电介质强度试验与爬电距离及电气间隙的关系 曹广胜司桂敏于漫冬 （通标标准技术服务（天津）有限公司天津３０００００） 摘要：在电气安全测试中，电介质强度、爬电距离和电气间隙分别作为三个指标考核产品的电气安全特性，但标准中未说明他 们内在的关联性，而在理论和实际应用操作中分析最多的是影响爬电距离和电气间隙的其他因素，而没有从本质上阐述电解质强度与 爬电距离和电气间隙的关系。本文详细分析了电介质强度本质上与爬电距离和电气间隙存在关系。 Ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓａｆｅｔｙ ｔｅｓｔ，ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓａｆｅｔｙ ｉｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｂｙ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｎｄ ｃｒｅｅｐ ｄｉｓｔａｎｃｅ．Ｂｕｔ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｉｄ ｎｏｔ ｅｘｐｌａｉｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｍ．Ａｎｄ ｉｎ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｍａｎｙ ａｎａｌｙｓｅｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｎｄ ｃｒｅｅｐ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｒｅ ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌ ｆａｃｔｏｒｓ，ｎｏｔ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ａｎｄ ｃｌｉｍｂ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｃｌｅａｒａｎｃｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｎｄ ｃｒｅｅｐ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． 关键词：电介质强度；爬电距离；电气间隙；击穿；闪络 在电气安全测试中，电介质强度测试是一项非常重要的测试 来考核产品的绝缘特性。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。如果绝缘性能差，当线路凝露受潮、老化或 机械损伤，外电路高压渗入时就会发生闪络以致击穿，从而导致 电气火花和机壳带电，造成对人或周围环境的损害。爬电距离是 绝缘表面的两个导体之间或防护之间的最短路径，在不同的使用 情况下，由于导体周围的绝缘材料被电极化，导致绝缘材料呈现 带电现象，此带电区的半径即为爬电距离。爬电距离的规定是为 了防止在两导电体之间，通过绝缘材料表面可能出现的污染物出 现爬电现象。电气间隙是两个导体之间或防护之间的最短空间距 离，即在保证电气性能稳定和安全的情况下，通过空气能实现绝 缘的最短距离。由以上定义可知，电介质强度考核电气的绝缘性。 爬电距离重点是在绝缘表面，而电气间隙的重点是在绝缘表面的 空间介质。这三者之间实际是相互影响的。 １．电介质强度试验原理 电介质强度试验实际是在一个产品的两部分之间施加一个 一定强度的电场（具体电压值在标准中有规定）。如下图所示（为 了描述简单，用一个绝缘材料来示意）： 绝缘材料其在电场作用下虽然带电粒子（载流子）定向流动 的能力弱，但仍会有一定的流动，并且随着外在电场的增强，带 电粒子的流动也会增强，这就是在电介质测试时为什么会出现的 电流。