
一、漏电起痕为什么是一项独立的检测项目
在固体绝缘材料的电气性能评价体系中,长期存在两条并行的评价线路。一条针对材料本体,测量的是电气强度与击穿电压;另一条针对材料表面,测量的是在潮湿与污染共同作用下表面耐受漏电起痕的能力。这两条线路并不能相互替代。一款材料的体积电阻率与击穿强度都可以做得相当高,一旦装在户外或湿热环境中长期运行,表面仍可能因为积尘、凝露与频繁的电弧作用而逐渐形成碳化导电通路,进而在远低于其击穿强度的电压下发生表面短路。这类失效在工程上被称作漏电起痕,英文表述为 tracking。
漏电起痕的形成需要三个条件同时具备:一是表面存在电解质污染层,通常是灰尘与水分结合形成的导电液膜;二是绝缘件两端长期施加电压,使导电液膜中流过泄漏电流;三是电流产生的焦耳热使液膜局部蒸发,形成所谓干带,干带两端承受了电压降,在足够高的电场下发生微小放电,放电的高温使材料表面局部碳化。碳化物本身具有导电性,一旦形成便会把干带两端连成通路,放电随之加剧,碳化区域不断扩展,导电通路延伸到电极之间时,试样表面即被击穿。
理解了这条链条,也就能理解为什么开关、继电器、断路器、接线端子、插座、接触器、家用电器外壳与内部绝缘支撑件等零件,需要单独做漏电起痕试验。这些零件在实际使用中表面会积污、会凝露,又长期承受电压,恰好满足上述三个条件。印制电路板基材、绝缘垫片、绝缘支架、线圈骨架、插接件塑料件,以及户外绝缘子、互感器壳体、电缆附件用绝缘材料,也都在这一检测范围内。
从使用环境来看,湿度高的沿海地区、温差大导致凝露频繁的地区、粉尘较多的工业场合与冶金、化工、矿山等重污染场合,对材料耐漏电起痕能力的要求会明显提高。一些产品出口到热带或亚热带市场时,认证机构往往会直接要求提交相比漏电起痕指数或耐漏电起痕指数的检测数据。这也是这类试验设备在材料生产企业、整机厂与第三方检测机构中被反复使用的原因。
漏电起痕试验与击穿试验还有一个容易被忽视的差别:击穿试验的破坏过程往往在很短的时间内完成,试样一旦击穿,试验即刻终止;漏电起痕试验则是一个渐进的、以滴数为计量单位的过程,溶液一滴一滴地落在试样表面,试验可能持续几十分钟到几个小时,中间还可能因为干带形成与熄灭而出现反复。这种时间尺度上的差异,决定了漏电起痕试验设备需要在自动滴液、持续监测与自动判断三个环节上都做得稳定。
二、相比漏电起痕指数与耐漏电起痕指数:两个指标的含义与区别
材料耐漏电起痕能力的表征结果,在标准体系中主要落在两个指标上,即相比漏电起痕指数与耐漏电起痕指数。型号名称为 BLD-600V 的这台漏电起痕试验仪,其用途表述中也正是这两个指标:测定固体绝缘材料在潮湿条件下的相比漏电起痕指数与耐漏电起痕指数。
所谓相比漏电起痕指数,英文缩写为 CTI,其判定规则是:在一个选定的试验电压下,对五个试样各滴落五十滴试验溶液,若五个试样均未发生漏电起痕失效,则该电压被认为是可承受的;逐级调整电压,找出满足上述条件的那一电压值,即得到该材料的相比漏电起痕指数。这个指标的用途偏向材料之间的横向比较,因此名称中带有"相比"二字,意思是用于相对比较的指数。
所谓耐漏电起痕指数,英文缩写为 PTI,其判定规则与前者接近,区别在于滴数由五十滴增加到一百滴。一百滴溶液施加在同一试样上,对材料的考核强度更高,试验时间也更长。正是由于考核更严,PTI 更多用于材料的规格认定与合格判定,也就是用来说明某款材料"能耐受多少伏"。
把两个指标放在一起看,可以得到一个直观的关系:同一材料测得的耐漏电起痕指数通常不会高于相比漏电起痕指数,因为前者施加的滴数更多、考核更严。材料生产企业对外宣传时,有的给出 CTI 值,有的给出 PTI 值,有的两者都给出,采购方在比对数据时需要先看清指标名称与滴数条件,避免把两种口径的数据直接放在一起比较。
