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耐壓性能試驗(yàn)(電池簇)檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-24 14:34:36 更新時(shí)間：2025-07-23 14:34:36

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

耐壓性能試驗(yàn)(電池簇)檢測(cè)概述

電池簇作為儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS）或大型電池應(yīng)用（如電動(dòng)汽車(chē)電池包）中的核心單元，其安全性與可靠性至關(guān)重要。耐壓性能試驗(yàn)（也稱(chēng)為電氣強(qiáng)度試驗(yàn)或高壓測(cè)試）是評(píng)估電池簇絕緣性能和安全性的關(guān)鍵檢測(cè)項(xiàng)目。該試驗(yàn)?zāi)M電池簇在實(shí)際運(yùn)行或極端條件下（如過(guò)壓、沖擊）承受高電壓的能力，主要目的是驗(yàn)證其內(nèi)部組件（如電池模組、匯流排、連接器、絕緣材料、外殼）的絕緣設(shè)計(jì)是否合理，能否有效防止發(fā)生電氣擊穿、短路、漏電甚至起火爆炸等嚴(yán)重安全事故。通過(guò)施加遠(yuǎn)高于工作電壓的測(cè)試電壓，檢測(cè)電池簇的絕緣耐受能力，是確保產(chǎn)品符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范以及國(guó)際市場(chǎng)準(zhǔn)入要求（如UL, IEC, GB）的必要環(huán)節(jié)，對(duì)保障人員生命財(cái)產(chǎn)安全和設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行具有不可替代的作用。

檢測(cè)項(xiàng)目

耐壓性能試驗(yàn)的核心檢測(cè)項(xiàng)目主要包括：

1. 交流耐壓測(cè)試： 在電池簇的不同相互絕緣的部件之間（如正負(fù)極輸出端對(duì)外殼、不同電位回路之間）施加規(guī)定頻率（通常為50Hz或60Hz）的高壓交流電，并保持一段時(shí)間。

2. 直流耐壓測(cè)試： 對(duì)電池簇施加規(guī)定的高壓直流電。此方法有時(shí)用于特定場(chǎng)景或標(biāo)準(zhǔn)要求，尤其對(duì)容性負(fù)載更有效，但可能不如交流測(cè)試能全面發(fā)現(xiàn)某些類(lèi)型的絕緣缺陷。

3. 絕緣電阻測(cè)量： 通常在耐壓測(cè)試前后進(jìn)行，用于量化評(píng)估絕緣材料的電阻值（常以兆歐MΩ為單位），是判斷絕緣性能好壞的基礎(chǔ)指標(biāo)。

4. 泄漏電流監(jiān)測(cè)： 在耐壓測(cè)試過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流過(guò)絕緣介質(zhì)或保護(hù)接地路徑的電流大小，是判斷絕緣是否即將失效或存在潛在缺陷的重要依據(jù)。

檢測(cè)儀器

進(jìn)行電池簇耐壓性能試驗(yàn)需要以下關(guān)鍵儀器設(shè)備：

1. 耐壓測(cè)試儀： 核心設(shè)備。需具備：

高電壓輸出能力（通常0-5kV AC/DC 或更高，具體取決于標(biāo)準(zhǔn)要求）。
精確的電壓設(shè)定和顯示功能。
可設(shè)定和精確計(jì)時(shí)的測(cè)試時(shí)間。
高靈敏度的泄漏電流檢測(cè)和設(shè)定功能，并能設(shè)定報(bào)警/判定閾值。
過(guò)流保護(hù)、電弧偵測(cè)和緊急切斷功能（確保測(cè)試安全）。
測(cè)試結(jié)果輸出（合格/不合格）。

2. 絕緣電阻測(cè)試儀（兆歐表）： 用于測(cè)量絕緣電阻，通常提供多種測(cè)試電壓（如500V DC, 1000V DC）。

3. 高壓測(cè)試棒/測(cè)試探頭： 符合安全標(biāo)準(zhǔn)的絕緣棒，用于將高壓安全地連接到電池簇的測(cè)試點(diǎn)。

4. 接地線(xiàn)： 確保電池簇外殼及其他需要接地的部分可靠接地。

5. 安全防護(hù)裝置： 如隔離護(hù)欄、警示燈、急停按鈕等，確保測(cè)試區(qū)域安全。

6. 數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)（可選）： 用于記錄測(cè)試電壓、時(shí)間、泄漏電流曲線(xiàn)等數(shù)據(jù)，便于追溯和分析。

檢測(cè)方法

電池簇耐壓性能試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)流程通常包含以下步驟：

1. 預(yù)處理： 將電池簇置于規(guī)定的環(huán)境條件（溫度、濕度）下穩(wěn)定一段時(shí)間（如有要求）。確保被測(cè)樣品處于非工作狀態(tài)（通常要求開(kāi)路或靜置）。

