電氣安規測試研究
摘 要：本文介紹了電器產品電氣安規的四類測試方法，并針對我司電動車的電氣安規測試
項目提出相關建議。
[關鍵詞] 接地電阻（接地保護） 絕緣耐壓（介電強度） 絕緣電阻 泄漏電流
Abstract: This article introduces the four electrical safety testing methods： protective
grounding test 、insulation、withstanding voltage and leakage current . In order to test
our electric vehicles -safety specifications，some testing methods is suggested in this
paper.
[Keywords] Protective grounding test Insulation Withstanding voltage Leakage current
1. 電氣安規簡介
如何限制危險電壓，保護使用者的安
全？產品設計需要保證使用安全，電氣安規
測試可以驗證產品安規的設計。
方案一：絕緣隔離。在電路板與外殼之
間進行絕緣處理，當使用者接觸外殼時（例
如控制面板等），人體電阻與絕緣電阻一起
串聯在回路中，如圖1 所示。因為人體電阻
為幾kΩ，絕緣電阻一般為MΩ級別，故只
有非常小的電流通過人體。安全測試規范中
針對此類保護措施，采用絕緣耐壓和絕緣電
阻測試來驗證設計。
方案二：接地放電。將產品外殼與地低
電阻連接。當人體接觸外殼時，人體電阻與
接地電阻形成并聯，由于接地電阻為mΩ級
別，故只有很小電流通過人體。安全測試規
范中針對此類保護措施，采用接地電阻測試
來驗證設計。

如果我們在實際使用中受到觸電沖擊，
其電流會是多少量級？如何測量？泄漏電
流：當人體或動物接觸一個或多個裝置的或
設備的可觸及零部件時，流過他們身體的電
流。從中可以看出泄漏電流不是將電流表串
入回路即可，而是需要將人體的阻抗模型串
聯進行測試。安全測試規范中針對此情況，
采用泄漏電流測試來驗證設計。
?

IEC60990首先介紹了電流對于人體的
影響（主要來自IEC60479-1 及其它一些出
版物，其中IEC60479-1 對應于GB/T
13870.1）。隨著電流的增加。電流對人體的
作用分為4 個不同的反應等級。
1) 感知（Perception）：即感知閾，通過人體
能引起任何感覺的最小電流值，大約幾個μ
A。
2) 反應（Startle reaction）：這個級別的電流，
會讓人感覺不舒服，導致推離或反抗。通常
認為這個閾值在低頻時為0.5mA，并且隨著
頻率的升高，人的神經系統的敏感性下降，
閾值相應的升高。
3) 擺脫（Muscle tetanization、Ventricular
fibrillation）：這個等級的電流會使受到電擊
的人由于神經功能的破壞而失去擺脫電源
的能力。擺脫閾的平均值為10mA，同樣擺
脫閾也隨頻率的升高而升高。心室顫動≥
20mA。
4) 電燒傷（Electrical burns）：在這個等級，
皮膚或組織會被破壞，與其他的影響不同，
電燒傷對電流而不是頻率敏感，電燒傷的閾
值被認為是電流密度達到3 0 0 m A / c m 2
到400mA/cm2。一般電流值≥70mA。
圖4 泄漏電流IEC、UL 各級別限制
2 產品電氣安規測試方法
2.1 設備等級介紹
I 類設備（Class I）保護措施為基本絕
緣+接地。基本絕緣防護危險電壓由電路板
直接加至外殼，當基本絕緣失效時，危險電
流經過接地線，保護人體不受傷害。當然附
加絕緣也經常應用在I 類設備中，例如圖5
中的電機軸或者一些電路板電源外部輸出
端需要進行附加絕緣。只要設備為接地保護
連接，即為I 類設備。
圖5 I 類設備示意圖
Ⅱ類設備（Class II）保護措施為基本絕
緣+附加絕緣，為雙重絕緣。如圖6 所示，
在Ⅱ類設備中一些部件采用加強絕緣，例如
電機的輸出軸。加強絕緣是指對帶電件所加
的單獨絕緣系統，其防觸電等級相當于雙重
絕緣。
圖6 Ⅱ類設備示意圖
2.2 接地電阻測試
目的：亦稱接地連續性測試, 接地測試
必須對所有一類產品（Class I）進行。 測試