表面介质通常情况下（一般情况是空气，也有使用油等其 它介质的情况）起到的也是绝缘特性。因此电介质强度测试实质 考核的是两方面的绝缘特性：一是绝缘材料的绝缘特性，而是绝 缘材料表面介质的绝缘特性。无论任何一个绝缘特性出现问题， 都会导致测试失败。 ２．电介质强度与爬电距离和电气间隙的关系 在电场作用下，随着场强（电压）的增大，绝缘材料（或者 产品的部件）内的带电粒子（载流子）运动加快，直至破坏性放 电，变为导体，此种情况即为击穿。击穿对绝缘材料（或者产品 的部件）的损坏是不可逆的，往往永久性失去绝缘特性。因此对 于电介质强度要求高（测试电压高）的部位应用绝缘强度高的材 料，同时可增大电场间距离即爬电距离。在电场作用下，会出现 的另外一种情况是绝缘材料绝缘性足够大，即使很小的爬电距 离，材料也无法被击穿，但此时绝缘材料表面的介质（一般情况 是空气，也有使用油等其它介质的情况）在电场作用下被击穿， 导致电场放电，出现火花或电弧，电压瞬间下降，但电介质的流 动性很快又恢复至正常状态，放电现象即刻消失，此现象即闪络。 闪络通道的火花或电弧会使绝缘材料的表面局部过热造成炭化， 造成损害。为了避免闪络现象，就需加大绝缘材料（或者产品的 部件）表面距离，此即电气间隙。电介质强度试验是不允许出现 击穿和闪络现象的。由此，爬电距离和电气间隙是导致电介质强 度测试的成败关键。 ３．海拔对电气间隙的影响 随着海拔的升高，空气会变得越来稀薄，空气的相对密度也 逐渐减小（如下图），稀薄的空气在电场作用下带电粒子（载流 子）的自由行程加大，更容易产生电离，对于绝缘而言其起始放 电电压降低，即很低的电压即可将空气击穿。因此在规定电压不 变情况下，海报的增大需要加大电气间隙的距离。 ４．总结 电介质强度试验考核了绝缘材料本身及其表面介质两个方 面的绝缘强度。在电场作用下，绝缘材料及其表面的介质的带电 粒子（载流子）的流动性会发生变化，从而影响绝缘材料的特性。 为了产品的安全，电气安全规定了横跨在绝缘材料及其表面的介 质两端导体或部件的最短距离。 时代报告２０１５．
电介质强度单位
电介质强度是一个描述电场强度在某些物质中传递的能力的物理量。这个物理量通常以电场强度的单位来表示，因为它是电场强度之间的比率。根据国际单位制，电介质强度的单位是以伏米（V/m）来表示的。
电介质强度是一个十分重要的物理量，它被广泛应用于各种工程和科学领域，例如电气工程、材料科学和纳米技术等。在这些领域中，电介质强度的测量和控制都是十分关键的。
测量电介质强度的方法很多，其中最常用的方法是电介质破坏测试。在这种测试中，电场强度被逐渐增加直到破坏了电介质。破坏时的电场强度就是电介质强度的值，这个值可以用来评估电介质的质量和性能。
电介质强度的大小受到许多因素的影响，例如温度、湿度、化学成分和电场频率等。这些因素可以导致电介质的电性质发生变化，从而影响电介质强度的值。因此，在实际应用中，要根据具体情况选择合适的电介质强度值。
总之，电介质强度是一个重要的物理量，它的大小决定了电场在介质中传递的能力。通过测量和控制电介质强度，可以保证电气设备和电子产品的正常运行，同时也为材料科学和纳米技术等领域的研究提供了有力的支持。
编辑／徐航 Ｔｅｓｔｉｎｇ ｉ检测
◎文／单旭万兴贵 气设备网电源变压器的 强度测试
变压器的可靠性和安全性，很 大程度上取决于变压器绕组的绝 缘。如果变压器的绕组绝缘由于 设计或制造工艺的原因，存在缺 陷，在使用过程中就可能带来安全 风险。 对于医用电气设备的网电源变 压器电介质强度的测试项目和要 求，ＧＢ ９７０６．１－２００７的条款５７．９．２ 进行了如下明确规定。 “变压器的电介质强度的测试 包含两项内容。 一是变压器初级绕组和其他绕 组、屏蔽及铁芯之间的电气绝缘， 即变压器的主绝缘； 二是变压器初级和次级绕组的 匝间和层间绝缘，即变压器的纵绝 缘。” 下面，根据标准要求，分别介 绍这两种绝缘的电介质强度测试方 法。 一、变压器主绝缘的电介质 强度测试 １．