前言
耐壓(Withstanding)、絕緣(Insulation Resistor)、接地電阻(Ground Bond)是電氣安規(guī)測(cè)試儀的測(cè)試功能，其中的耐壓測(cè)試是用電設(shè)備出廠前的必測(cè)項(xiàng)目，雖然這些測(cè)試應(yīng)用廣泛，但是許多工程師還是存在著一些知其然卻不知其所以然的問(wèn)題，在這份應(yīng)用白皮書(shū)中我們整理了十個(gè)最常見(jiàn)的問(wèn)題，從基本面來(lái)探討這些問(wèn)題的解答。
這十個(gè)問(wèn)題分別是：
1. 耐壓測(cè)試的電壓要設(shè)置多少? 為何耐壓測(cè)試的電壓比工作電壓高那么多?
2. 為何有三種測(cè)試波形?
3. 測(cè)試時(shí)間要設(shè)定多久?
4. 耐壓儀器的容量如何選擇?
5. 絕緣體及絕緣崩潰的定義?
6. 按照絕緣崩潰的定義，如何避免誤判?
7. 發(fā)現(xiàn)電弧ARC、閃絡(luò)(Flashover)是否意味絕緣已崩潰?
8. 絕緣電阻與耐壓的測(cè)試順序，通過(guò)絕緣電阻測(cè)試后可以不測(cè)耐壓?jiǎn)?
9. 高壓的耐壓測(cè)試是否會(huì)損壞電路中昂貴的芯片?
10. 接地與導(dǎo)通性量測(cè)的差別?
除了這十個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題外，因?yàn)楦邏簝x器(用于絕緣電阻量測(cè)或耐壓測(cè)試的儀器)的安全隱患，所以IEC制定了對(duì)于高壓儀器的最新規(guī)范IEC-61010-2-034來(lái)確保工程師使用儀器的安全，本文也將探討這些安全隱患以及儀器廠商的因應(yīng)對(duì)策，讓您在分析絕緣材料或產(chǎn)測(cè)時(shí)得以安全地完成測(cè)試任務(wù)，最后我們將從研發(fā)到產(chǎn)測(cè)的測(cè)試計(jì)劃及設(shè)備選購(gòu)提供有效的建議。
電氣安規(guī)測(cè)試的十個(gè)為什么?
一、耐壓測(cè)試的電壓要設(shè)置多少? 為何耐壓測(cè)試的電壓比工作電壓高那么多?
圖一輸配電系統(tǒng)示意圖 (圖片授權(quán)方式如圖下說(shuō)明)
紅色是發(fā)電設(shè)施(包含電廠的發(fā)電機(jī)組及升壓變壓器)；藍(lán)色是輸電設(shè)施(采取765、500、345、230及135kV高壓傳輸?shù)哪康氖菫榱藴p少輸電線(xiàn)路上的損失)；綠色是配電設(shè)施；黑色是客戶(hù)端(大型工廠為特高壓用電138、161或230kV；中型工廠為超高壓用電26、69kV；小型工廠為高壓用電4、11、13、22kV；住家、商家用電為110、120、220、240V)。
圖二 家用、商用的配電示意圖
絕緣材料的耐壓測(cè)試是以材料所處的輸配電線(xiàn)位置可能產(chǎn)生的最大瞬變電壓為依據(jù)，瞬變電壓的來(lái)源包含雷擊、線(xiàn)路中電感性負(fù)載切換的感應(yīng)電壓、接地不良、靜電放電(ESD)、市電故障排除等，輸配電系統(tǒng)每一段的最大瞬變電壓皆不相同，以住家、商家的110~240V為例，瞬變電壓會(huì)達(dá)1000伏特(圖三)，GE公司在住宅電力在線(xiàn)紀(jì)錄24小時(shí)的瞬變電壓結(jié)果。
圖三 瞬變電壓
我們常見(jiàn)的耐壓測(cè)試公式：1000V+兩倍的工作電壓，便是基于圖三的研究，絕緣材料須可承受配電位置可能的瞬變電壓1000V，而兩倍的工作電壓是工作電壓再加上一個(gè)工作電壓當(dāng)余裕度(Margin)以確保用電設(shè)施的絕緣是安全無(wú)虞的。
另一個(gè)瞬變電壓的線(xiàn)索可以從EN61010-2-030標(biāo)準(zhǔn)的量測(cè)類(lèi)別得知，儀器的量測(cè)類(lèi)別分為CAT II(插座到用電設(shè)備一次側(cè))突波峰值電壓2500伏、CAT III(插座到配電盤(pán)的無(wú)熔絲開(kāi)關(guān))突波峰值電壓4000伏、CAT IV(配電盤(pán)到低壓配電裝置) 突波峰值電壓6000伏。
二、為何有三種測(cè)試波形？
耐壓測(cè)試的波形有三種：分別是交流，直流、還有沖擊波(Impulse)。
使用交流波形測(cè)試最為標(biāo)準(zhǔn)單位接受，原因在于交流波形與我們實(shí)際的用電環(huán)境相同，正半周、負(fù)半周皆有測(cè)試，對(duì)于待測(cè)物(DUT)的雜散電容，交流波形沒(méi)有充放電的議題，這些都是交流波形的優(yōu)點(diǎn)，但交流波形也有缺點(diǎn)，缺點(diǎn)的部分我們會(huì)在第四題中以測(cè)試的等效電路來(lái)說(shuō)明，產(chǎn)測(cè)時(shí)通常以泄漏電流作為合格(Pass)/不合格(Fail)的判斷準(zhǔn)則，使用直流波形的目的是為了解決交流波形測(cè)試的泄漏電流量測(cè)誤差較大的問(wèn)題。
最后一種波形是沖擊波(Impulse)，沖擊波(Impulse)是模擬輸配電線(xiàn)路上的實(shí)際波形樣貌，瞬變電壓分為脈沖型與震蕩型，沖擊波(Impulse)模擬雷擊等脈沖型瞬變電壓，變電、輸配電系統(tǒng)中使用的裝置，例如：斷路器、隔離器，絕緣礙子等便需要用這種波形來(lái)測(cè)試。
總而言之：測(cè)試波形是為了還原真實(shí)使用環(huán)境的波形樣貌或解決測(cè)試上的議題。
三、測(cè)試時(shí)間要設(shè)定多久？