的目的是保證產品上的所有在單一絕緣失
效的情形下會變成帶電體，并且可以被使用
者接觸到的導電性部件被可靠連接到電源
輸入的接地點。 換句話說, 一個接地測試使
用大電流的低電壓源加到接地回路來核實
接地路徑的完整性。
通過測量連接在保護接地連接端子或
接地觸點和零件之間的阻抗來判斷是否符
合標準要求, 阻抗不超出產品安全標準確定
的某個值則認為是符合要求的。 一定要記
住, 從結構和設計觀點來看, 用做保護接地
的導體不應該包含任何的開關或保險絲。一
般我們認為危險電壓暴露終端為產品金屬
外殼及固定螺栓。按照此定義將會有很多測
試點，一般按照廠家規定的幾個易出現接地
故障的測試點進行測試。
圖7 接地電阻測試示意圖
測試要求：大多數標準對于進行接地測
試提出下列的參數要求：
1）被測設備（EUT）必須承受高一定時間
的直流或交流電流但是電壓要很低。
2）在保護接地連接端子或接地觸點和被接
地零件之間的電壓降必須被測量。
3）電阻必須使用通過的電流和產生的電壓
降來進行計算（歐姆定律）。
阻抗不應該超出某個值，不同的的安全
標準可能要求不同的值。 例
如, IEC 60950-1 要求測試電壓不超出
12 V 。 電流可能是交流或直流，產品額定
電流的1.5 倍或25 A（二者選擇比較大
的）。 測試持續時間必須是1 分鐘, 并且連接
在保護接地端子或接地觸點和必需被接地
的零件之間的阻抗不能超出0.1Ω ，不包括
電纜的阻抗。多數標準要求在25 A 下測試
并且維持1 分鐘，這代表過流保護設備能承
受的最大的電流和最久的操作時期。 最大值
25 A 大約是為多數額定點流不超過16 A 的
線連接可插入A 型設備安裝保險的額定值
的1.5 倍。
2.3 絕緣耐壓測試
目的：電介質強度測試, 亦稱hipot 測
試, 大概是最多人知道的和經常執行的生產
線安全測試。實際上，表明它的重要性是每
個標準的一部分。 hipot 測試是確定電子絕
緣材料足以抵抗瞬間高電壓的一個非破壞
性的測試。 這是適用于所有設備為保證絕緣
材料是足夠的的一個高壓測試。 進行
hipot 測試的其它原因是, 它可以查出可能
的瑕疵譬如在制造過程期間造成的漏電距
離和電氣間隙不夠。
進行型式測試的時候, hipot 測試是在
某些測試（譬如失效, 潮態及振動測試）之
后進行來確定是否因為這些測試造成絕緣
的退化。但是，日常生產進行的hipot 測
試, 是制造過程中的測試來確定是否所生產
的產品的結構是與型式測試所用產品的結
構相同。 一些由生產流程造成的缺陷可以通
過在線hipot 測試檢查出來，例如, 變壓器繞
組電氣間隙和爬電距離減小。 這樣的故障可
能起因于繞線部門的一名新操作員。 其它例
子包括檢查絕緣材料的針孔瑕疵或發現一
個過大的焊點。
測試要求：高壓通常是應用的在橫跨被
測試絕緣材料的二個部件之間, 譬如測試設
備（EUT）的一次側電路（Primary Circuit）
和金屬外殼。 如果絕緣材料在兩個部件之間
是足夠的, 那么加在兩個由絕緣體分離的導
體之間的大電壓只能產生非常小的電流流
過絕緣體。 雖然這個小電流是可接受的, 但
是空氣絕緣或固體絕緣不應該發生擊穿。 因
此, 需要注意這個電流是因為局部放電或擊
穿的結果, 而不是由于電容聯結引起的。交
流hipot 測試儀存在一個小弊端，那就是如
果被測試的電路中有大容量的 Y 電容, 可能
會因為hipot 測試器的電流限值設置, 可能
造成ac 測試儀顯示測試失敗而實際上絕緣
并沒有擊穿。 多數安全標準允許用戶斷開
Y 電容器進行測試, 或者選擇使用直
流 hipot 測試儀。 直流hipot 測試儀不會因
為大容量Y 電容的存在而顯示失效，因為
Y 電容器對于直流電壓不會有電流通過其
本身。
另外一個例子是對介于電源的一次
（Primary）和二次（Secondary）電路之間
的絕緣材料進行測試。 這時所有輸出短接在
一起。 耐壓測試儀的接地探針與短接在一起
的輸出相連, 同時高壓探針與L 和N 連接（L
和N 短接） (參見圖8) 。在hipot 測試期間
EUT 不工作。 必須注意, 在進行型式測試期
間, 理想的情況是先加低于規定的電壓的
1/2, 然后逐漸上升，并且在10 秒中達到規
