IEC 60664-1-2020 绝缘配合系列4之耐压测试（GB/T 16935.1和IEC 60664-1解读）

Hello，大家好，这是关于绝缘配合系列的第4篇文章。前三篇文章我们一起学习了有可能出现在高压部件中的电压，有来自于汽车内部，也有来自于供电设备的电压。还一起学习了绝缘配合的电气间隙、爬电距离、固体绝缘的概念及各自的影响因素。

今天这篇文章分享关于验证绝缘配合的试验，在进入主题之前先一起回顾一下前面的内容吧。

五种可能存在的电压：

• 瞬态过电压 transient overvoltag
• 暂时过电压 temporary overvoltage
• 再现峰值电压 recurring peak voltage
• 稳态工作电压 steady-state working voltage
• 稳态峰值电压 steady-state peak voltage

电气间隙的影响因素：

• 冲击耐受电压
  

• 暂时过电压的峰值电压
  
• 稳态峰值电压或再现峰值电压
  
• 电场条件
• 海拔
• 微观环境中的污染等级
  
• 机械影响

爬电距离的影响因素：

• 电压及持续时间
  

• 污染等级
  

• 材料组别

固体绝缘的影响因素：

• 电压应力

• 频率
  

• 环境应力（温度、湿度、振动冲击）

• 介电强度

• CTI

之将之前分享的知识点罗列在这里，是希望大家对于绝缘配合设计有一个整体的概念。绝缘配合的验证具体一些就是为了验证电气间隙，爬电距离和固体绝缘。在上一篇我们提到过，爬电距离的设计只通过检查设计文件，没有针对爬电距离的试验，具体原因大家可以查看第3篇文章。那么这样一来，我们就需要去验证电气间隙和固体绝缘，那如何去验证呢？

说到这里，我想很多人可能直接想到，不就是耐压测试2U+1000么？耐压测试就是指的直流电压测试吗？2U+1000对每个产品都适用吗？2U+1000来自于哪个标准？只有这个标准有耐压要求吗？其它标准是什么要求呢？

针对耐压测试，我一开始也像大家想的那么简单，随着对标准理解的深入，也随着在项目中实际运用，发现这背后其实有一系列的知识点和一系列的标准在支撑耐压测试的这篇文章打算还是先从IEC60664-1（等同于GB/T16935.1）理论层面和大家探讨，后续我们会一起对比不同的标准对耐压的要求。先从验证电气间隙说起吧

电气间隙的设计来自于对能够耐受来自于供电设备的瞬态过电压（发生雷击时），在对于电气间隙的验证，需要冲击电压介电试验，用来验证电气间隙能否承受规定的瞬态过电压且波形为1.2/50μs。这个试验是为了模拟大气的过电压，也适用于在电网电源中开关操作所产生的过电压。那具体的瞬态过电压是多少呢？

我们之前提到过，过电压类别为II，按照国家电网的标称电压来选择，那么额定耐受冲击电压是2500V，注意标题，直接由电网电源供电的设备。交流供电设备和直流供电设备直接连接的整车上的部件是有差别的，原因是交流充电桩需要有OBC（on-boardcharger）的存在。

2500V冲击电压和产品是400V还是800V没有关系，它是来自于国家电网客观存在的电压，也许有人说发生雷击时不可能只有2500V啊，上万伏特都得有吧，你说的对，有一个东西叫做SPD，它的作用就是限制供电设备的输出电压。感兴趣的同学可以看下GB/T18487.1章节11.7.2，其中就描述了在直流供电网侧施加标准雷电波的短时冲击电压，直流供电设备应该限制输出电压，其中就包括了DC+对地，DC-对地，以及DC+和DC-之间的电压。

具体的试验步骤我这里不再介绍，大家可以去参考GB/T16935.1-2023章节6.2.2.1。想重点说一下，在做试验时，耐压数值会根据实际出现的电压，也就是HV+对地，HV-对地冲击电压是2500V，HV+与HV-之间不是哦，而是Zui大工作电压（DC）+500V。

值得一提的是冲击电压的测试电压数值，这也是很容易被忽略的一点。我们前面提到的2500V瞬态过电压指的是2000m海拔，如果我们在实验室做测试，需要考虑海拔修正系数。除了大家熟知的电气间隙海拔修正系数之外，还有一个耐受电压的海拔修正系数，二者之间是有换算关系的。具体换算公式我就不放在这了，感兴趣的同学可以去查一下GB/T16935.1章节6.2.2.1.4。如果大家不想自己去换算的话，还可以通过查表F.6，不同海拔处验证电气间隙的试验电压。

表格贴在这里了，从表格可以看出，额定冲击电压是2500V时，实验室的测试电压为2920V，为什么数值比2500V大，大家可以在绝缘配合系列第2篇找到答案。不知道你有没有发现，在某某国标中对于耐压测试的试验条件中就包括了海拔不超过1000m，好吧，就是说的GB/T18488.2。

由于试验设备的限制，冲击电压测试可能会不好实现，在标准中也提到了可以使用AC 或DC电压来代替，可以代替的前提是AC电压的峰值大于等于冲击电压，且交流试验电压应施加3周波。或者使用DC替代时，DC试验电压的平均值应大于等于冲击电压，每极性各施加电压三次，每次持续时间10ms。

