耐电痕化和蚀损性能检测
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发布时间:2025-07-11 07:01:47 更新时间:2025-07-10 07:01:47
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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耐电痕化(或漏电起痕)与蚀损性能检测是评价电工绝缘材料在潮湿、污秽及电场共同作用下抵抗表面导电通道形成(电痕化)和抵抗材料因放电而损坏(蚀损)能力的关键测试项目。这类性能对于确保电气设备(如开关、连接器、绝缘子、印制电路板等)在严苛环境下的长期安全、可靠运行至关重要。绝缘材料一旦发生电痕化或严重蚀损,会显著降低其绝缘强度,甚至引发短路、火灾等安全事故。因此,该检测是电工材料准入评估、质量控制和产品研发中的核心环节。
该检测主要聚焦于以下核心性能指标:
1. 相比电痕化指数 (Comparative Tracking Index, CTI): 这是最重要的定量指标。它表示材料表面在承受50滴电解液(通常为0.1%质量分数的氯化铵溶液)而不发生电痕化的最高电压值(单位:V)。CTI值越高,材料的耐电痕化能力越强。
2. 耐电痕化等级 (Proof Tracking Index, PTI): 在规定的电压下(如250V, 400V等),材料表面承受50滴电解液而不发生电痕化的能力。PTI更侧重“通过性”评价。
3. 蚀损深度 (Erosion Depth): 测量材料在测试过程中因电蚀损而产生的最大烧蚀或凹坑深度,通常以毫米(mm)为单位。蚀损深度直接反映材料抵抗电弧放电物理破坏的能力。
4. 失效判定: 包括观察是否形成连续的导电通道(电痕化)、是否产生持续电弧、材料是否燃烧、蚀损深度是否超过规定限值等。
进行耐电痕化及蚀损性能检测的核心仪器是:
1. 耐电痕化试验机 (Tracking Test Chamber): * 电极系统: 通常采用两个矩形截面的铂金电极(如5mm x 2mm),按标准规定的距离(如4.0mm ± 0.1mm)和角度(通常为60°)相对放置在被测样品表面。电极施加规定压力(如1.0N ± 0.05N)。 * 高压电源: 提供在100V至600V范围内可调节、稳定的交流(通常为50Hz或60Hz)或直流测试电压,电流容量需满足标准要求(如短路电流至少0.5A)。 * 滴液装置: 精密控制电解液(通常为0.1% NH₄Cl溶液)以恒定时间间隔(通常为30±5秒)滴落在两电极中间的样品表面,液滴体积需精确控制(通常为20³ mm 或 25³ mm,即20μl或25μl)。 * 电流检测与失效判停装置: 实时监控流过样品的电流。当电流超过设定阈值(通常为0.5A)并持续一定时间(如2秒),或检测到持续电弧时,仪器自动停止试验并记录失效点(滴液数或时间)。 * 排风系统: 及时排出测试中产生的烟雾和可能的有害气体。 * 计时器: 精确记录试验持续时间或滴液次数。
2. 耐电弧试验机 (Arc Resistance Tester): 主要用于评估材料在高能电弧作用下的耐蚀损和耐燃性能(遵循如ASTM D495的标准)。其电极结构(通常为钨棒)、施加电压的方式、产生电弧的机制等与耐电痕化试验机不同,但同样可评估材料的蚀损情况。
最常用的检测方法主要基于以下国际和国内标准:
1. 电压逐级法 (用于测定CTI): * 从较低的电压开始测试(如100V),施加50滴电解液。 * 如果未失效(无电痕化、电流未超限),则在下一个样品上将电压提高25V,再次施加50滴液。 * 重复此过程,直到材料在某一电压下失效(通常定义为在50滴液结束前,电流超标或出现持续电弧)。 * 材料的CTI值定义为比其能承受50滴液而不失效的最高电压低25V的那个电压值。例如,在175V通过50滴,在200V时第35滴失效,则CTI为175V。
2. 恒压法 (用于测定PTI或特定电压下的性能): * 在选定的一个或多个恒定电压下进行测试(例如125V, 250V, 400V, 600V)。 * 施加规定数量的电解液(通常是50滴)。 * 观察并记录材料是否在50滴液结束前发生失效(电痕化、持续电弧、燃烧、蚀损超标等)。通过则该材料在此电压下的PTI合格。
3. 斜板法 (Inclined Plane Test - IPT): * 将样品倾斜放置(通常45°),上端放置高压电极,下端放置接地电极。 * 电解液(通常为污染等级更高的液体,如0.1% NH₄Cl + 0.5% 异辛基苯氧基聚乙氧基乙醇)持续流经样品表面。 * 逐渐升高电压直到失效。 * 主要用于评估绝缘子在严重污秽和湿态下的耐电痕化及蚀损性能(遵循标准如IEC 60587, ASTM D2303)。
4. 高压小电流直流法: * 主要用于特定标准(如GB/T 6553)或特殊要求,采用直流电源,测试电压较高(如DC 600V),但限流值较小(如10mA)。 * 评估材料在高压直流下的耐电痕化能力。
全球范围内广泛采用的标准包括:
1. IEC 60112:<当前版本> (Method for the determination of the proof and comparative tracking indices of solid insulating materials) * 这是国际电工委员会制定的基础标准,定义了CTI和PTI的测试方法(电压逐级法和恒压法)、设备要求、样品制备、程序及结果判定。是全球公认的权威标准。
2. ASTM D3638:<当前版本> (Standard Test Method for Comparative Tracking Index of Electrical Insulating Materials) * 美国材料与试验协会标准,其方法与IEC 60112非常相似,是美国常用的标准。
3. GB/T 4207:<当前版本> (固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法) * 中国国家标准,等同采用IEC 60112。
4. UL 746A:<当前版本> (Polymeric Materials – Short Term Property Evaluations) * 美国保险商实验室标准,在其针对聚合材料的安全评估中,引用了ASTM D3638或IEC 60112的CTI/PTI测试方法和结果分级(如CTI值划分材料组别),是产品进入北美市场的重要依据。
5. IEC 60587:<当前版本> (Electrical insulating materials used under severe ambient conditions - Test methods for evaluating resistance to tracking and erosion) * 定义了斜板法(IPT),专门用于评估在严重环境条件下使用的绝缘材料的耐电痕化和耐蚀损性能。
6. ASTM D2303:<当前版本> (Standard Test Methods for Liquid-Contaminant, Inclined-Plane Tracking and Erosion of Insulating Materials) * 美国的斜板法标准。
注意事项: 进行耐电痕化和蚀损测试时,必须严格遵守相关安全规程,因为测试涉及高压电、可能产生的有毒烟雾和燃烧风险。实验室环境(温度、湿度)、样品预处理(状态调节)、电极维护(清洁、磨损)、电解液配制及滴落精度等都对测试结果有显著影响,必须按照标准要求严格控制。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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