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测量、控制和实验室用电气设备例行试验详解
2025-12-24 14:58:12
摘要：GB/T 42125.1-2024 《测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分：通用要求》（IEC 61010-1（ED 3.0），IDT）即将发布实施，标准换版带来的例行试验差异将对测控仪器行业产生深远影响。笔者们以标准附录F章节为基础，解读和分析例行试验中接地连续性与介电强度试验项目的制定初衷、试验步骤和注意事项以飨读者，旨在帮扶行业制造商尽快调整对策以应对标准换版差异。 我国现行GB 4793.1-2007《测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分：通用要求》（IEC 61010-1（ED 2.0）,IDT）标准即将换版，新版标准GB/T 42125.1-202X等同采用IEC 61010-1（ED 3.0）标准。IEC 61010-1（ED 3.0）与IEC 61010-1（ED 2.0）标准在例行试验方面有明显差异。由于标准换版影响，国内制造商不得不调整出产检验规程，但对具体细节和技术支持无所适从。 本文着重研究和解析IEC 61010-1（ED 3.0）标准附录F规定的例行试验，旨在帮扶行业制造商了解和掌握例行试验有关知识和正确调整出产检验规范，能够有条不紊地应对即将到来的标准换版冲击。 例行试验是指在制造中或制造后对每个设备进行的符合性试验。依据IEC 61010-1（ED 3.0）标准规定，所有同时具有危险带电零部件和可触及导电零部件的设备在出产前必须通过附录F的例行试验。危险带电零部件与可触及导电零部件之间需要足够可靠的绝缘来应对可能承受的过电压应力，因此，IEC 61010-1（ED 3.0）标准附录F的例行试验主要针对电气防护绝缘。 为避免在生产过程中可能出现的失误，例行试验应考核接地连续性试验（如有保护性接地）和介电强度试验。除非能够清楚地表明在后续生产制造阶段不会失效，否则应对组装完好的设备进行试验。如果由于结构限制，无法对组装完好的设备进行试验，则允许先对部件模块单独试验，确认符合要求后再进行组装。这种特例常见于大型设备的内置式适配器或机架式开关电源。 由于例行试验是批量化的出产检验，不应对设备产生任何影响安全性质量的破坏，所以在例行试验中，设备所有部件均不得由于试验而导致断线、变化或被拆卸。但如果是例如扣盖和依靠摩擦紧固的旋钮的安装结构可能对试验结果产生影响，则应先将其拆下后再进行试验。 可触及导电零部件的电击防护措施可以是初级防护措施加上保护性接地或保护性屏蔽以达到双重防护，保护性屏蔽见图1。保护性接地或保护性屏蔽属于附加防护措施。保护性接地或保护性屏蔽利用大地零电位的特性，将可触及导电零部件直接接地或设置保护性接地屏蔽层将危险带电零部件与可触及导电零部件物理隔离，物理隔离要求至少达到初级防护水平。在正常工作条件以及单一故障条件（初级防护失效）使得可触及导电零部件始终保持接地并维持在零电位，避免人员触电。 危险带电电路与可触及零部件的防护危险带电电路与可触及外部端子的防护图中B表示基本绝缘、D表示双重绝缘或加强绝缘、A表示预期不与保护导体端子做保护性接地连接的可触及导电零件、H表示危险带电电路、S表示保护性屏蔽、TA表示可触及外部导电端子。图1 保护性屏蔽结构示意图 接地连续性是一种极低阻抗的电气防护措施，对于阻抗而言应考核保护连接阻抗。阻抗防护本身并不作为电气隔离对待，所以无需对保护连接阻抗考核介电强度，应对与保护连接阻抗配合的初级防护措施（基本绝缘，与保护连接阻抗构成双重绝缘防护）考核介电强度。如果可触及导电零部件无法满足保护连接阻抗要求，则应设计为双重绝缘或加强绝缘。 接地连续性试验是在电网电源输入插座的接地插销、或插头连接式设备的电网电源插头接地插销、或永久性连接式设备的保护导体端子，与预期满足IEC 61010-1（ED 3.0）标准中6.5.2条款要求的与保护导体端子相连的所有可触及导电零部件之间，施加试验电流来考核接地阻抗。 原则上，试验期间设备不应通电。应留意，DSH 363号CTL决议规定，设备系统各单元之间的互连电缆应与电源线一样测量保护连接阻抗。例行试验对试验电流值不作规定，允许制造商自定义。 介电强度试验利用电压测试仪输出极高电压来模拟绝缘可能承受的过电压应力，通过施加在目标绝缘上观察绝缘是否出现电弧击穿、泄漏电流是否失控等现象来判断绝缘的可靠性。 当采用交流或直流电压来验证电气间隙的电压耐受能力时，由于试验电压施加时间长，固体绝缘承受严酷考核，可能超过额定负荷能力并损伤绝缘结构。尽管允许采用交流电压试验或直流电压试验代替脉冲电压试验，但对固体绝缘而言，原则上不能用脉冲电压试验代替交流电压试验。其主要原因在于，脉冲电压与工频电压的传导方式不同（尤其是在复杂电路中），以及固体绝缘的耐受特性取决于过电压应力的形状和时间。而由瞬态过电压引起能够影响电气间隙的过电压应力则可以通过脉冲电压试验来模拟评估，也可以采用交流或直流电压试验代替。如果已经确定最大工作电压或暂态过电压峰值对电气间隙的影响是决定性的，则应采用交流电压试验。 原则上，试验期间设备不应通电。电网电源开关（如有）应置于通位，否则会在介电强度试验时阻断正常导通回路。为了降低例行试验对出产效率的影响，允许设备无需黏贴模拟人手接触的金属箔、无需进行潮湿预处理且无需对介电强度试验电压进行海拔高度系数修正。 执行介电强度试验的电压测试仪应能够在规定时间内保持试验电压稳定，除此之外没有其他要求。应留意，IEC 61010-1（ED 3.0）标准中6.8.3.1条款要求不适用于例行试验，这与IEC 61010-1（ED 2.0）形成显著差异。