需要注意的是，如果我们决定了使用AC或者DC试验来替代，对于固体绝缘来说，由于试验电压施加时间较长，固体绝缘会承受更加严格的考核。

一下，对于直接连接供电设备的电气间隙的验证，需要安排2500V冲击电压试验（HV对地），实验室默认0海拔，测试电压为2920V，可以采用AC或DC 来替代。接受标准：无击穿。

说一说固体绝缘的验证测试

验证固体绝缘需要做冲击电压耐受试验、交流工频电压试验和局部放电试验。

试验目的如下：

a) 冲击电压试验验证固体绝缘耐受冲击耐受电压的能力
b)交流耐压试验验证固体绝缘耐受短时过电压、再现峰值电压、稳态工作电压和稳态峰值电压的能力。
c)局部放电试验验证在长期暂时过电压的峰值电压、再现等值电压、稳态工作电压和峰值电压下不会持续局部放电。需要说明的一点是： 如果电压的峰值超过700V并且平均电场强度高于1KV/mm时，需要做局部放电试验。

冲击电压试验

如前面所述，如果交流试验电压的峰值大于等于额定冲击耐受电压，那么可以使用交流试验电压替代冲击电压，反过来不可行，即不可以用冲击电压来替代交流电压试验，因为持续时间的不同。

试验方法不在这里说明了，大家自行查阅。固体绝缘是不需要考虑海拔因素的，针对固体绝缘的额定冲击电压不需要考虑海拔修正系数。

接受标准：固体绝缘无击穿或局部击穿，但允许有局部放电。

交流工频电压试验

试验方法大家自行查阅，测试数值需要根据具体产品，时间持续60s。

接受标准：固体绝缘不应发生击穿。

这个60s是指的型式试验的要求，出厂检验是不大于5s。关于型式试验和出厂检验的概念，区别以及对于试验要求的不同，我会在后面的文章中介绍。

测试数值需要根据具体产品，是因为这和产品电压有关系，以及不同的标准要求也不一样。也就是说产品卖到中国市场还是欧洲市场，需要满足的要求可能是不一样的。

通常我们会使用直流来替代交流试验，数值上DC=ACRMS*1.414。其实对于固体绝缘，交流试验相比于直流试验对绝缘材料更加严苛，因为频率对材料的影响，具体可以回顾绝缘配合系列3，里面有频率对于固体绝缘的影响。

局部放电试验

关于局部放电试验不多赘述，如果电压的峰值超过700V并且平均电场强度高于1KV/mm时，需要做局部放电试验。在局部放电试验里面有局部放电初始电压、局部放电熄灭电压和电荷量这几个关键词值得关注。具体可以查阅GB/T16935.1 章节6.4.6。
一下，对于直接连接供电设备的固体绝缘的验证，我们需要安排冲击电压测试，HV对地施加2500V；还要安排交流工频耐电压，数值需要根据产品还需要满足的标准来定，时间为60s。对于产品的耐压测试，对接至电网电源的电路安排冲击电压和交流工频耐电压两个试验。两个电路间的试验电压应采用对应于这些电路之间实际可能发生的Zui高电压值。接受标准：试验过程中应无破坏性放电(击穿跳火、闪络或绝缘击穿)。

关于验证绝缘配合测试的理论分享就到这里，你懂的，理论和实际应用又有很大差距。我的体验是，我不懂，我懂了，我又不懂了，我又懂了，怎么还是没懂。。。反反复复被虐。

我大致简单整理了电压测试背后支撑的标准，可以给大家看一下，它们就是套娃一样的存在，抽丝剥茧这个过程实在是枯燥而有趣。

• ISO 5474-1

• ISO 5474-2
  

• ISO 5474-3
  

• ISO 17409
  

• GB/T 18487.1
  

• GB/T 18487.3
  

• GB/T 43332
  

• IEC 61851-1
  

• IEC 61851-23

• ISO 6469-3
  

只是简单的供电设备的一个电压数值都要去查看好几个标准，在这里并不是给大家抱怨，而是想说明很多经验不是想当然的，需要有理论的支撑。我给大家分享的宗旨是每一个知识点都可以在法律法规中找到来源，分享知识而不是分享经验。

和同事的探讨过程中感觉大家对一些概念是不清晰的，以至于混淆，明明是两码事非要扯在一起。希望通过这些文章能让大家能理清逻辑关系，把每一个散落的知识点穿成一根线，Zui后是一个面，甚至是一个立体。

短短的一篇文章是无法把每一个细节说清楚的，文章中也会存在不严谨的地方，大家可以将问题留言给我，如果是我的同事可以直接call我哦~

下一篇我们聊一聊各个标准对于耐压数值是如何要求的，请大家耐心等待。

Zui后来一个彩蛋吧，大家熟知的2U+1000来自于GB/T18488.1-2015，注意是2015版，在今年会发布2024版，对于耐压测试的要求从2U+1000变成了不小于2500V，其它内容的变化可以上网查询。为什么会有这个变化，相信在后面的文章中你会找到答案。