耐压强度试验中漏电流的测试方法

侯 宇，陈执铭，王 琼

(中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原 030024)

耐压强度试验，亦称hipot测试，是比较通用且经常执行的设备安全测试。hipot测试是确定电子绝缘材料足以抵抗瞬间高电压的一个非破坏性的测试，它在一定时间内施加高压到被测试产品以确保测试产品的绝缘性能足够强，用来检测经常发生的瞬态高压下产品的绝缘能力是否合格。进行hipot测试的主要原因是，它可以查出产品本身存在的瑕疵，譬如在制造过程期间造成的漏电距离和电气间隙不够，产生的漏电流过大时将会对人体产生直接的影响，造成局部烧伤或引起人体心室的纤维颤动。国家标准《信息技术设备（包括电气事务设备）的安全》规定：凡是与电网电源相连的信息技术设备则应进行接触电流的测试。本文将围绕耐压强度试验中漏电流的测试原理及方法作一些浅析。

1 耐压强度试验中漏电流测试原理及方法

电击是电流通过人体或动物躯体而产生的化学效应、机械效应、热效应及生理效应而导致的伤害，所引起的生理反应取决于电流值的大小和持续时间及其通过人体的路经，电流值取决于施加的电压以及电源的阻抗和人体的阻抗，而人体的阻抗依次取决于接触区域的湿度以及施加的电压和频率的值。大约0.5mA的接触电流就能在健康的人体内产生反应，而且这种不知不觉的反应可能会导致间接的危险。

耐压强度试验主要检验信息技术设备的设计和结构能否保证当人体接触到该类设备时，其人体接触的漏电流或保护导体电流都不会产生电击危险。信息技术设备在正常工作条件下，当基本绝缘材料一旦击穿或某一元件发生失效时，把流到信息设备的漏电流限制在安全值之内或配备非常可靠的保护接地连接，要保证危险电压的可接触性受到限制。

电子信息设备在工作时漏电流大小与输入电压成正比。因此，在进行耐压强度漏电流测试时，应选择（最不利的交直流电源电压-额定电压或额定电压范围上限×10%额定电压容差×2＋1 000 V）电压加到被测信息设备上，使设备内元件流过最大电流，在进行交流或直流电压试验时，为避免瞬态跳变，电压应在10 s或10 s以内逐渐升到规定值，然后保持1 m in，来判定整个设备接触的漏电流是否满足规定的要求值。

1.1 耐压强度试验漏电流测试原理

耐压强度试验漏电流测试方法实际上是模拟人体的阻抗网络对电流来测量。要求被测信息设备从带危险电压的零部件流向可触及零部件的接触电流或当保护接地连接失效时。接触电流必须限制在表1所示的最大电流范围值内，其中包括要考虑一次电路和可触及零部件之间的电磁兼容（EWC）滤波元件所产生的电流，并且要求桥接在一次电路与保护地之间双重绝缘或加强绝缘电容应符合GB/T14472-1998的有关要求。如果两个电容器串联使用，每个电容器标定的电压为这两个电容器的总工作电压，而且每个电容量应具有相同的标称电容量。

图1是Ⅰ类设备测试接触电流的网络图。电路特性：电子电路未接地，流经人体的电流Ⅰc是通过跨接在电源变压器绝缘体上的杂散电容或电容器C而“泄露”的电流。这个电流来自一个相对高电压高阻抗的电路，它的数值基本上不受电子电路上的工作电压影响，接触电流必须＜0.25mA。

图1 Ⅰ类设备测试网络图

图2是Ⅱ类设备测试接触电流的网络图。电路特性：设备与交流供电电源接地相连，流过人体的电流Ⅰv是由设备的电子电路的工作电压V引起的，这个电路相对于人体是一个低阻抗电源，从电源变压器流出的任何泄漏电流将流到大地而不通过人体。因此，人体的电流Ⅰv是通过规定可触及电路的最大电压值来限制的。一般来说，可触及的电路是指安全特低电压SELV（safety extra-low voltage）或受限制接触的通讯网络电压TNV（telecommunication network voltage）。

