医用电气设备电介质强度试验

2013-09-12黄佩丽深圳市新元素医疗技术开发有限公司深圳518000

中国医疗器械信息 2013年2期

黄佩丽深圳市新元素医疗技术开发有限公司 (深圳 518000)

医用电气产品在使用过程中，与其连接的电网因雷电、开关过度或感应等情况而带来瞬态过电压，会造成绝缘材料的损伤甚至击穿。电介质强度试验就是检验医用电气设备固态电气绝缘性能的重要方法，它是通过对设备施加一个高于其额定值的电压并维持一定时间来判定设备的绝缘材料和空间距离是否符合要求，即是利用高电压的手段来检验电气绝缘结构中是否存在薄弱环节和缺陷。

1.电气绝缘图

电气绝缘图是电介质强度试验的基础，使用绝缘图表的方式，能简单而明了地表达各部件之间的绝缘配合关系，适合各层次的人员交流。

只有在熟悉产品结构和各部件的用途后，才能设计出安全而又经济的绝缘配合。在下列部件之间的组合，应该考虑其隔离要求：

——带电部件；

——分离部件；

——接地系统；

——可触及的外壳；

——信号电路；

——患者回路；

GB9706.1标准中给出了各部件之间的要求，如带电部分与已保护接地之间的隔离（A-a1），这种绝缘是基本绝缘（因在单一故障情况下，基本绝缘失效，保护接线系统可以产生极大的瞬间电流，把熔断器烧断，从而实现安全保护）；带电部分和未保护接地外壳部件之间（A-a2），这种绝缘是双重绝缘或加强绝缘（由于外壳没有保护接地，按双重的原则，即使在单一故障情况下，外壳部件也是不能带电的）；其他部件之间的要求，这里就不再一一累述，标准中都有详细的描述。

图1.

表1.

对于电气绝缘图的制定，一般可按照以下的步骤。

a) 确认设备电路图；

b) 确定保护对象；

c) 确定绝缘路径；

d) 确定绝缘类型；

e) 确定电介质强度试验电压值；

f) 界定爬电距离和电气间隙；

g) 制成表格，构成绝缘图的一部分。

例如：在图1中，是内部电源类、BF型应用部分的血压计绝缘图，其电介质强度试验的部位、绝缘类型、基准电压、试验电压的选取见表1。

2.试验电压值

电介质强度试验所需要的电压值，主要取决于基准电压的选取和绝缘类别的判定。

2.1 基准电压的选取

绝缘层间的基准电压选取，是设备在正常使用时，设备施加额定供电电压在绝缘系统所能出现的最大电压，在选取时主要有两种情况。

表2.

（1）选绝缘最大电压值的一端：在正常使用时当设备施加额定供电电压或制造商所规定的电压二者中较高电压时，设备有关绝缘可能承受的电压。

（2）选取任何两点间最高电压的算术和：对两个隔离部分之间或一个隔离部分与接地部分之间的绝缘，基准电压（U）等于两个部分的任何两点间最高电压的算术和。

2.2 试验电压值的选取

根据基准电压值和绝缘类别的要求不同，是可以查表计算的，这些要求在GB9706.1-2007标准中有详细描述，具体见表2。

3.漏电流设置

电介质强度试验是检查绝缘结构和绝缘材料在一定的电场强度下是否发生绝缘击穿，而在具体试验的实施中，过流分断装置的动作便成了我们判定的依据，这个动作电流就是漏电流。

首先我们来了解什么是击穿？当电场强度超过某一极限时，通过介质的电流与施加于介质的电压关系就不再符合欧姆定律，而是呈非线性增加，如图2所示。这时我们认为发生了绝缘击穿，绝缘材料被破坏而失去了绝缘性能。

可见，在进行电介质强度试验时，设置合理的过流分断装置的动作便成为电介质强度试验的关键。如果设置过小，很容易发生击穿，从而轻率地判定电介质强度试验未通过；如果设置过大，发生击穿时所产生的功率集中于一点，带来的温升可能破坏周围绝缘或其他元器件，造成器具甚至整个部件的损坏。

对于该电流的设置，GB9706.1标准中没有规定。由于每种产品复杂程度和绝缘结构都不同，这个漏电流会随之变化，具体设定值可以结合设备的特征进行调整，其选取的原则是最大限度保证既不错判又不漏判。

参考其他产品标准的规定，如GB14711-2006《中小型旋转电机安全要求》中规定：工频耐电压试验的击穿判断试验电流为100mA；GB15579.1-2004《弧焊设备第1部分：焊接电源》中规定：过载短路的最大值可设定在100mA；GB12350-2009《小功率电动机的安全要求》中规定：试验过程中，跳闸电流值应不大于10mA；IEC60335在其资料附录中提到其参考值为5mA～30mA。