您的耐壓測試儀(Hipot)安全嗎? 電氣安規測試的十個為什麼?
作者：經營拓展處協理 吳俊賢 Stephen Wu
前言：
耐壓(Withstanding)、絕緣(Insulation Resistor)、接地電阻(Ground Bond) 是電氣安規測試儀的測試功能，其中的耐壓測試是用電設備出廠前的必測項目，雖然這些測試應用廣泛，但是許多工程師還是存在著一些知其然卻不知其所以然的問題，在這份應用白皮書中我們整理了十個最常見的問題，從基本面來探討這些問題的解答。
這十個問題分別是：
- 耐壓測試的電壓要設置多少? 為何耐壓測試的電壓比工作電壓高那麼多?
- 為何有三種測試波形?
- 測試時間要設定多久?
- 耐壓儀器的容量如何選擇?
- 絕緣體及絕緣崩潰的定義?
- 按照絕緣崩潰的定義，如何避免誤判?
- 發現電弧 ARC、閃絡(Flashover)是否意味絕緣已崩潰?
- 絕緣電阻與耐壓的測試順序，通過絕緣電阻測試後可以不測耐壓嗎?
- 高壓的耐壓測試是否會損壞電路中昂貴的晶片?
- 接地與導通性量測的差別?
除了這十個常見的問題外，因為高壓儀器(用於絕緣電阻量測或耐壓測試的儀器)的安全隱患，所以IEC制定了對於高壓儀器的最新規範IEC-61010-2-034來 確保工程師使用儀器的安全，本文也將探討這些安全隱患以及儀器廠商的因應 對策，讓您在分析絕緣材料或產測時得以安全地完成測試任務，最後我們將從 研發到產測的測試計畫及設備佈建提供有效的建議。
電氣安規測試的十個為什麼?
1. 耐壓測試的電壓要設置多少? 為何耐壓測試的電壓比工作電壓高那麼多?
此相片 (作者: 未知的作者) 已透過 CC BY-SA 授權
圖一 輸配電系統示意圖 (圖片授權方式如圖下說明)
紅色是發電設施(包含電廠的發電機組及升壓變壓器)；藍色是輸電設施(採取 765、500、345、230 及 135kV 高壓傳輸的目的是為了減少輸電線路上的損失)；綠色是配電設施；黑色是用戶端(大型工廠為特高壓用電 138、161 或 230kV ；中型工廠為超高壓用電 26、69kV ；小型工廠為高壓用電 4、11、13、 22kV ；住家、商家用電為 110、120、220、240V)。
圖二 家用、商用的配電示意圖
絕緣材料的耐壓測試是以材料所處的輸配電線位置可能產生的最大瞬變電壓為依據，瞬變電壓的來源包含雷擊、線路中電感性負載切換的感應電壓、接地不良、靜電放電(ESD)、市電故障排除等，輸配電系統每一段的最大瞬變電壓皆不相同，以住家、商家的 110~240V 為例，瞬變電壓會達 1000 伏特(圖三)，GE 公司在住宅電力線上紀錄 24 小時的瞬變電壓結果。
圖三 瞬變電壓(本圖參考自 GE 公司)
我們常見的耐壓測試公式： 1000V+兩倍的工作電壓，便是基於圖三的研究，絕緣材料須可承受配電位置可能的瞬變電壓 1000V，而兩倍的工作電壓是工作電壓再加上一個工作電壓當餘裕度(Margin)以確保用電設施的絕緣是安全無虞的。另一個瞬變電壓的線索可以從 EN61010-2-030 標準的量測類別得知，儀器的量測類別分為 CAT II(插座到用電設備一次側)突波峰值電壓 2500 伏、CAT III(插座到配電盤的無熔絲開關)突波峰值電壓 4000 伏、CAT IV(配電盤到低壓 配電裝置) 突波峰值電壓 6000 伏。