谈家用电器瞬态过电压试验的测试方法

【摘要】 本文依据GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》标准，详细介绍了瞬态过电压试验的测试目的及危害、工作原理、试验技术条件、测试方法及试验操作中的注意事项等，希望能对检测人员在工作中提供一定的经验参考。

【关键词】 家用电器;电气间隙;脉冲电压;绝缘;测试

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.01.004

Abstract： According to GB 4706.1-2005 Household and similar electrical appliances-Safety Part 1：General requirements，this paper introduces in detail the test purpose and harm，working principle，test technical conditions，test methods and matters needing attention in test operation of transient overvoltage test，hoping to provide some experience reference for inspectors in their work.

Key words： household appliances;electrical gap;pulse voltage;insulation;testing

GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》是我国家用电器及类似用途电器领域里有关安全方面最重要的基础性标准，本标准在第14章新增加了瞬态过电压试验，是在考虑到基本安全问题外，再通过测试器具在脉冲电压下承受瞬态过电压能力的试验，确保家用电器及类似用途电器的产品更加安全、可靠。

1 术语

1）过电压：指峰值大于在正常运行下最大稳态电压的相应峰值的任何电压。其中包括暂时过电压、瞬态过电压（含通断操作过电压和雷击过电压）、功能过电压。

2）瞬态过电压：指器具在额定电压下正常运行时，当突发雷击、操作、故障、或参数配置等原因使系统中某部分电压突然升高，升高大大超过正常运行数值的电压。即振荡或非振荡的，持续时间仅有几毫秒或更短的短时间过电压，通常为高阻尼的，它可以叠加于暂时过电压上。

3）电气间隙：两个导电部件之间，或一个导电部件与器具的易触及表面之间的空间最短距离，该距离是最短直线距离。即发生在带电部件之间，或带电部件与器具易触及表面之间空间的距离。

4）脉冲电压：是指试验时施加的非周期性瞬态电压。即迅速上升至峰值后缓慢降到零。

5）额定脉冲电压：是根据器具的额定电压和过电压类别来确定的电压。用来表明器具绝缘耐受瞬态过电压的规定承受能力。

6）脉冲电压试验：是根据额定脉冲电压来确定试验电压的。按规定的1.2/50 ?s标准脉冲一致的空载波形来进行的脉冲电压试验。

2 瞬态过电压测试的目的及危害

1）目的：通过瞬态过电压试验来验证器具绝缘的电气间隙在小于标准要求时，在脉冲试验电压下器具绝缘承受瞬态过电压的能力。通过此项试验能及时发现器具绝缘存在的安全隐患，确保产品具有足够的安全性能。

2）危害：器具在正常使用过程中若产生瞬态过电压，由于过小的电气间隙极易绝缘受到破坏，引发危险，发生意外事故。

3 瞬态过电压试验的工作原理

3.1 试验设备

脉冲电压试验仪。波形为1.2/50 ?s的标准雷电波试验装置，波前时间为1.2 ?s，波后时间为50 ?s，仪器指标符合IEC 60950、IEC 60335-2001标准要求，用来检测电器元件承受瞬态过电压的能力。设备使用的电压、电场、频率满足GB/T 17627.2对脉冲发生器的规定。

3.2 工作原理

如图1所示，调节变压器T的输入电压。升压后由高压硅DL构成半波整流电源，经充电电阻r向主电容C1充电，然后由控制触发回路每间隔一定时间控制球隙放电开关K，使之放电，于是电容器C1上储存的能量经波头电阻Rf向电容器C2进行充电，直至充至峰值，紧接着由电容器C1、C2和波尾电阻Rt形成放电回路，进行放电，形成脉冲电压波，调节高压变压器T输入电压即可改变充电直流电压的大小，直流高压经电阻R1，由直流电压表L检测。输出脉冲电压经R3和R4组成的脉冲分压器输入脉冲峰值电压表Vp，由数字电压表直读。

4 瞬态过电压试验的技术要求

4.1 试验条件

试验必须在器具绝缘电气间隙的测试值小于标准GB 4706.1-2005第29章表16规定值时，才需要进行该章试验。

4.2 标准要求

GB4706.1-2005第14章标准规定，标准冲击全波是指波前时为1.2 ?s，半峰值时间为50 ?s，它以1.2/50 ?s冲击。脉冲试验电压以不小于1S的间隔对每个极性施加3次。在试验过程中不应有闪络现象出现。但是当电气间隙短路时，如果器具符合GB 4706.1-2005第19章標准要求时，则允许出现功能性绝缘的闪络。1.2/50 ?s的标准额定脉冲电压波形如图2所示。