图2 Ⅱ类设备测试网络图

1.2 耐压强度试验漏电流测试方法

图3是耐压强度试验的测量仪表线路图，该仪表工作原理是由整流器D1～D4/动圈指示表M以及与附加的串联电阻R1+Rv1(可调电阻)组成，然后再与电容器C相并联，电容器C主要用来降低对谐波和高于电源频率的其它频率灵敏度。无感电阻Rs将仪表线圈M进行分流得到X10的量程档，S是灵敏度按钮，按下后灵敏度最大。该仪表测量值是电流的有效值，适用于频率相对较低的信息设备。

图3 耐压强度试验的测量仪表线路图

图4是耐压强度试验方法线路图，该耐压强度测试仪可输出（0～5000 V）交直流电压，同时可测试漏电流（0.1～110 mA）。使用时可根据受试设备的要求设置输出电压，如果测试电流大于设置电流的上限，仪器将自动切断输出电压，发出声光提示，并且在显示屏上保留显示当前的电压值和电流值。能实时显示击穿电流值和电压值。可用来测试或分析受试品的电压击穿点，也可用来测试容性受试品的耐压，能够快速、准确地测量电子元器件、家用电器、绝缘材料、仪器仪表、照明电器、电动电热器具等电气设备的安全耐压强度。

图4 耐压强度试验方法线路图

供电电源在一根相线与中线之间工作单相信息设备试验电路中，通常测试时在电网电源供电处应使用隔离型变压器，如果不带隔离变压器则应将信息设备安置在绝缘台上，由于信息设备机身可能带危险电压。因此，要有安全警告标记。然后将受试信息设备的电源保护接地端子接地，作为受试信息设备接地，隔离变压器的次级和受试信息设备保持浮动（不接地）。在这种情况下，不考虑变压器的容性漏电流。在三相设备和供电电源接在三根相导线之间的工作设备试验电路中，当对三相设备进行试验时，用于抑制电磁干扰并接在相线与地线之间的任何元件必须每次与一个相线连接，并重复开关操作。

①对有保护接地连接或功能接地连接的受试信息设备，耐压测试仪的低端连接到受试信息设备的接地端子上，耐压测试仪高端连接到电源的相线。

②对没有保护接地连接或功能接地连接的受试信息设备，耐压测试仪的高端依次连接到每个不接地或非导电可触及的零部件上和每个不接地的可触及的电路上，对可触及的非导电零部件测试时，在非导电零部件上方贴有10 cm×20 cm金属箔进行试验，耐压测试仪低端连接到电源的接地端子。

现在大多数hipot测试仪允许用户自行设定电流的限值。但是，如果产品的实际漏电流是已知的，那么hipot测试电流是可以预测的。限值的选择实际要依靠被测试的产品。最好的选择限值的方式是测试一些产品样品并得到平均hipot电流，然后泄漏电流的限制值被设定为一个稍高出平均值的值。另外一个设定电流限值的方法是使用以下数学公式：

E(hipot)/E(leakage)=I(hi-pot)/[2×I(leakage)]

使用“2”作为因数的原因是，线路泄漏电流通过一个Y电容产生，但是hipot测试产生的泄漏电流通有各条线路的电容同时产生。推导出I(hipot)的等式，可以预测hipot测试电流。所以，电流限值应该被设置足够高以避免因为泄露电流的存在而导致的误判，同时不能太高而导致无法检测出真实的绝缘材料击穿。

高压通常是应用在横跨被测试绝缘材料的二个部件之间，譬如测试设备（EUT）的一侧电路（Primary Circuit）和金属外壳。如果绝缘材料在两个部件之间是足够的，那么加在两个由绝缘体分离的导体之间的大电压只能产生非常小的电流流过绝缘体。虽然这个小电流是可接受的，但是空气绝缘或固体绝缘不应该发生击穿。因此，需要注意这个电流是因为局部放电或击穿的结果，而不是由于电容联结引起的。

2 结束语

从以上的分析可以阐明，耐压强度试验的漏电流检测对绝缘的要求非常严格，能有效地发现较危险的集中性缺陷。它是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的必要手段，是一项重要的安全性能检测。

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