电介质强度及测试

中国医疗器械杂志07.第4期发表

电介质强度及测试

李雨明张宜川潘全亮

本文从电介质的性质、电介质强度、电介质强度的测试及测试设备的角度对比叙述，并从理论上和实际操作上分析，提出了符合目前实际情况的测试方法和测试判定。

电介质强度的测试过程中，由于国家标准规定的测试方法与要求及合格与否的判定不具体，造成电介质强度测试方法和判定的不同，并且形成一定的争议。在此，根据我们工作中所碰到的情况在此提出，供大家参考。

一、电介质及强度

什么是电介质：其基本电磁性能是受电场作用而极化的物质。有称：一切绝缘体统称为电介质；或者是在外电场的作用下内部结构发生变化，并且反过来影响外电场的物质。例如空气、云母、陶瓷、玻璃纸、塑料、油等都是电介质。从极化过程可以看到，电介质分子中正、负电荷在外电场中受电场力的作用有被分离的趋势。如果外电场足够强大，有可能使一些电子在电场力作用下脱离原子核束缚而成为自由电子，这些自由电子在外电场作用下又获得加速，具有很大的动能。它们在遇到其它分子时。可能使被碰撞的分子又释放出电子来，这种连续反应使电介质中的自由电子愈来愈多，可使介质失去绝缘性能成为导体，这种情况叫做电介质的“击穿”。各种电介质材料都有一定的能承受而不致遭到破坏而击穿的最高电场强度 ,又称绝缘场强。电介质中的场强超过击穿场强会引起介质中出现大量自由电子，导致流过介质的电流急剧增加，介质温度也迅速上升，最后介质被烧坏。这类在强电场作用下，电介质丧失电绝缘能力的现象，导致击穿的最低临界电压称为击穿电压。均匀电场中，击穿电压与介质厚度之比称为击穿电场强度（或称电介质强度、击穿强度、介电强度、电气强度、耐电压强度、抗电强度等）。它反映电介质自身的耐电强度。

固体电介质击穿有3种形式：电击穿、热击穿和电化学击穿。电击穿是因电场使电介质中积聚起足够数量和能量的带电质点而导致电介质失去绝缘性能。热击穿是因在电场作用下，电介质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力。电化学击穿是在电场、温度等因素作用下，电介质发生缓慢的化学变化，性能逐渐劣化，最终丧失绝缘能力。电介质的化学变化通常使其电导增加，这会使介质的温度上升，因而电化学击穿的最终形式是热击穿。

影响电介质强度的因素很多，包括电压，温度，湿度，时间，频率，波形等。

二、电介质强度测试方法与要求

电介质强度测试方法在不同的电气行业中基本上相同，但是，被测设备电介质强度合格与否的判定存在不同，并且，在判定的具体操作上也很难一致，如：

1、GB9706.1-1995 《医用电气设备第一部分：安全通用要求》规定：

20.4 试验

a）单相设备和按单相设备来试验的三相设备的试验电压，必须按表5规定加在如20.1和20.2条所述的绝缘部分上历时1min：

开始，必须加上不超过一半规定值的电压，然后必须在10s内将电压逐渐增加到规定值，必须保持此值达1min，之后必须在10s内将电压逐渐降至一半规定值以下。

b）试验电压必须有的波形和涉率，应使绝缘体上受的电介质应力至少等于在正常使用时以相同波形和频率的电压加于各部分上时所产生的电介质应力。

f）试验时不得发生闪络或击穿。如发生轻微的电晕放电，但当试验电压暂时降高于基准电压（U）的较低值时，放电现象停止。且这种放电现象不会引起试验电压的下降，则这种电晕放电可以不考虑。

2、GB4793.1-1995 《测量、控制和试验室用电气设备的安全要求第一部分：通用要

求》规定：

6.8.4 电压试验

用附录D规定的电压值进行电压试验，不应出现击穿或重复飞弧，电晕放电效应和类似现象忽略不计。

在进行交流或直流电压试验时，为避免瞬态跳变，电压应在10s或10s以内逐渐升到规定值，然后保持1min。

3、GB4943-2001《信息技术设备的安全》规定：

5.2 抗电强度

5.2.1 一般要求

设备中使用的固体绝缘应具有足够的抗电强度。

5.2.2 试验程序``

加到被试绝缘上的试验电压应从零逐渐升高到规定的电压值，然后在该电压值上保持60s。

当由于加上试验电压而引起的电流以失控的方式迅速增大，即绝缘无法限制电流时，则认为已发生绝缘击穿。电晕放电或单次瞬间闪络不认为是绝缘击穿。

4、GB15579.1-2004《弧焊设备第一部分：焊接电源》规定：

6.1.4 介电强度

绝缘应能承受下述试验电压而无闪络或击穿现象发生。

过载断路的最大值可设定在100mA。高压变压器断路前应能提供规定的电压，过流检测断路装置的动作应视为闪络或击穿。

试验电压可按制造厂要求随意缓慢上升至满值。

5、GB7251.1--1997《低压成套设备和控制设备第一部分：型式试验和部分型式试验成

套设备》规定：

8.2.2 介电性能验证

8.2.2.4 试验电压值与施加部位

开始施加试验电压时不应超过本条中给出的50%。然后在几秒钟之内将试验电压稳定增加至本条规定的最大值并保持1min。试验电源应具有足够的容量以使在出现允许的漏电流的情况下亦能维持试验电压。

8.2.2.5 试验结果

如果没有击穿或放电现象，则此项试验可认为通过。

6、GB4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全要求确第一部分：通用要求》规定：宣贯材料

（1）关于电压施加的时间和速度的问题

②电压应该按一个普通的试验员正常操作的速度升高。如过快，则由于人员及设备的因素，可能会产生过冲；如过慢，则有可能产生额外的电压承受累积。从这个角度来讲，初始电压一般接近规定的电压的一半较好，这样可以缩小额外的电压承受累积。

③电压应该在达到规定的电压后再保持1min，-----。

（9）本标准对击穿没有作出明确的定义，在实际的操作中要注意以下几点：