前言

耐壓(Withstanding)、絕緣(Insulation Resistor)、接地電阻(Ground Bond)是電氣安規(guī)測試儀的測試功能，其中的耐壓測試是用電設(shè)備出廠前的必測項目，雖然這些測試應(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題，在這份應(yīng)用白皮書中我們整理了十個最常見的問題，從基本面來探討這些問題的解答。

這十個問題分別是：

1. 耐壓測試的電壓要設(shè)置多少? 為何耐壓測試的電壓比工作電壓高那么多?

2. 為何有三種測試波形?

3. 測試時間要設(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試順序，通過絕緣電阻測試后可以不測耐壓嗎?

9. 高壓的耐壓測試是否會損壞電路中昂貴的芯片?

10. 接地與導(dǎo)通性量測的差別?

除了這十個常見的問題外，因為高壓儀器(用于絕緣電阻量測或耐壓測試的儀器)的安全隱患，所以IEC制定了對于高壓儀器的最新規(guī)范IEC-61010-2-034來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)對策，讓您在分析絕緣材料或產(chǎn)測時得以安全地完成測試任務(wù)，最后我們將從研發(fā)到產(chǎn)測的測試計劃及設(shè)備選購提供有效的建議。

電氣安規(guī)測試的十個為什么?

一、耐壓測試的電壓要設(shè)置多少? 為何耐壓測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)方式如圖下說明)

紅色是發(fā)電設(shè)施(包含電廠的發(fā)電機組及升壓變壓器)；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少輸電線路上的損失)；綠色是配電設(shè)施；黑色是客戶端(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

絕緣材料的耐壓測試是以材料所處的輸配電線位置可能產(chǎn)生的最大瞬變電壓為依據(jù)，瞬變電壓的來源包含雷擊、線路中電感性負(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，瞬變電壓會達(dá)1000伏特(圖三)，GE公司在住宅電力在線紀(jì)錄24小時的瞬變電壓結(jié)果。

圖三 瞬變電壓

我們常見的耐壓測試公式：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)施的絕緣是安全無虞的。

另一個瞬變電壓的線索可以從EN61010-2-030標(biāo)準(zhǔn)的量測類別得知，儀器的量測類別分為CAT II(插座到用電設(shè)備一次側(cè))突波峰值電壓2500伏、CAT III(插座到配電盤的無熔絲開關(guān))突波峰值電壓4000伏、CAT IV(配電盤到低壓配電裝置) 突波峰值電壓6000伏。

二、為何有三種測試波形？

耐壓測試的波形有三種：分別是交流，直流、還有沖擊波(Impulse)。

使用交流波形測試最為標(biāo)準(zhǔn)單位接受，原因在于交流波形與我們實際的用電環(huán)境相同，正半周、負(fù)半周皆有測試，對于待測物(DUT)的雜散電容，交流波形沒有充放電的議題，這些都是交流波形的優(yōu)點，但交流波形也有缺點，缺點的部分我們會在第四題中以測試的等效電路來說明，產(chǎn)測時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試的泄漏電流量測誤差較大的問題。

最后一種波形是沖擊波(Impulse)，沖擊波(Impulse)是模擬輸配電線路上的實際波形樣貌，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測試。

總而言之：測試波形是為了還原真實使用環(huán)境的波形樣貌或解決測試上的議題。

三、測試時間要設(shè)定多久？