定電壓，并且維護1 分鐘。 然而，大多數測
試儀器, 直接輸出規定電壓或使用一個電子
控制線路來實現電壓的爬升。
圖8 典型耐壓測試連接圖
測試持續時間：如果測試是代表認證過
程的一部分, 那么測試持續時間必須是所使
用的安全標準相符合。 例如,多數標準, 包括
IEC 60950 , 測試持續時間是1 分鐘。 但
是, 當在生產線對產品進行測試, 通常對每
個產品進行1 分鐘hipot 測試是不實際
的, 制造商通常會縮短測試時間, 譬如幾秒
鐘, 但是使用更高的電壓。 一個典型的經驗
為110-120% （2xU + 1000 V）, 1-2 秒。 測
試持續時間和程序應該得到相關測試機構
的同意。
2.4 絕緣電阻測試
目的：絕緣電阻測試是亦稱Megger（高
阻） 測試。 目的是將測量任何由絕緣材料
分隔的二點之間總電阻。因此，測試確定絕
緣材料在抵抗電流流過的時候具備多少效
用。測試時使用的電壓通常是
500~1000Vdc，因此，電流非常低。由于電
流很低, 這個測試為檢查絕緣材料的質量是
有用的，不僅是在產品制造的時候, 而且在
產品使用的時候同樣適用。
測試要求：連接到測試儀, 測試電壓從
零逐漸上升到最大值（ 通常情況下是
500 V dc）。 一旦電壓到達最大值, 保持一個
時間 (通常是5 秒) ，然后記錄電阻值。測量
值應該是非常高的(通常在兆歐級) 。絕緣電
阻的測量在某些標準中是強制要求的，如
IEC60950-1 和UL6500。
絕緣電阻及絕緣耐壓測試為驗證基本
絕緣、附加絕緣、加強絕緣及雙重絕緣的絕
緣性能。主要的測試點如下，見圖9：
1）在電源供給線與接地外殼之間。此主要
是檢驗I 類設備的基本絕緣性能。
2）在電源供給線與非接地外殼之間。此主
要是測試I 類設備中為非接地的部分，以及
Ⅱ類設備的外殼絕緣性能。I 類設備中為非
接地部分需設計為附加絕緣或加強絕緣，Ⅱ
類設備的外殼為雙重絕緣。故此項考察設備
的附加絕緣、加強絕緣、雙重絕緣性能。
3）在外殼與絕緣部分。驗證基本絕緣部分
的絕緣性能。
圖9 絕緣耐壓、絕緣電阻測試點示意圖
2.5 泄漏電流測試：
目的：某些標準，包括IEC60950-1，把
泄漏電流（Leakage Current）命名為接觸電
流（Touch Current）。就是說，當一個人或
者動物接觸到設備的可接觸部分的時候，流
過人體或者動物體的電流。如果接觸電流過
大，那么操作者將會遭受電擊，可能導致嚴
重的傷害，這和人的體重有關系。通常的，
超過1.0mA 的電流流過人體，就能夠造成電
擊傷害。傷害的嚴重性和電流的大小及人的
體重有關。
和其他測試相似，泄漏電流的測試也是
安全測試中非常重要的一項，大多數安全標
準要求在不同的條件下進行測試，例如正常
操作條件下，開關打開及關閉，電源線極性
對調等。測量到的對地泄漏電流在任何條件
下都不可以超過限制。IEC 60335‐2005中，I
類便攜式器具的泄漏電流的限值是0.75mA。
IEC 60335‐2005中，II類器具的泄漏電流的限
值是0.25mA。
造成泄漏電流的最大一個貢獻者就是
跨接在火線和地之間的電容，如Y電容。這
些Y電容通常是為了控制EMI而加入到線路
中的。需要指出的是，在某些標準中，如
IEC60950-1，僅對一類駐立式設備允許對地
泄漏電流超過3.5mA，同時需要滿足
IEC60950-1，章節5.1.7的條件。必須考慮變
壓器中的任何容性泄漏電流。如果因為某種
原因，使用隔離變壓器是不可能的，那么被
測設備（EUT）必須被安裝在絕緣的臺子上，
同時加上適當的安全警告。這樣的測量是彌
補被測設備（EUT）帶有危險電壓的可能。
測試要求：大多數標準，特別是IEC60950，
要求測試設備（EUT）是上電的狀態。測試
設備的供電電壓是額定值的上限的110%，
同時頻率為最高的額定頻率。如前面提到
的，為了安全的因素，強烈要求使用隔離變
壓器來進行測試。這些測試對一類（Class I）
和二類（Class II）設備同樣適用。對于二類
設備，對可接觸的導電部件和外殼（使用
10x20cm的金屬膜來接觸外殼表面）進行測
試。這個金屬膜模擬人的手。表1、圖10為
IEC60990對燈具的測試方法。
表1 泄漏電流測試程序
e 為接地保護開關，其斷開時模擬接地
