摘要：首先，本文介绍了绝缘耐压试验的目的及要求。在此基础上，以绝缘耐压质量案例为落脚点分析绝缘耐压故障及相关改进的应用方法。最后通过对基于自动绝缘耐压设备的单板绝缘耐压数据库进行分析，总结得出绝缘耐压判据的理论基础和数据基础。结合绝缘耐压技术十三五规划，本论文对绝缘耐压技术的理论及应用进行了一定的探索，作者希望可以起到攻玉之石的作用，对绝缘耐压理论研究层面积累和自动化技术层面发展有所裨益。
关键词：绝缘耐压；判据；自动化；数据库
1 绝缘耐压试验的目的和要求
1.1绝缘电阻测量的目的和要求
绝缘特性试验一般包括：绝缘电阻测量、吸收比测量、极化指数测量、介质损耗因数测量。绝缘特性试验的主要目的是在产品制造过程中，用来确定绝缘的质量状态及发现生产中可能出现的局部或整体缺陷，并作为产品是否可以继续进行绝缘强度试验的一个辅助判断手段。同时，向用户提供产品出厂前的绝缘特性实测数据，用户由此可以对比运输、安装、运行中由于潮湿、老化及其他原因引起的绝缘劣化，使产品及其他电气设备的绝缘事故防患于未然，从而获得在维护上有价值的历史资料。
1.2耐压试验的目的和要求
产品的电气强度是考核产品在正常工作电压和非正常状态下能安全可靠运行的必要条件，因此每件产品均应承受诸如短时工频耐压，冲击耐压和局部放电测量等的考核。
耐电压试验时，绝缘的击穿特征与产品实际使用时相似，各种隐形的局部缺陷一般都能发现，它是考核产品绝缘介电强度最有效、最直接的试验项目。标准规定耐压时间一般为一分钟，一方面是为了便于观察被试件情况，使有弱点的绝缘来得急暴露（固体绝缘发生热击穿需要一定的时间）；另一方面，又不致时间过长引起不应有的绝缘击穿。
2绝缘耐压案例分析
2.1基于耐压等级需求的关键物料选型
关键物料的耐压能力必须大于等于系统耐压值。一旦系统耐压等级确定，关键物料的选型需严格参照此耐压等级。本节将以制造现场耐压实际问题为背景，通过分析问题根本原因，解决调试故障的同时，为设计端物料选型及调试大纲绝缘耐压试验内容制定提供参考。
（1）问题现象
故障现象为按照试验大纲接线及调整耐压仪输出AC4000V电压，在此耐压等级下工作至20S后，耐压仪报警，耐压无法通过。经检查发现为驱动板上起电压隔离作用的驱动模块击穿。连续出现的三台APU3功率模块均为此故障现象，主要区别是出现故障的时间略有差异，驱动板上耐压击穿的驱动模块位置没有共性。
（2）原因分析
由于耐压试验主要针对驱动模块原、次边进行4kV耐压测试。击穿现象为驱动模块耐压击穿，要因为物料的耐压等级不符合要求。
设计人员在选型时考虑到器件需达到4000V的耐电压等级，但未详细参照技术规格书中关于器件耐压试验的要求。其要求说明如下，器件出厂已进行了4000V耐压试验，若需进行二次耐压试验请按照20%降额耐压。设计人员在制定耐压试验时仍按照4000V耐压等级进行。
（3）解决及预防方案
经与厂家、设计、质量及工艺共同商讨，确定以下三种解决方案。第一种方案为变更调试大纲，修改绝缘耐压中相关内容，将此驱动模块甩开，不再进行二次耐压，但需厂家提供质量保证。第二种方案为变更物料，选用耐压等级更高同类驱动模块。第三种方案为变更调试大纲，修改耐压值，采取降额耐压的方式。可以看出无论采取何种方式，都会在后端产生较大整改工作量，但这都是可以在设计初期避免的。
除了设计人员需在关键物料选型时考虑耐压等级外，工艺人员在审图时也应该关注绝缘耐压具体实现方式及物料的耐受电压等级。以期在设计前端能够发现并排除问题。
2.2基于耐压等级需求的爬电距离和电气间隙设计
在污染等级一定的情况下，爬电距离和电气间隙需根据耐压等级进行确定。反过来讲，当耐压等级一旦确定，设计人员在产品设计时需保证设备中爬电距离和电气间隙满足相关标准要求。本节将以制造现场耐压实际问题为背景，通过分析问题根本原因，解决调试故障的同时，为设计端进行爬电距离和电气间隙设计提供参考，为工艺端审图时提供参考标准。
（1）问题现象
故障现象为按照试验大纲接线及调整耐压仪输出，对节点B与节点A、C之间施加AC1500V电压，在此耐压等级下工作至15S后，耐压仪报警，耐压无法通过。经检查发现为背板两个端子之间发生闪络。连续出现的9台转向架失稳检测装置均为此故障现象，主要区别是出现故障的耐压时间略有差异。
