家用和类似用途固定式电气装置的开关绝缘材料的耐非正常热、耐燃和漏电起痕检测

家用和类似用途固定式电气装置开关绝缘材料的耐非正常热、耐燃和漏电起痕检测

1. 检测项目与方法原理

耐非正常热、耐燃和漏电起痕是评价电气绝缘材料安全性的三项关键检测项目，旨在模拟材料在过热、有引燃源及污秽潮湿环境下的性能表现。

1.1 耐非正常热检测（耐热试验）
此项检测主要评估绝缘材料在短期异常高温下的形变保持能力。核心方法是球压试验。

• 原理：将规定直径（通常为5mm）的钢球，施加标准压力（通常为20N ± 0.2N），于规定温度（依据材料宣称的耐热等级，如125℃、130℃等）的加热箱中，压向材料的平坦表面，持续一定时间（通常为1小时）。试验后，将试样迅速浸入冷水冷却，测量其压痕直径。

• 判定标准：压痕直径不应超过2.0mm。该试验模拟了如载流部件过热等非正常情况，检验材料是否具备足够的机械强度抵抗软化，从而避免因变形导致电气间隙减小、爬电距离改变或引发短路等危险。

1.2 耐燃检测（灼热丝试验与针焰试验）
此项检测评估绝缘材料在特定热源作用下的阻燃性能，防止火焰蔓延。

• 灼热丝试验：

  • 原理：将规定尺寸的镍铬合金丝环（灼热丝）用电加热至标准规定的温度（如550℃、650℃、750℃、850℃、960℃等），并以规定压力（通常为1.0N ± 0.2N）持续接触试样表面30秒 ± 1秒。观察和记录试样的起燃时间、火焰熄灭时间以及是否点燃铺底层（绢纸）。

  • 判定：主要考核试样是否起燃，或起燃后是否在灼热丝移去后30秒内自动熄灭，且不应点燃铺底层。该试验模拟了因故障电流而过热的载流部件（如端子、触点）可能产生的热应力。

• 针焰试验：

  • 原理：使用特定尺寸（内径Φ0.5mm ± 0.1mm）的燃烧器，通以特定流量的丁烷气，产生高度为12mm ± 1mm的标准火焰。以此火焰模拟故障条件下产生的小火焰，以规定角度和持续时间（如30秒 ± 1秒）施加于试样。观察试样的燃烧行为及是否引燃铺底层。

  • 判定：考核火焰移去后试样的有焰燃烧时间，以及是否点燃铺底层。适用于评估因局部故障可能产生小火焰的部件附近材料的阻燃性。

1.3 漏电起痕检测（相比电痕化指数CTI和耐电痕化指数PTI测定）
此项检测评估固体绝缘材料表面在电场和电解液污染共同作用下的耐受能力，防止因电痕化导致绝缘失效甚至起火。

• 原理：将两个铂金电极以规定角度和压力放置在材料表面，电极间施加特定电压（如100V至600V）。在两电极间，以规定时间间隔（如30秒）滴下规定浓度的电解液（通常为氯化铵溶液）。电解液在电场作用下使材料表面局部干涸，形成导电通路，产生火花放电。此过程反复进行，直至材料表面产生稳定的导电通道（电痕化）或发生持续燃烧，或滴完规定液滴数。

• CTI测定：材料在未发生失效时能承受的最高电压值，表征材料抵抗电痕化的相对能力。

• PTI测定：材料在规定的测试电压下，经受规定液滴数（通常为50滴）而不发生失效的能力。
  该试验模拟了因环境污染（如灰尘、潮气）在绝缘表面形成导电层，在电场作用下引发漏电起痕的风险。

2. 检测范围与应用领域
上述检测适用于家用和类似用途固定式电气装置开关中所有提供绝缘、防护和支撑作用的非金属材料部件，主要包括：

• 开关外壳/面板：如墙壁开关的面板、边框、底座。

• 内部绝缘部件：如支撑载流件的底座、隔离板、灭弧栅。

• 操作部件：如按钮、翘板、触摸屏的绝缘覆盖层。

• 接线端子护套及内部连接器绝缘体。
  应用领域涵盖：住宅、商业楼宇、公共建筑的照明电路开关、风扇调速器、电动窗帘开关、智能开关模块以及其他固定安装的电气控制装置。

3. 检测标准
国内外标准对此三类检测有明确且相互协调的规定。

• 基础安全标准：

  • IEC/EN 60695系列标准：这是关于火灾危险测试的权威国际/欧洲标准系列。其中：

    • 耐非正常热（球压试验）主要依据 IEC/EN 60695-10-2。

    • 灼热丝试验主要依据 IEC/EN 60695-2-10、2-11、2-12、2-13。

    • 针焰试验主要依据 IEC/EN 60695-11-5。

  • IEC/EN 60112：规定了固体绝缘材料相比电痕化指数（CTI）和耐电痕化指数（PTI）测定的标准方法。

• 产品具体标准：

  • IEC/EN 60669-1：《家用和类似用途固定式电气装置的开关 第1部分：通用要求》。此标准是开关产品的核心安全标准，它直接引用或根据产品特性规定了上述IEC/EN 60695系列和IEC/EN 60112标准的具体应用要求、试验等级（如灼热丝温度、试验电压）和合格判定准则。

  • GB/T 16915.1：中国国家标准，等同采用IEC 60669-1，是国内开关产品检测的强制性依据。

4. 检测仪器
完成上述检测需使用专业化的专用设备。

• 球压试验装置：主要包括高精度恒温加热箱（温度偏差±2℃）、加载装置（含标准钢球和砝码，能施加20N±0.2N压力）、压痕测量工具（如光学投影仪或带刻度的显微镜，精度至少0.01mm）。

• 灼热丝试验仪：核心部件为可精确控温的灼热丝加热系统（温度控制精度±10℃），包含灼热丝环、热电偶及温度闭环控制单元。设备还需配备试样夹具、施加1.0N压力的机械臂、计时器以及铺底层（通常为绢纸）和指示旗。部分设备集成火焰高度测量尺和用于观察的视窗。

• 针焰试验仪：主要由燃烧器（可产生标准12mm针焰）、气体供给与控制单元（丁烷，纯度≥95%）、试样夹具、施焰时间自动控制系统、铺底层以及校准火焰高度的量规组成。

• 漏电起痕试验仪：核心包括可调高压电源（AC 0-600V，短路电流可调）、两个铂金电极及电极支架（能保证规定的接触压力和角度）、滴液装置（液滴体积约20mm³，滴液时间间隔可精确控制）、电流监测与故障判定电路（通常以电流超过设定值如0.5A并维持一定时间作为失效判据）。试验通常在通风柜中进行以排出有害气体。