在标准体系中,材料还会按照这些指数被划入不同的组别。按 IEC 60112 的划分方式,材料组别 I 对应 CTI 不低于六百伏,材料组别 II 对应 CTI 介于四百伏与六百伏之间,材料组别 IIIa 对应 CTI 介于一百七十五伏与四百伏之间,材料组别 IIIb 对应 CTI 介于一百伏与一百七十五伏之间。UL 746A 体系下的性能等级划分(Performance Level Category,PLC)与此对应,把材料按 CTI 区间分成若干档,供整机厂在爬电距离与电气间隙设计时选用。
这些组别划分对整机设计有直接影响。绝缘材料所在的组别越低,设计时需要的爬电距离与电气间隙就越大;反之,选用耐漏电起痕能力更好的材料,可以让绝缘结构做得更紧凑。这也是低压电器、开关电源、家用电器与新能源电气部件在设计阶段就需要拿到材料 CTI 数据的原因。
三、漏电起痕的失效机理:从导电液膜到碳化通路
漏电起痕的整个过程可以拆成四个阶段来理解,理解这四个阶段,有助于在试验中判断曲线与现象是否正常。
其一,导电液膜的建立。 试验溶液滴落在试样表面两个电极之间,形成一层薄薄的导电液膜。液膜中的泄漏电流从一滴电极流向另一电极,电流大小取决于溶液的电导率、液膜的形状与试样表面的状态。溶液的电导率由标准规定,通常采用一定浓度的氯化铵水溶液配制,使其电阻率落在规定范围内。
其二,干带的形成。 泄漏电流通过液膜时产生焦耳热,液膜中电流密度较大的部位温度上升较快,水分蒸发后形成一段干燥的区域,即干带。干带一旦形成,电流通路被切断,原本分布在整段液膜上的电压几乎全部集中在干带两端。
其三,微弧放电与碳化。 干带两端的电场强度急剧升高,在足够高的电压下发生微小放电,放电点温度可以达到足以使有机材料热解的程度。材料表面在放电点附近发生碳化,形成含碳的残余物。碳化物的电阻率远低于原始材料,使得干带重新变得可以导电。
其四,导电通路的扩展与失效。 碳化区域在后续的滴液与放电中不断扩展,当碳化通路把两个电极连成一条连续的低阻路径时,流过试样的电流急剧增大,电极间电压随之下降,试样表面失效。试验设备正是通过监测这个电流突变来判定试样失效的。
在这条链条上,材料自身的耐热性与炭化倾向是两个关键的内部因素。热固性材料在高温下往往发生交联与炭化,炭化物的导电性使放电得以持续;热塑性材料在放电点温度下先软化、熔融,熔融物可能被气流或溶液冲走,从而中断碳化通路的形成。填充体系对结果的影响同样明显:加入氢氧化铝、氢氧化镁等无机填料后,填料在受热时分解吸热并释放水汽,能够抑制碳化的进行,使材料的耐漏电起痕能力得到提升;而玻璃纤维等增强材料在放电作用下可能出现纤维裸露与芯吸现象,反而会改变溶液在表面的铺展方式。
试样表面的状态也不容忽视。表面粗糙度、脱模剂残留、加工过程中引入的应力与微裂纹,都会改变溶液在表面的铺展与干带的形成位置,进而影响试验结果。因此标准对试样的制备过程提出了相应要求,例如表面应平整、清洁,不得有影响试验的划痕与污染。
四、试验原理与执行标准依据
漏电起痕试验的基本做法,是在试样表面放置两个规定形状与间距的电极,以规定的力压在试样上,然后按规定的间隔把一定体积的导电溶液滴落在两电极之间的试样表面,同时在两电极之间施加规定电压,观察试样是否出现漏电起痕失效。试验过程中,溶液滴落的时间间隔、滴液体积与质量、电极间距、电极对试样的作用力、施加电压与判断电流,都是需要严格控制的量。
型号名称为 BLD-600V 的漏电起痕试验仪,其资料给出的符合标准为 IEC60112:2003(GBT4207)、UL746A、ASTM D 3638-92、DIN53480。这几份文件在标准体系中的定位各有侧重,放在一起可以看出一条清晰的脉络。