IEC 61010-1（ED 3.0）附录F例行试验的介电强度试验不区分绝缘类型。 介电强度试验电压应被施加在电网电源端子（可将所有危险带电端子都连接在一起）和可触及导电零部件（可将保护导体端子（如有）以及所有可触及端子都连接在一起）之间。对于体积较小的金属元件，如铭牌、螺丝以及铆钉等，如果已经通过加强绝缘或双重绝缘与危险带电零部件隔离，则无需试验。 对于所有可触及导电零部件已经连接到保护导体端子的设备，如果已经通过本文第3章节的接地连续性试验，则不必在试验前将可触及导电零部件再与保护导体端子连接。但如果可触及导电零部件未能通过接地连续性试验或预期不与保护导体端子做保护性连接（仅做功能性等电位连接），则该可触及导电零部件与危险带电零部件之间应是加强绝缘或双重绝缘。 介电强度试验电压根据试验对象和适用性，可以是交流或直流或脉冲中的一种。在表1中根据过电压类别和电网电源标称电压选择试验电压。如果选择进行交流和直流试验，要求试验电压在5 s内升高到规定值且至少保持2 s。如果选择脉冲试验，则应采用IEC 61180中规定的1.2/50 µs试验，每个极性至少三个脉冲，间隔时间最小1 s。对于满足IEC 61010-1（ED 3.0）标准14.8条款的被限制瞬态过电压的电网电源电路，交流或直流试验电压修改为0.9倍电压限制装置的钳位电压，但不小于2倍电网电源电路的工作电压。 试验前，设备应与外部接地具备良好的电气隔离。试验过程中，不得出现电气间隙飞弧或固体绝缘击穿现象。整个试验期间中，不得出现电气间隙飞弧或固体绝缘击穿等现象。 电网电源标称相线－中线电压 /V
过电压类别 Ⅱ
过电压类别 Ⅲ
过电压类别 Ⅳ
交流 /V
直流 /V
1.2/50 µs 脉冲/V
交流 /V
直流 /V
1.2/50 µs 脉冲/V
交流 /V
直流 /V
1.2/50 µs 脉冲/V
≤150
840
1200
1200
1400
2000
2000
2200
3100
3100
>＞150～≤300
1400
2000
2000
2200
3100
3100
3300
4700
4700
>＞300～≤600
2200
3100
3100
3300
4700
4700
4300
6000
6000
>＞600～≤1000
3300
4700
4700
4300
6000
6000
5300
7500
7500
注：本表中交流电压为有效值，脉冲电压为峰值。
例如万用表等预期用于电网电源电路的测量仪器都具备危险带电的浮地端子。 介电强度试验电压应被施加在正常工作条件下是危险带电的浮地输入和输出的电路端子（可将所有危险带电端子连接在一起）和可触及导电零部件（可将所有可触及端子连接在一起）之间，试验电压采用1.5倍端子额定对地最大电压，但不得小于交流有效值350 V或直流500 V。如果目标绝缘具备电压限制装置，致使钳位电压低于规定的试验电压，则试验电压应修改为0.9倍钳位电压，但不得小于端子额定对地最大电压。 试验前，设备应与外部接地具备良好的电气隔离。试验时，试验电压在5 s内升高到规定值且至少保持2 s。整个试验期间中，不得出现电气间隙飞弧或固体绝缘击穿等现象。 DSH 2108号CTL决议规定，允许适用IEC 61010-1范围的设备使用符合IEC 62368-1标准的电源，但要复查IEC 61010-1（ED 3.0）标准1.4条款、6.3条款以及10条款差异。对于符合IEC 62368-1标准的外置式电源（例如电源适配器），虽然其接触电流限值超过IEC 61010-1（ED 3.0）标准6.3.1条款和6.3.2条款，但考虑到适用IEC 62368-1范围的设备在家庭环境中能够安全使用，那么对于测量、控制和实验室用电气设备的操作人员而言，也应该是安全的。 以额定输入为220 V、过电压类别Ⅱ的设备为例，根据本文表1所选择的电网电源电路的介电强度试验电压为直流2000 V，而在IEC 62368-1标准规定的例行试验中，基本绝缘介电强度试验电压为直流2250 V（考虑10%降额），即IEC 62368-1标准的例行试验介电强度要求超过IEC 61010-1（ED 3.0）标准的例行试验介电强度要求，印证DSH 2108号CTL决议所述。 新版标准GB/T 42125.1-202X《测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分：通用要求》（IEC 61010-1（ED 3.0）,IDT）出版在即，标准换版导致的例行试验差异应予以重视。建议行业制造商以本文为基础，深入研究标准附录F章节，尽快掌握例行试验中接地连续性和介电强度试验项目的原理结构和执行方法，减少出产检验错误操作，提升生产效率和安全质量。 [1] IEC 61010-1:2010+AMD1:2016 Safety requirements for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use - Part 1: General requirements [S]. [2] IEC 61180:2016 High-voltage test techniques for low-voltage equipment—Definitions, test and procedure requirements, test equipment [S]. [3] 王丽明,张崴,刘寒春,等.GB 4793.1-2007例行试验解析[J].中国医疗器械信息,2008,（11）:39-40. [4] 邵秀稳,张文忠,戴德,等.对GB 4793.1-2007标准中保护接地阻抗的理解[J].装备制造技术,2017,（08）:279-281.