（2）原因分析
经设计图纸可知发生闪络的两个端子之间的距离为0.82mm，按照标准GBT 21413.1的要求，电气间隙为0.5mm时，工频试验考核的电压应为0.84kV。电气间隙为1.5mm时，工频试验考核的电压应为1.39kV。因此电气间隙为0.82mm时，工频试验考核的电压应设置在大于0.84kV小于1.39kV。根据标准QTEG 223-2018的要求，本文推荐为1kV。实际调试大纲要求的耐压等级为1.5kV，远远超过标准要求值。设置耐压等级过高是造成本次耐压故障的主要原因。
（3）解决及预防方案
经与设计、质量及工艺专家共同商讨，确定以下两种解决方案。第一种方案为更改背板设计，同时需更改由于孔位变动造成的插件及连接器接口。第二种方案为在现有基础上去掉焊盘以增加电气间隙，并降低工频耐压等级到1350V。可以看出无论采取何种方式，都会在后端产生较大整改工作量，但这都是可以在设计初期避免的。
设计人员在进行背板设计时应充分考虑额定工作电压下应达到的耐受电压等级。如本文所述背板的额定工作电压为DC110V，按照标准QTEG 223-2018的要求，电子装置应满足额定工频耐受电压1000V的要求。考虑应用场景为高寒区域，根据相关标准及巴申定律要求，在工频1000V耐压等级的基础上乘以相关系数，本文设置工频耐受电压为1350V。再由标准GBT 21413.1的规定，工频耐受电压为1.39kV时，电气间隙应不小于1.5mm。因此在设计时应保证电气间隙大于1.5mm。工艺人员在审图时，应能根据实际的电气间隙反推所设置的耐受电压是否满足标准要求，以此在前端纠正问题，更多的参与并影响前端设计。
2.3基于自动绝缘耐压设备的单板绝缘耐压数据分析及探讨
由于产品的结构及组成的差异，目前并没有相关标准对不同产品进行绝缘电阻、漏电流的强制规定。因此现场基于自动绝缘耐压设备的绝缘耐压数据将显得尤为珍贵。尤其是对大数据进行统计分析后的结果及结论更显得弥足珍贵。本文以110V电源插件ZS387-108F-000A为例，对基于自动绝缘耐压设备的单板绝缘耐压数据库进行分析，以期得到产品合理的绝缘电阻及漏电流数据。
(1) ZS387-108F-000A绝缘电阻数据分析
以第一组（A、B、C、D对E）绝缘电阻值：
图1 第一组绝缘电阻值
a大纲要求>50MΩ；
b实测值数据分布如图1所示，实测绝缘电阻值主要分布在4~20G之间，远远大于大纲要求。
(2) ZS387-108F-000A漏电流数据分析
以第一组（A、B、C、D对E）漏电流值（AC500V/1min）为例：
图2 第一组绝缘电阻值
a大纲要求：无击穿闪络现象，漏电流小于10mA；
b实测值数据分布如图2所示，实测漏电流值主要分布在0.09~0.12mA之间。
基于自动绝缘耐压设备的绝缘耐压数据能够反应绝缘电阻及漏电流的实际区间，为产品制定考核绝缘电阻值及漏电流值提供参考，为产品加严考核等级提供依据。此外，通过实际数据的分析能够切实了解产品的绝缘能力，并反应产品的质量和可靠性。为展示我司高质量、高可靠性、零缺陷的产品提供数据支撑。
3结论
本文阐释了绝缘耐压试验的目的和要求，以绝缘耐压质量案例为落脚点分析绝缘耐压技术的应用思路。最后通过对基于自动绝缘耐压设备的单板绝缘耐压数据库进行分析，总结得出绝缘耐压判据的理论基础和数据基础。
参考文献：
[1]周利军，高欢，罗翠婷，等.一种PCBA自动并行绝缘耐压测试系统和装置：，CN106940420A[P].2017.
[2]许中原.多通道绝缘耐压测试仪控制系统的设计研究[D].贵州大学，2017.
论文作者:余雨婷1,褚衍廷2,3王传鲁4,曹卫权1
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/19
标签：耐压论文; 等级论文; 电压论文; 间隙论文; 产品论文; 电气论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第32期论文;