IEC 60112 是国际电工委员会发布的固体绝缘材料耐电痕化指数与相比电痕化指数测定方法,也是这一试验方法在国际范围内的基础性文件,规定了电极形状与材料、电极间距与作用力、试验溶液配制、滴液间隔与体积、升压与判定规则等要素。对应的国家标准为 GB/T 4207,在技术内容上与 IEC 60112 保持一致,国内检测报告中引用的国家标准编号通常写为 GB/T 4207,用户在核对报告时应注意所引用标准的现行有效版本,并以标准发布机构的公告为准。
UL 746A 是美国保险商实验室针对聚合物材料电气性能评价的标准,其材料性能等级划分方式在北美市场的整机认证中被广泛采用。做出口认证的产品,经常会被要求按 UL 746A 的方式给出材料的漏电起痕数据。
ASTM D 3638-92 是美国材料与试验协会发布的相关试验方法标准。DIN 53480 是德国标准化学会发布的评定绝缘材料耐电痕化性能的文件,在欧洲市场的部分产品规范中仍有引用。
需要提醒的是,不同标准在试验溶液配方、液滴数量、判定方式与结果表述上可能存在差异,同一款材料按不同标准测得的数值不宜直接互换。试验前应先确认所依据的标准与客户要求的判定方式,再确定试验参数。
五、整机架构与设计思路
BLD-600V 的整机由箱体、加压与调压部分、电极系统、滴液系统、判断回路与控制部分构成,各部分分工明确,组合起来完成"施加电压、滴落溶液、监测电流、判定失效"这一套动作。
箱体部分承担屏蔽与排风两项职能。漏电起痕试验过程中会产生烟雾与腐蚀性气体,试样在放电时还可能飞溅出碳化颗粒,因此试验需要在一个相对封闭的空间内完成。箱体内部容积为 0.5 立方米,另可选购 0.75 立方米或 1 立方米规格,箱体顶部设有直径 100 毫米的排气孔,便于把试验产生的气体引出。箱体外部尺寸为宽 1170 毫米、深 630 毫米、高 1330 毫米,箱体材料为铁板喷涂,也可选择不锈钢箱体。观察窗用于试验过程中观察滴液与电弧情况。
加压与调压部分由调压器与变压器组成,把输入的工频电压调节成试验所需的施加电压。资料给出的施加电压范围为 0 至 600 伏、频率为 48 至 60 赫兹之间可调,并规定当短路电流在 1.0 安培加减 0.1 安培时,电压下降不超过百分之十。这一条对电源的容量与内阻提出了要求:在试样即将失效、电流骤增的瞬间,电源电压不能出现明显跌落,否则判断回路可能误判或延迟动作。
电极系统由两个电极与相应的支撑机构组成。电极尺寸为 5 毫米加减 0.1 毫米乘 2 毫米加减 0.1 毫米,电极的一端边缘切成 30 度角的斜面,斜面朝向试样表面。电极材料为铜加铂金,其中铂金长度不小于 12 毫米,纯度不低于百分之九十九点零。铂金的作用是抑制电极自身在放电条件下的烧蚀与氧化,使电极间距与形状在试验过程中保持稳定。两个电极之间的距离为 4.0 毫米加减 0.1 毫米,每个电极对试样施加 1.0 牛顿加减 0.05 牛顿的作用力。试样尺寸要求不小于 15 乘 15 毫米,厚度不小于 3 毫米。
滴液系统负责把试验溶液按规定的间隔送到试样表面。液滴由电磁阀控制,滴落间隔时间为 30 秒加减 5 秒,液滴大小为(20+30)mm3,50 滴为(0.997~1.147g),20 滴为(0.380-0.480g)。滴液针的内径由针外径 0.9 至 1.1 毫米这一条件间接约束,针到样品表面的高度要求为 30 至 40 毫米。资料特别注明滴液装置在试验前需要调整,这一条在实际使用中很重要:针高度、滴液速度与液滴体积都会影响液滴落在试样表面的形态,进而影响试验结果。
