立即發(fā)展了P12型沖擊`波耐壓測(cè)試儀。由此可見(jiàn)，基本安全試驗(yàn)儀器的發(fā)展與安全標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展同步且不可分割。

　　整個(gè)60年代是我國(guó)耐壓測(cè)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，從廠家自我武裝用以進(jìn)行產(chǎn)品或零部件耐壓試驗(yàn)的簡(jiǎn)易試驗(yàn)器起步，少數(shù)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(cè)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(hào)。

　　我國(guó)耐壓測(cè)試儀轉(zhuǎn)入大批量生產(chǎn)而形成安全試驗(yàn)儀器新門(mén)類始于80年代初。在各類國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)全面制訂并強(qiáng)制執(zhí)行的大背景下，生產(chǎn)廠家迅速推出大批型號(hào)各異的新產(chǎn)品?，F(xiàn)在，我國(guó)已形成的安全耐壓試驗(yàn)儀器技術(shù)指標(biāo)基本與國(guó)外相當(dāng)。

　　二、絕緣電阻測(cè)試儀

　　絕緣電阻測(cè)試儀是用來(lái)測(cè)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(dǎo)體之間的電阻稱絕緣電阻。

　　為了保證電氣設(shè)備運(yùn)行的安全，應(yīng)對(duì)其不同極性(不同相)的導(dǎo)電體之間，或?qū)щ婓w與外殼之間的絕緣電阻提出一個(gè)最低要求。例如，家用和類似用途電器規(guī)定：基本絕緣為2MW;加強(qiáng)絕緣為7MW。

　　影響絕緣電阻測(cè)量值的因素有：溫度、濕度、測(cè)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(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻，可以達(dá)到如下目的：

　　a. 了解絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣性能。由優(yōu)質(zhì)絕緣材料組成的合理的絕緣結(jié)構(gòu)(或用絕緣系統(tǒng))應(yīng)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(dāng)電氣設(shè)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(yàn)絕緣是否承受耐電壓試驗(yàn)。若在電氣設(shè)備的絕緣電阻低于某一限值時(shí)進(jìn)行耐電壓測(cè)試，將會(huì)產(chǎn)生較大的試驗(yàn)電流，造成熱擊穿而損壞電氣設(shè)備的絕緣。因此，通常各式各樣試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定在耐電壓試驗(yàn)前，先測(cè)量絕緣電阻。

　　三、泄漏電流測(cè)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)其周圍介質(zhì)或絕緣表面所形成的電流稱為泄漏電流。按照美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn)，泄漏電流是包括電容耦合電流在內(nèi)的，能從家用電器可觸及部分傳導(dǎo)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(dǎo)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(tǒng)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(dǎo)電部分)的電流外，還應(yīng)包括通過(guò)電路或系統(tǒng)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(zhǎng)布線會(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(tǒng)中應(yīng)特別引起注意。

　　測(cè)量泄漏電流的原理測(cè)量與絕緣電阻基本相同，測(cè)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(guī)測(cè)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(cè)試時(shí)，為了保護(hù)試驗(yàn)設(shè)備和按規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)測(cè)試，也需要確定一個(gè)在不破壞被測(cè)設(shè)備(絕緣材料)的最高電場(chǎng)強(qiáng)度下允許流經(jīng)被測(cè)設(shè)備(絕緣材料)最大電流值，這個(gè)電流通常也稱為泄漏電流，但這個(gè)要領(lǐng)只是在上述特定場(chǎng)合下使用。請(qǐng)注意區(qū)別。

　　泄漏電流實(shí)際上就是電氣線路或設(shè)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(biāo)志之一，敢是產(chǎn)品安全性能的主要指標(biāo)。

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

　　泄漏電流測(cè)試儀用于測(cè)量電器的工作電源(或其他電源)通過(guò)絕緣或分布參數(shù)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(cè)試儀主要由阻抗變換、量程轉(zhuǎn)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(hù)、聲光報(bào)警電路和試驗(yàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，其指示裝置分模擬式和數(shù)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(biāo)準(zhǔn)中(如家用電器的安全標(biāo)準(zhǔn)中)，它是指設(shè)備內(nèi)部的接地電阻，而在有些標(biāo)準(zhǔn)中(如接地設(shè)計(jì)規(guī)范中)，它是指整個(gè)接地裝置的電阻。我們所講的是指設(shè)備內(nèi)部的接地電阻，也就是一般產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備的各處外露可導(dǎo)電部分與設(shè)備的總接地端子之間的電阻。一般標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)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(hù)電器的使用者的安全，接地電阻是衡量電器接地保護(hù)可靠的重要指標(biāo)。

　　接地電阻測(cè)試儀接地電阻可用接地電阻測(cè)試儀來(lái)測(cè)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(cè)量才能消除接觸電阻，得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。接地電阻測(cè)試儀是由測(cè)試電源、測(cè)試電路、指示器和報(bào)警電路組成。測(cè)試電源產(chǎn)生25A(或10A)的交流測(cè)試電流，測(cè)試電路將被測(cè)電器取得的電壓訊號(hào)通過(guò)放大、轉(zhuǎn)換，由指示器顯示，若所測(cè)接地電阻大于報(bào)警值(0.1W或0.2W)，儀器發(fā)出聲光報(bào)警。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善。電氣安全測(cè)試儀器門(mén)類也隨著發(fā)展更新，耐壓測(cè)試儀從工頻交流，直流，發(fā)展到標(biāo)準(zhǔn)波沖擊耐壓儀;泄漏電流測(cè)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(cè)試技術(shù)發(fā)展一個(gè)新水平，更好地提高人民生活水平。