2. 連接準(zhǔn)備：

將電池簇的金屬外殼或指定可接觸導(dǎo)電部件可靠接地。
短接電池簇的正負(fù)極輸出端（作為一端）。
清潔測(cè)試點(diǎn)，確保良好接觸。

3. 絕緣電阻測(cè)試（預(yù)測(cè)試）： 使用兆歐表測(cè)量電池簇正負(fù)極（短接后）對(duì)外殼（地）的絕緣電阻，記錄數(shù)值并確認(rèn)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求的最低值。

4. 耐壓測(cè)試：

將耐壓測(cè)試儀的高壓輸出端連接到電池簇的正負(fù)極（短接點(diǎn)）。
將耐壓測(cè)試儀的接地端（或電流返回端）連接到電池簇的外殼（地）。
設(shè)置測(cè)試參數(shù)：
- 測(cè)試電壓：根據(jù)適用的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)確定（如2U_max + 1000V AC，其中U_max為最大工作電壓）。
- 測(cè)試時(shí)間：通常為1分鐘（或標(biāo)準(zhǔn)指定的時(shí)間，如60s）。
- 泄漏電流報(bào)警閾值：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品規(guī)格設(shè)定（如不超過(guò)5mA或更?。?。
- 升壓速率：通常以1kV/s或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定速率平穩(wěn)升壓至目標(biāo)值。
啟動(dòng)測(cè)試：儀器自動(dòng)升壓至設(shè)定值，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。
觀察與記錄：在測(cè)試時(shí)間內(nèi)，密切監(jiān)控電壓是否穩(wěn)定，泄漏電流是否超過(guò)閾值，儀器是否有報(bào)警（如擊穿、過(guò)流）。
降壓：測(cè)試時(shí)間結(jié)束后，儀器自動(dòng)或手動(dòng)將電壓平穩(wěn)降至零。

5. 絕緣電阻測(cè)試（后測(cè)試）： 再次測(cè)量絕緣電阻，并與預(yù)測(cè)試值比較，確認(rèn)無(wú)明顯劣化。

6. 結(jié)果判定：

如果在規(guī)定測(cè)試時(shí)間內(nèi)，施加的電壓保持穩(wěn)定，泄漏電流始終未超過(guò)設(shè)定閾值，且未發(fā)生擊穿（跳閘），則判定為合格。
若發(fā)生擊穿、泄漏電流超標(biāo)或電壓無(wú)法維持，則判定為不合格。

7. 安全防護(hù)： 整個(gè)測(cè)試過(guò)程必須在安全隔離區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，操作人員需嚴(yán)格遵守高壓操作規(guī)程，佩戴必要的防護(hù)裝備。測(cè)試后需對(duì)被測(cè)電池簇充分放電。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

電池簇耐壓性能試驗(yàn)需嚴(yán)格遵循國(guó)內(nèi)外相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)包括：

1. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (GB)：

GB/T 36276-2018 《電力儲(chǔ)能用鋰離子電池》： 該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)儲(chǔ)能電池模塊和電池簇的絕緣性能（絕緣電阻和耐壓）有明確規(guī)定。例如，要求電池簇正負(fù)極對(duì)地（外殼）施加頻率為50Hz的交流電壓，測(cè)試電壓為2U_max + 1000V（U_max為電池簇最高工作電壓），持續(xù)1min，應(yīng)無(wú)擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象。
GB 38031-2020 《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求》： 雖然主要針對(duì)車(chē)用電池包，但其對(duì)絕緣電阻和耐壓測(cè)試的要求（如交流耐壓測(cè)試電壓為(2U_B + 1000V) AC，UB為B級(jí)電壓）是重要的參考。

2. 國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn) (IEC)：

IEC 62619:2022 《含堿性或其他非酸性電解質(zhì)的二次電池和電池組工業(yè)應(yīng)用鋰離子電池和電池組的安全要求》： 這是專(zhuān)門(mén)針對(duì)工業(yè)應(yīng)用（含儲(chǔ)能）鋰離子電池安全的重要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。其規(guī)定了詳細(xì)的絕緣電阻要求和耐壓測(cè)試方法（如交流或直流耐壓測(cè)試電壓值、測(cè)試時(shí)間、判定準(zhǔn)則）。
IEC 62133-1/-2： 便攜式設(shè)備用電池安全標(biāo)準(zhǔn)，部分要求可參考。

3. 其他地區(qū)/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

UL 1973： 北美針對(duì)固定式儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn)。
UN 38.3： 鋰電池運(yùn)輸安全測(cè)試，雖然側(cè)重于運(yùn)輸安全，但包含絕緣電阻測(cè)試要求。
特定客戶(hù)或項(xiàng)目的技術(shù)規(guī)范書(shū)(Specification)。

關(guān)鍵點(diǎn)： 具體采用的測(cè)試電壓、時(shí)間、泄漏電流限值以及判定標(biāo)準(zhǔn)，必須依據(jù)產(chǎn)品最終應(yīng)用場(chǎng)景所對(duì)應(yīng)的、最新版本的強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)或客戶(hù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。不同標(biāo)準(zhǔn)