判断回路是这台设备的判定核心。资料给出的判断规则为:短路电流大于 0.5 安培并维持 2 秒钟时,继电器动作,切断电流,并指示试品不合格。这一条把判定依据明确为电流阈值与持续时间两个条件的组合,既能识别真正的漏电起痕失效,又能避开瞬时电弧造成的误判。
控制与显示部分由计时器、计数器、短路电流智能表、温控器与无线控制器等部件组成,负责试验过程的计时计数、电流显示与远程操作。无线控制器的设置让操作人员可以在一定距离外启动与停止试验,减少在箱体附近停留的时间。
六、主要技术指标
电极尺寸:5mm±0.1mm*2mm±0.1mm,电极一端边缘切成 30 度角的斜面;
电极材料:铜+铂金(铂金长度:≥12mm,纯度≥99.0%);
电极间相距:4.0mm±0.1mm;
每个电极对试样作用力:1.0N±0.05N;
试样品尺寸:≥15*15mm, 厚度:≥3mm;
施加电压:0~600V(48~60Hz)之间可调,短路电流在 1.0A±0.1A 时电压下降不超过 10%;
判断回路:短路电流大于 0.5A 时间维持 2 秒钟继电器动作,切断电流,指示试品不合格;
溶液滴落间隔时间:30s±5s;
滴液针到样品表面高度:30~40mm;
控制液滴采用电磁阀.液滴大小:(20+30)mm3,50 滴为(0.997~1.147g), 20 滴为(0.380-0.480g);
滴液装置:试验前需要调整;
针外径:0.9~1.1mm;
箱体内部容积:0.5m3(可选购 0.75m3 或 1m3);
外部尺寸: 宽 1170mm深 630mm高 1330mm;
箱体材料:铁板喷涂;
排气孔:Ø100mm;
工作电源:220V,10A,50Hz。
七、主要结构部件与配置
整机所用部件按功能可以分成以下几组,各组部件的选用直接关系到试验的重复性与长期稳定性。
箱体与排风组:箱体采用钢板喷塑制作,也可选用不锈钢箱体,以适应不同使用环境对耐腐蚀性的要求。箱体顶部设置排气孔,试验过程中产生的气体经此排出。箱体内部的容积为 0.5 立方米,需要同时做多组试样或放置尺寸较大试样时,可以选择 0.75 立方米或 1 立方米的规格。
电源与调节组:由变压器与调压器构成。变压器负责把输入电压变换到试验所需的电压范围,调压器负责在试验过程中平滑调节施加电压。这一组部件的容量与内阻,直接决定了试样失效瞬间电压跌落的幅度,也决定了前述"短路电流在 1.0A±0.1A 时电压下降不超过 10%"这一指标能否稳定满足。
安全保护组:包括漏电保护器、继电器及底座、按钮等。漏电保护器在箱体或回路出现异常漏电时切断电源,继电器在判断回路发出信号后切断试验电流。两者配合,把试验过程中的电气风险控制在箱体之内。
计量与控制组:包括计时器、计数器、短路电流智能表、温控器与无线控制器。计时器用于记录试验持续时间,计数器用于记录滴数,短路电流智能表用于实时显示回路电流,温控器用于监测箱体或环境温度,无线控制器用于远程操作。资料注明的部件来源中,无线控制器为自主开发,其余电气元件为国内外成熟电气元件。
液路组:包括电磁阀与滴液针。电磁阀按设定间隔开启与关闭,控制液滴的释放;针的外径为 0.9 至 1.1 毫米,安装高度需按前述要求调整到 30 至 40 毫米。
连接与传输组:包括试验导线与内部连接线,承担电压与电流的传输。导线规格与接头质量会影响回路电阻,进而影响电流测量的一致性。
八、电极系统与试验溶液
电极系统是漏电起痕试验中被反复使用、也容易被忽视的部分,值得单独说明。
电极材料采用铜基体加铂金端头。资料给出的条件是铂金长度不小于 12 毫米、纯度不低于百分之九十九点零。铂金端头的作用,在于承受放电产生的高温与化学侵蚀。若电极材料自身在试验中发生明显烧蚀,电极间距会逐渐变化,放电点的位置也会随之偏移,同一试样在不同时间测得的击穿电压就会出现漂移。铂金端头的设置,把这种漂移控制在较小的范围内。铜基体则保证了电极的导热与导电性能。