步骤一，判断绝缘类别 首先根据使用该变压器的医用 电气设备的预期用途、电气结构和 电气绝缘图，判断变压器初级绕组 和其他绕组、初级绕组和屏蔽（如 果有屏蔽）、初级绕组和铁芯之间 电气绝缘的绝缘类别（基本绝缘、 辅助绝缘或加强绝缘）。 判断的基本原则是：变压器绕 组各部分之间的电气绝缘所选择采 用的绝缘类别，应保证在正常使用 或单一故障状态时，绝缘对带电部 分的隔离满足ＧＢ ９７０６．１－２００７的要 求。 ２。步骤二，确定测试基准电压 根据变压器正常工作时所施加 的额定工作电压或制造商规定的工 作电压，两者中较高值，变压器的 绝缘可能承受的电压来确定测试基 准电压（ｕ）。 在这里需要注意的是，在两个 隔离绕组之间或隔离绕组与接地部 分之间的绝缘，其基准电压（ｕ） 为两部分任意两点间最高电压的代 数和。如附图中，变压器的初级绕 组额定输入电压为２２０Ｖ，次级绕 组的输出电压为２４Ｖ，初次级之间 电介质强度测试的基准电压（ｕ） 为：２２０Ｖ＋２４Ｖ＝２４４Ｖ；初级绕组 和屏蔽，初级绕组和铁芯之间，由 于屏蔽和铁芯已接地，电介质强度 测试的基准电压（ｕ）为２２０Ｖ。 ３．步骤三，计算试验电压 根据步骤一，步骤二所得到 的各部分电气绝缘的绝缘类型和测 试的基准电压，根据表１，计算出 测试时需要的试验电压。例如：附 图中，初次级绕组之间测试的基准 电压已知为２４４Ｖ（１５０＜ｕ≤２５０）， 由于变压器有保护接地屏蔽，初次 级之间电气绝缘可以使用基本绝缘， 查得试验电压为１５００Ｖ。 ４．步骤四，施加电压 按ＧＢ ９７０６．１－２００７中２０．４规定的 条件，对变压器的主绝缘施加由表 １所求得的试验电压，注意，开始 应施加不超过一半规定值的电压， 然后在１０ｓ内将电压逐渐增加到规 定值，保持此值ｌｍｉｎ，之后在１０ｓ内 将电压值逐渐降至规定值的一半以 下。试验时，同一绕组的两端点应 短接。 试验结果的判定可以参考ＧＢ ９７０６．１—２００７中条款２０．４的相关要 求。 】 己已０Ｖ ３ 匝洲ｚ 正
第 1 页 共 1 页 电介质强度测试仪的操作规程
一、适用范围适用于公司内电介质强度测试仪的使用。
二、环境条件：
1、工作环境温度：xx℃；相对湿度：＜80%RH。
2、储存环境温度：0-40℃；相对湿度：＜80%RH。
3、其它条件：工作及储存场所无阳光直射、无腐蚀性气体、灰尘少、无明显振动，温度变化率不大于5℃/h。
三、使用方法：1）此测试时是治疗机的不接电源的情况下测试，测试过程中会要高压，注意任意必须远离治疗机10CM以上的距离；2）A-a1：将电介质强度测试仪的一根测试线接在电源接口的230V的任一根线上，测试线的另外一根测试线接在治疗机上的外壳的任意金属触点上，然后打开测试仪的电源开关，调节电压调节旋钮，观察刻度表上的电压值，调节到1500V时停止旋钮调节（注意表上每个小刻度是250V），然后测试1分钟并听和观察治疗机内是否有异常响声，无则合格。然后调节电压旋钮至0V并关闭电介质强度测试仪的电源；3）A-a2：将电介质强度测试仪的一根测试线接在电源接口的230V的任一根线上，测试线的另外一根测试线接在治疗机上的塑料外壳上，然后打开测试仪的电源开关，调节电压调节旋钮，观察刻度表上的电压值，调节到4000V时停止旋钮调节，然后测试1分钟并听和观察治疗机内是否有异常响声，无则合格。然后调节电压旋钮至0V并关闭电介质强度测
第 1 页 共 1 页 试仪的电源；4）B-a：将电介质强度测试仪的一根测试线接在电源接口的230V的任一根线上，测试线的另外一根测试线接在治疗机上的导光臂上，然后打开测试仪的电源开关，调节电压调节旋钮，观察刻度表上的电压值，调节到4000V时停止旋钮调节，然后测试1分钟并听和观察治疗机内是否有异常响声，无则合格。然后调节电压旋钮至0V并关闭电介质强度测试仪的电源；5）将检验结果填写在检验记录报告上。
四、注意事项：1、本仪器的电源输入插座应带有保护接地线。2、本仪器的电源输入插座应保持相线和中线（L、N）的正确接法。3、使用后填写仪器使用记录。