保護回路異常斷開；n 為中性線開關，其斷
開時模擬中性線故障斷開；P 中1、2 分別
為極性互換。
圖10 泄漏電流測試示意圖
3 電動車電氣安規測試方法
3.1 絕緣電阻
GB/T 18384.1 主要規范的是動力電池
的絕緣電阻，要求>100Ω/V。GB/T 18384.3
中規定的是動力系統、車輛電底盤、輔助電
路的絕緣電阻和絕緣耐壓：應在整個測量階
段定時測量絕緣電阻。在下列帶電部件之間
使用適當的測量儀器(例如:兆歐計)進行測
量:— 動力系統和車輛電底盤;
— 動力系統和輔助電路。
使用一個至少為動力系統標稱電壓1.5
倍的試驗電壓或500V (DC)電壓.兩者取較高
值施加電壓的時間應足夠長，以便獲得穩定
的讀數。動力蓄電池和輔助蓄電池應斷開，
輔助電路的兩端應與車輛電底盤相連。動力
系統的絕緣電阻值應符合表2的要求。
表2 絕緣電阻的要求
其中動力系統為動力電池的正、負極纜
線，車輛電底盤為車載低壓蓄電池的負極；
輔助電路為車用電器的外殼。
3.2 絕緣耐壓
耐壓試驗：試驗前應斷開動力電池，并
把其他電路與電底盤連接在電路的不同區
段和外露可導電部件之間施加頻率為50‐60
Hz 的交流電壓，歷時1 min。如果電底盤和
帶電部件之間，有的電子元件不能承受試驗
電壓，見表3，則可以將他們從試驗電路中
取下。試驗期間不能發生絕緣材料的擊穿或
跳火。
表3 絕緣耐壓的要求
其中其他電路為12V電路的正負極，將
蓄電池的正負極接線端子一起與電底盤連
接；電路的不同區段（帶電部件）為動力電
池的正負極配電通道、充電口火線、零線通
道。測試這些通道不同區段與電底盤之間的
絕緣性能。
3.3 接地電阻
GB/T 18487.2 中規定，所有外露導電部
分和接地回路間的電阻不應超過0.1Ω，使用
電源電壓不低于12V，16A的直流來檢驗。測
試點應為接地線與車身所有外露部分，建議
車型定義關注點進行測試。
另，在GB/T 18384.3 中電位均衡試驗：
用一個不超過60v (DC)的無負載電壓，動力
電路最大電流的1.5倍或25A 的電流(取其較
大值)通過任何兩個外露可導電部件，至少
5s，測量其電壓降。根據電流和電壓降計算
得到的電阻值不超過0.1Ω。
3.4 泄漏電流
GB/T 18487.2 中規定，如圖11 測試，
泄漏電流不應超過3.5mA。該圖針對的是II
類設備，且示意圖有一定誤解。
圖11 泄漏電流測試示意圖
針對我們公司車型充電模式，II 類設備
的泄漏電流測試應該在非充電狀態下進行，
其分為三類模式：1、動力線纜破損，人體
接觸破損處；2、動力纜線破損處與電底盤
接觸，人體接觸電底盤相關部位（例如車身、
產品外殼）；3、人體一端接觸動力纜線破損
處，一端接觸電底盤（此時電底盤與動力纜
線應為絕緣狀態）。
針對此項測試，我們認為還需增加幾個
狀態：1、人體接觸車身兩處（可分動力纜
線正常、異常狀態）；2、單根動力纜線斷開。
我們公司車型充電模式，應等同于I 類
設備，因為有電底盤與地線連接。其測試方
法建議為參考表1 帶插頭的I 類測試。且也
建議增加人體接觸車身兩處的測試模型。
4 總結
電氣安規測試項目，針對零部件產品有
四類試驗：接地電阻（僅針對I 類）、絕緣
耐壓、絕緣電阻、泄漏電流。而用在我們電
動車中，也應該有此四類試驗，才能保證用
戶使用安全，故一些國標針對接地電阻規定
了動力系統導電性、外露部分與接地回路的
接地電阻；針對絕緣電阻及絕緣耐壓規定了
動力電池的絕緣電阻及動力系統的絕緣電
阻和絕緣耐壓；針對泄漏電流國標的推薦測
試項目定義不清，建議考慮公司產品實際情
況進行測試。
電氣安規測試分為零部件及整車類，零
部件的測試要求值一般高于整車測試要求，
電動車整車安規測試分為充電系統的安全
要求及非充電狀態的安全要求。只有各類電
氣安規都滿足要求，才能保證用戶的使用安
全。

咨詢電話：186 2090 8348/020 -6628 9503
GRGT檢測中心：張工
總部地址：廣州市天河區黃埔大道西平云路163號
參考文獻
【1】GB／T 18384.3 電動汽車 安全要求
第3 部分：人員觸電防護，2001
【2】陳凌峰，IEC 60335-1 泄漏電流測試分
析，標準與應用 ，2007
【3】陳超中，燈具的泄漏電流測試概論，
國家燈具質量監督檢驗中心