电极的端部形状同样有明确规定:5 毫米乘 2 毫米的截面,一端边缘切成 30 度角的斜面。斜面朝向试样,使放电集中在斜面边缘附近,形成相对确定的电场分布。两个电极之间的间距为 4.0 毫米加减 0.1 毫米,这一间距是标准化的结果,也是不同实验室之间数据可以相互比较的前提。每个电极对试样施加 1.0 牛顿加减 0.05 牛顿的作用力,作用力的稳定保证了电极与试样表面的接触状态一致;作用力过大可能压伤试样表面,过小则接触不良,两种情况都会改变泄漏电流的分布。
试验溶液采用含氯化铵的水溶液配制,其浓度与电阻率按所执行标准的规定控制。溶液的电导率决定了泄漏电流的大小,也决定了干带形成的快慢。溶液在配制后需要防止蒸发与污染,试验过程中如需长时间试验,还应关注溶液容器内液面高度是否稳定。资料对液滴的质量给出了范围:50 滴为 0.997 至 1.147 克,20 滴为 0.380 至 0.480 克。这两个范围对应着液滴体积的一致性要求,试验前后定期称量一定滴数的溶液质量,是检查滴液系统是否正常的简便办法。
滴液针到试样表面的高度规定为 30 至 40 毫米。高度过低,液滴可能直接冲击到电极上而偏离两电极之间的区域;高度过高,液滴在下落过程中可能变形或分散,落点与液滴形态都会发生改变。资料中"滴液装置:试验前需要调整"这一条,正是针对高度与滴液状态的一致性提出的要求。
试样方面,资料要求尺寸不小于 15 乘 15 毫米、厚度不小于 3 毫米。试样表面应平整、清洁,边缘不应有毛刺。对于厚度小于规定值或结构不对称的材料,需要按所执行标准的规定进行处理或另行说明。
九、标准操作流程与使用规范
结合资料给出的判断回路、滴液间隔与部件构成,可以把试验流程梳理为以下各步。
步骤一,试验准备。 确认试验箱内部清洁,排气管道连接完好,箱体接地可靠。检查电源电压与频率是否符合 220 伏、50 赫兹的要求,检查漏电保护器动作是否正常。核对试验溶液的配制日期与浓度,确认溶液未被污染。
步骤二,电极检查与调整。 检查两个电极的间距是否在 4.0 毫米加减 0.1 毫米范围内,检查电极头部的 30 度斜面是否完好、铂金端头是否有明显烧蚀,检查每个电极对试样的作用力是否在 1.0 牛顿加减 0.05 牛顿范围内。间距与作用力的检查应使用相应量具定期进行并做记录。
步骤三,试样放置。 把试样平稳放置在试样台上,使两个电极的斜面压在试样表面,位置应在试样中部且距离边缘留有足够余量。试样尺寸应不小于 15 乘 15 毫米、厚度不小于 3 毫米。
步骤四,滴液系统调整。 按资料要求对滴液装置进行调整:把针高度调整到距试样表面 30 至 40 毫米,检查针外径是否在 0.9 至 1.1 毫米范围内,检查电磁阀动作是否正常。可通过试滴若干滴并称量质量的方式,核对液滴体积是否落在规定范围。
步骤五,参数设定。 按所执行标准与客户要求设定施加电压、滴落间隔时间与试验终止条件。滴落间隔时间为 30 秒加减 5 秒,施加电压在 0 至 600 伏、48 至 60 赫兹范围内可调。若试验按相比漏电起痕指数的方式进行,则每个试样的滴数为五十滴;若按耐漏电起痕指数的方式进行,则滴数为一百滴。
步骤六,启动试验。 关闭箱门,启动设备,电压按设定值施加于两电极之间,溶液按设定间隔滴落在两电极之间的试样表面,计时器与计数器同步开始工作。可通过无线控制器在适当距离外完成启动与停止操作。
步骤七,过程观察与记录。 试验过程中通过观察窗留意试样表面的变化,记录电流表的读数变化、出现的电弧现象与溶液在表面的铺展情况。短路电流智能表的读数可以为后续分析提供参考。
