什麼是洩漏電流測試?類型、標準與驗證方法

什麼是洩漏電流?

洩漏電流(Leakage Current)是指流經非產品預期電路路徑的少量電流,最常見的是流經絕緣材料、設備表面,或透過雜散電容形成的電流。任何電氣產品在某種程度上都會存在漏電流。

真正需要關注的並不是漏電流是否存在,而是漏電流是否維持在夠低的程度,確保人員接觸產品或其導電部件時,不會暴露於具有危險性的電擊風險。

由於低程度的漏電流屬於正常現象,因此各項安全標準並不要求漏電流為零,而是針對漏電流訂定最大允許值。實際限值會依設備類型、設備與使用者的連接方式,以及所適用的安全標準而有所不同。

洩漏電流測試與耐壓、絕緣電阻及接地阻抗測試的差異

這四項測試經常作為同一套電氣安全測試流程的一部分執行,但每項測試所確認的項目都不同。

  • 耐壓測試(Hipot Test:在短時間內施加高於正常操作電壓的高電壓,確認絕緣系統能承受高電壓而不發生擊穿。
  • 絕緣電阻測試(Insulation Resistance Test:施加較低且穩定的直流電壓並測量絕緣電阻,用於發現逐漸劣化的絕緣狀況,使其能在演變成耐壓測試失敗之前被偵測出來。
  • 接地阻抗測試(Ground Bond Test:確認產品機殼與接地端之間具有低阻抗的導通路徑,讓故障電流能安全地流向接地端。
  • 洩漏電流測試(Leakage Current Test:測量產品在正常操作或單一故障狀態下,實際可能流經人體的電流。測試時,產品處於通電運轉狀態,而不是透過外部測試電壓對產品施加壓力。

洩漏電流測試是這四項測試中,唯一在產品通電並接近正常操作狀態下進行的測試。因此,它是其他三項測試的重要補充,而不是替代方案。

IEC 60601-1 規定的五種漏電流

以醫療電氣設備為主的 IEC 60601-1,對漏電流的定義比一般產品安全標準更為詳細,將其區分為五種不同的測量:

  • 接地漏電流(Earth Leakage Current:電源端的電流經由或跨越絕緣系統,流入保護接地導體的電流。
  • 外殼(接觸)漏電流(Enclosure / Touch Leakage Current:從設備外殼的外露導電部件流向接地端的電流,用來評估人員接觸設備外殼時可能承受的電流。
  • 患者漏電流(Patient Leakage Current:在正常狀態下,從應用部件(Applied Part)經由患者流向接地端的電流。
  • 患者輔助漏電流(Patient Auxiliary Leakage Current:同一患者所接觸的兩個應用部件之間流動,且非預期用於產生生理效應的電流。
  • 應用部件上的市電漏電流(Mains on Applied Part Leakage Current:如果市電電壓意外施加到應用部件,在單一故障狀態下可能流經患者的電流。

非醫療產品不一定需要執行全部五種測量,但接地漏電流與外殼漏電流廣泛存在於多數一般產品安全標準中,並不僅限於醫療設備。

哪些標準要求進行洩漏電流測試?

多項主要產品安全標準都對漏電流訂定相關要求,並依設備類別與預期用途規定不同的允許值:

  • IEC 60335-1:家用及類似用途電器。
  • IEC 62368-1:音訊、視訊、資訊及通訊技術設備。
  • IEC 60601-1:醫療電氣設備,包含上述五種漏電流。
  • IEC 61010-1:量測、控制及實驗室用電氣設備。

允許的漏電流限值會依適用標準及設備類別而有所不同,通常會依電流類型及產品的防護等級,以微安培(µA)或毫安培(mA)表示。

例如,雙重絕緣的消費性電器與連接患者的醫療設備,其適用的漏電流限值可能有很大的差異。因此,在套用任何限值之前,必須先確認產品所適用的安全標準。

基本漏電流測試流程

  1. 以產品額定操作電壓為受測設備(DUT)供電,因為漏電流是在正常操作條件下測量,而不是施加升高的測試電壓。
  2. 選擇要測量的漏電流類型,因為接地漏電流、外殼漏電流及患者漏電流的測試配置各不相同。
  3. 在相關測量點之間連接測量網路,例如外殼漏電流需連接外殼與接地端,而患者漏電流則需連接應用部件與接地端。
  4. 記錄正常狀態下的測量值,再依適用標準的要求,在相關單一故障狀態下重複測試,例如接地線斷路或極性反接。
  5. 將每次測量結果與該漏電流類型及設備類別所允許的限值進行比較。

Leakage current test circuit with normal/fault switching

洩漏電流測試電路,包含正常/故障狀態切換

Measuring device (MD) network

測量裝置(MD)網路

 

如何選擇洩漏電流測試設備?

應選擇能夠測量產品所適用安全標準要求之特定洩漏電流類型的測試設備。一般用途的漏電流電錶不一定支援 IEC 60601-1 所要求的應用部件相關測量。

如果洩漏電流測試是更完整的電氣安全測試流程之一,並需要搭配耐壓、絕緣電阻及接地阻抗測試,使用能整合四項測試功能的設備,例如 OMNIA II,即可在同一平台上完成完整測試流程。

若是針對單獨的洩漏電流測量,包括醫療設備專用的漏電流類型,LINECHEK II 則是專為此類測試所設計。

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FAQ

  • 什麼是洩漏電流測試?
    洩漏電流測試是測量產品帶電部件流向接地端、產品外殼,或可能經由接觸產品的人體所產生的微小電流,以確認電流是否維持在人體接觸所允許的安全範圍內。
  • 漏電流測試與耐壓測試有什麼不同?
    耐壓測試會在短時間內施加高電壓,以確認絕緣是否會發生擊穿;洩漏電流測試則是在產品正常操作電壓下測量電流,更能反映產品實際使用時人員可能接觸到的電流,而不是產品在高電壓測試壓力下的狀態。
  • IEC 60601-1 規定的五種漏電流是什麼?
    接地漏電流、外殼(接觸)漏電流、患者漏電流、患者輔助漏電流,以及應用部件上的市電漏電流。
  • 哪些標準要求進行洩漏電流測試?
    IEC 60335-1、IEC 62368-1、IEC 60601-1 及 IEC 61010-1 都針對漏電流訂定相關限值,而實際適用的限值則取決於設備類別及所適用的安全標準。

 

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