4.3 试验对海拔高度的要求

GB 4706.1-2005第14章瞬态过电压试验适合于海平面到500 m高度的试验场所，如果试验的海拔高度不在这个范围内，则应按照GB/T 16935.1的4.1.1.2.1.2注释的其他修正因子进行修正。

4.4 试验允许误差

标准冲击规定值与实际测量值之间的容许偏差不应大于表1中所示的偏差。

5 瞬态过电压试验的测试方法

GB 4706.1-2005标准规定，家用和类似用途电器产品的瞬态过电压试验一般按以下顺序进行检测。

5.1 电气间隙的确定

依据GB 4706.1-2005第29章相关要求，对被测器具进行电气间隙的测量。

5.2 过电压类别的确定

依据GB 4706.1-2005附录K或GB/T 16935.1相关条件，家用电器产品过电压类别一般属于Ⅱ类。

5.3 额定脉冲电压的确定

依据被测器具标志的额定电压值，确定产品的过电压类别，通过GB 4706.1-2005表15，确定额定脉冲电压值。

5.4 脉冲试验电压的确定

依据额定脉冲电压值，通过GB 4706.1-2005表6，确定脉冲试验电压值。

5.5 瞬态过电压试验

依据额定脉冲电压值，通过GB 4706.1-2005表16确定被测器具最小电气间隙的标准值。如果被测器具电气间隙的实测值小于标准值时，就需要进行脉冲电压试验。试验用脉冲试验电压值进行耐压试验，时间间隔不应小于1 s，3次试验后必须更换极性，再进行相同的3次试验。

6 瞬态过电压试验的判别方法

试验期间应注意观察输出脉冲试验电压的每次输出电压数值，如果脉冲试验电压峰值保持在原设定的电压值没有发生变化，则被测器具合格。如果脉冲试验电压峰值达不到原设定的电压值，即器具承受不了所施加的脉冲试验电压，就会产生击穿，击穿时会产生火花和放电声，峰值电压比空载时有较大幅度的下降或接近于零，则被测器具不合格。再次施加相同电压试验时，均有上述现象。此时应终止试验作相应的处理，否则仪器将按原设定的冲击次数继续冲击输出脉冲试验电压，从而产生误判。

正常输出波形如下：（正极性）

波前时间：1.2 ?s±30%，半峰值时间：50 ?s±20%击穿时波形如下：

7 试验操作的注意事项

1）使用前应熟悉仪器操作规程，因为脉冲电压试验仪电压高，能量大，若触及高压危及人身安全。

2）为确保安全，试验操作时不得少于2人。

3）仪器的电源必须有良好的接地，否则，当仪器输出短路时，仪器外壳带有高压，人触及到外壳极易发生意外事故。

4）在间隔时间继电器、脉冲次数继电器亮、充电电压表有读数时，切不可触及1H、2H高压输出端、输出引线夹子和被测器具，避免受到电击。

5）在极性转换前，应先连接按脉冲高压停止按钮，直到充电电压表显示接近于零后方可进行极性转换，否则，瞬间逆转的高压会造成仪器的损坏。

6）若仪器发生故障需要维修，应由专业人员负责维修。

8 结语

随着当今电子电路技术的迅速发展，家用电器产品在正常运行中不可避免的要遭受瞬态过电压的袭击，使绝缘受到破坏而引发不安全的因数。为了检验家用电器产品承受这些过电压的能力，就必须进行瞬态过电压的试验来确保产品质量的安全可靠。以上是我在实际工作中应用GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》第14章瞬态过电压试验中的一些体会和经验，并通过反复的学习和实践，对标准更深的理解。

【参考文献】

[1] 家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求：GB4706.1-2005[S].

[2] 全國家用电器标准化技术委员会.GB 4706.1-2005家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求宣贯教材[M].北京：中国标准出版社，2006.

【作者简介】

王丽菲（1963-），女，高级工程师，大专，研究方向为家用电器产品检测。