步骤八,失效判定。 当短路电流大于 0.5 安培并维持 2 秒钟时,判断回路驱动继电器动作,切断电流,试验终止并被判定为试品不合格。设备同时给出指示。若到达设定滴数仍未发生上述情况,则该电压下判定为未失效。
步骤九,换试样与重复。 按所执行标准的要求更换试样并重复试验。相比漏电起痕指数通常以五个试样的结果为准,耐漏电起痕指数的试样数量按相应标准的规定执行。
步骤十,结束工作与清理。 试验结束后断开电源,取出试样,清理箱体内部残留的溶液与碳化颗粒,擦干试样台与电极,记录试剂用量与设备状态。长期不用时应断开电源并保持箱体通风。
十、影响试验结果的关键因素
漏电起痕试验的重复性对条件控制比较敏感,以下几个方面值得在试验管理与结果分析时重点关注。
电极状态。 电极间距、端部斜面形状与铂金端头的完整性都会影响电场分布。电极经过多次试验后可能出现轻微烧蚀或积碳,需要按规定的周期检查与清理。发现间距超出允许范围时,应按标准规定进行调整或更换。
电极作用力。 1.0 牛顿加减 0.05 牛顿的作用力看似不大,实际对接触状态却有不小影响。作用力不足时电极与试样之间可能存在微小间隙,泄漏电流的路径会发生变化;作用力过大时,软质材料表面可能被压出痕迹,溶液在表面的铺展随之改变。
溶液状态。 溶液浓度、温度与洁净度直接决定电导率。溶液长期敞口放置会因蒸发而浓度升高,落入灰尘或其他离子污染物也会改变电导率。按标准配制的溶液应注明配制日期,并在规定期限内使用。
滴液参数。 滴落间隔的偏差、液滴体积的偏差与针高度的偏差,都会改变单位时间内落到试样上的溶液量。溶液量偏多时,液膜散热条件更好,干带不易形成,测得的指数可能偏高;溶液量偏少时,情况相反。
气流与排风。 箱体内如果存在明显气流,会加快液滴蒸发、影响干带位置与电弧形态。排气过度或气流直吹试样表面,都可能使结果偏离正常范围。试验时应保持排气通道畅通,同时避免气流直接吹到试样表面。
试样制备与状态。 表面污染、脱模剂残留、加工应力、表面粗糙度与厚度偏差都会影响结果。试样在试验前应按标准规定进行状态调节,对于吸湿性较强的材料尤其需要注意。
环境条件。 环境温度与相对湿度会影响溶液的蒸发速度与表面凝露状态。同一材料在不同季节、不同实验室测得的数值存在差异,往往与这两项条件有关,因此试验报告应同时记录试验时的环境条件。
电压施加方式。 起始电压的选择、逐级升压的步长与每级保持的时间,都会影响到之后确定的指数值。按标准规定的程序执行,是不同实验室数据可以比较的前提。
十一、日常维护与保养
设备的长期稳定性依赖于日常维护,以下几项工作可以纳入例行管理。
每次试验后的清理。 试验产生的碳化颗粒与残余溶液应清理干净,试样台与电极表面用适当溶剂擦净并干燥。若未及时清理,碳化残留会在下一次试验中成为现成的导电点,使结果明显偏低。
电极的定期检查。 按使用频次确定检查周期,检查电极间距、斜面完整性、铂金端头的烧蚀情况。出现明显烧蚀或间距超差时,应及时调整或更换。
滴液系统的检查。 定期检查电磁阀动作是否可靠、针是否堵塞、针高度是否变动。可通过称量一定滴数溶液质量的方式,核对液滴体积是否仍在规定范围内。
电气回路检查。 定期检查漏电保护器、继电器与接线端子的状态,检查导线是否有老化或松动。判断回路涉及电流阈值的比较,回路电阻的变化会带来判断偏差,因此连接部位应保持清洁与紧固。
箱体与排风维护。 保持箱体内部清洁与排气孔畅通,检查箱体密封与观察窗状态。若使用环境粉尘较大,应缩短清理周期。
控制部件的维护。 计时器、计数器、短路电流智能表与温控器应按说明书要求使用,避免剧烈振动与潮湿环境。无线控制器应保持电量充足,并注意与其他无线设备的干扰问题。
长期停用的处理。 设备长期停用时,应排空或妥善处理溶液管路,断开电源,保持箱体通风,防止内部元件受潮。
十二、典型应用场景
