高頻絕緣測試（HF）必須非常小心地被執行。
擊穿的機制不同于一般的電源頻率電介質(zhì)強度測試 － 它主要是利用熱，而不是單純從原子中剝離電子。此外，對于大部分的電源頻率測試，測試所求和絕緣體能承受的范圍往往有很大差距，這使得測試方法中的錯誤并不總是重要的。相比之下，HF 的誤差是微小的，此種測試方法能忠實(shí)呈現測試結果。
往往因為絕緣失效而導致的 HF 燒毀事件持續成為最常引起su訟的爭端。特別值得注意的是，這種常被忽視而造成的意外燒傷有很高的致死率。
對于那些參與 HF 絕緣設計或測試的人來(lái)說(shuō)，了解 HF 絕緣背后的理論以及導致故障的原因絕對是至關(guān)重要的。
[理論]
所有絕緣材料都像電容器一樣，在施加交流電壓后會(huì )有一些電流流過(guò)。當在 230V 50 / 60Hz 時(shí)的電流量非常小，每 2m 的導體僅有 20uA 電流通過(guò)。但是在 300-400kHz 時(shí)，電流量幾乎高出 10,000 倍，短短 10 公分的電纜內便有高達 500Vrms 的 10mA 電流。
由于有交流電場(chǎng)，所有絕緣材料都會(huì )升溫。這被稱(chēng)為介電加熱或偶極子加熱。其原理為在電場(chǎng)中時(shí)，分子運動(dòng)的摩擦能使物體加熱。而這種特性也被應用在微波爐加熱食物以及工業(yè)上，像是焊接塑料等。這些應用皆是利用高頻，范圍通常在 MHz 或 GHz 內。
在 50-60Hz 時(shí)，加熱量很小，只能到達一定程度。但當調至 300-400kHz 時(shí)，加熱量足以熔化絕緣體。
溫度升高的幅度可以利用以下公式估算：dT = 2π V2 f ε0εrd t / H D d2 (K or °C)
雖然這個(gè)公式看似復雜，但它主要由特定的材料參數組成，這些參數都可從一些研究得到（下面提供了更多細節）。在頻率為 400kHz 的狀況下，以電壓和厚度為變量，預估兩種常見(jiàn)材料：聚氯乙烯（PVC）和鐵氟龍（Teflon）的溫度變化量，可得以下表格：
400kHz 下之預測絕緣體溫度
（表1）
由于相當高的損耗因子（d = 0.016），一般常見(jiàn)厚度的 PVC 皆可以熔化。 建議常見(jiàn)應用在 HF 手術(shù)上 PVC 的厚度至少要 0.8mm 以上。
（表2）
Teflon 具有低得多的損耗因子（小于 0.0002），因此即使只有 0.1mm 也足以應用于廣泛的 HF 手術(shù)。
但是，由于鐵氟龍的高質(zhì)量和高成本，絕緣體厚度往往減少到 0.1mm 左右。
至于 PVC，經(jīng)由小規格熱電偶作為負電極的實(shí)驗測試中，分別在測試期間和之后監測溫度，發(fā)現預測值與實(shí)驗測試的結果非常相近。在 900Vrms 300kHz 的電壓下，厚度在 0.3mm 和 0.5mm 之間的絕緣體的溫度已超過(guò) 80°C。而當電壓增加到 1100Vrms 時(shí)，絕緣體已經(jīng)分解。
實(shí)際測試
如公式所示，溫度上升量和電壓平方的函數（溫度上升量和電壓平方成正比／正相關(guān)），并且是厚度的平方反函數（且和溫度上升量和厚度平方的倒數成正比／正相關(guān)）。舉例而言，當電壓加倍，或厚度減半時(shí)，溫度變化量將上升四倍。因為溫度對電壓及厚度的平方關(guān)系，使得即使是 10-20％ 這種微小的改變也會(huì )對結果產(chǎn)生很大的影響。
因為在正常接線(xiàn)中的絕緣厚度變化很大，所以可能有一個(gè)樣品通過(guò)，而另一個(gè)可能沒(méi)有。雖然 IEC 60601-2-2 和 IEC 60601-2-18 不需要多個(gè)測試樣品，因為良好的測試設計能充分為樣品背書(shū)，但這亦取決于設定差異。例如，如果您的額定電壓僅為 400Vrms，而厚度是 0.8 +/- 0.2mm，如此利潤意味著(zhù)測試只是一種形式。另一方面，如果是 1200Vrms，厚度同樣為 0.8 +/- 0.2mm，也許需要 10 個(gè)樣本才足夠。
測試實(shí)驗室需要注意所施加的電壓是否準確和穩定，而這不是一件容易的事。大多數的測試使用 HF 手術(shù)設備作為輸出源，然而，這些通常不夠穩定。再者，HF 的電壓測量是一個(gè)未被充分理解的領(lǐng)域。一般建議不要使用無(wú)源 HV 探測器（例如 1000 : 1 探測器），因為在 400kHz 時(shí)，這些探測器所執行的電容區域中的校準不一定有效且往往有大誤差出現。建議使用經(jīng)過(guò)特殊選擇的有源探頭或定制分頻器，這些分頻器已在 400kHz（或其他頻率）下進(jìn)行了驗證。
也許對測試結果的最大影響是散熱，因為上述的公式僅適用于絕熱系統。然而，IEC 60601 -2-2 和 IEC 60601-2-18 中描述的測試方法不要求測試樣品是隔熱的。也就是說(shuō)，部分熱量可能會(huì )被絕緣體兩側的金屬導體、被開(kāi)放空間中的空氣對流、甚至被浸泡在液體中或用鹽水浸濕的布裹住的樣品旁的液體吸走。
熱能散失的程度隨著(zhù)測試設置的不同而有所差異。IEC 60601-2-2（繞線(xiàn)測試）中的測試也許是受影響的，即使是像測試方向（水平或垂直）這種簡(jiǎn)單的改變也會(huì )大大地影響測試結果。
由于這三個(gè)因素（絕緣厚度、施加電壓、散熱程度），HF 絕緣的臺架測試僅能用來(lái)支持計算的設計。測試實(shí)驗室應該詢(xún)問(wèn)制造商材料的屬性，然后計算材料是否為在額定電壓和頻率下維持熱穩定。
這里再次重復上述公式，并由下表提供估算溫度變化量所需參數的更多細節。溫度升高量應與環(huán)境溫度（例如人體可能為 35°C）綜合考慮，然后與絕緣溫度限制進(jìn)行比較。
dT = 2π V2f ε0εrd t / H D d2 (K or °C)
電介質(zhì)同樣會(huì )出現在雙極的應用上，但因為明顯較低的電壓，其影響相對較小。
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更新時(shí)間：2023-09-13 
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