漏电起痕试验仪的应用场景,可以按被测对象与使用行业两条线来梳理。
按被测材料来看,热固性材料如酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、三聚氰胺甲醛模塑料等,是漏电起痕试验中出现频率较高的对象;热塑性材料如聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯硫醚等,因其软化与熔融特性,试验现象与热固性材料有所不同。含无机填料的复合材料、玻纤增强材料、覆铜板基材、绝缘纸板与层压制品,也在检测范围内。陶瓷与玻璃类材料在部分标准体系中也有相应规定,但关注的侧重点与高分子材料存在差异。
按使用行业来看,低压电器行业是这一类设备的传统用户,断路器、接触器、继电器、接线端子、插座与开关的塑料件都需要提供耐漏电起痕数据。家用电器与电动工具行业,在整机认证时会对内部绝缘支撑件与外部塑料壳体的材料提出相应要求。印制电路板与电子元器件行业,对基材的相比漏电起痕指数有明确要求,用于确定板面的爬电与电气间隙。汽车电气与新能源汽车行业,对高压连接器、电池包内部绝缘件、充电接口材料的耐漏电起痕能力同样有考核要求。光伏与储能行业,逆变器、汇流箱与接线盒用绝缘材料长期暴露在户外,这类试验是选型时的常规项目。此外,第三方检测机构、质检部门与高校材料学院,也会把这类设备用于标准符合性检验、材料对比试验与科研数据积累。
在检验类型上,漏电起痕试验通常出现在三种场合:一是材料研发阶段的配方筛选与改性效果评价,这一阶段往往需要对多个配方做横向比较,侧重相比漏电起痕指数;二是材料入厂检验与规格认定,这一阶段侧重耐漏电起痕指数,用来说明材料是否符合约定的技术条件;三是整机认证与型式试验,这一阶段按认证机构指定的标准执行,并在报告中载明所依据的标准编号与试验条件。
十三、试验结果的判读与材料分级
拿到漏电起痕试验报告后,判读时可以从以下几个角度入手。
先看指标名称与滴数条件。 报告中写明的是相比漏电起痕指数还是耐漏电起痕指数,直接决定了数据的可比性。两者不能混用,也不能把其中一个值当作另一个值使用。
再看所依据的标准。 IEC 60112 与 GB/T 4207 在技术内容上相互对应,UL 746A、ASTM D 3638-92 与 DIN 53480 在具体规定上存在差异。报告中应载明标准编号与版本,跨标准比较时需要谨慎。
核对试验条件与试样状态。 试验电压、溶液浓度、试样厚度、状态调节条件与环境温湿度,都会影响结果。同一材料在不同条件下测得的数值出现差异属于正常现象,报告中如实记载的条件是解释差异的依据。
看失效现象与试样数量。 失效时的现象(如碳化通路的位置与形态)以及试验的试样数量,可以帮助判断结果的可靠性。单个试样的偶然结果不足以代表材料水平,按标准规定的试样数量完成试验并给出结论,才是完整的数据。
结合材料组别与设计要求使用结果。 材料按 CTI 值被划分为若干组别,整机设计时据此确定爬电距离与电气间隙。这一环节把材料试验数据与产品安全设计联系起来,也是漏电起痕试验在工程上受到重视的原因。
十四、漏电起痕测试设备的发展趋势
从近几年这一类设备的变化来看,几个方向比较清晰。
自动化程度提高。 早期的漏电起痕试验需要人工记时、人工计数,长时间试验对操作人员的注意力要求较高。现在的设备普遍采用自动滴液、自动计时计数与自动判断,把操作人员从持续盯守中解放出来。BLD-600V 配备的无线控制器,可以看作这一趋势在操作方式上的延伸。
数据记录与可追溯性增强。 从单纯的电流显示,逐步发展到过程数据记录、试验条件留存与结果输出。对需要出具检测报告的机构而言,能够完整还原试验过程的数据记录,比单一的结果数值更有价值。
判定方式的细化。 从单一的电流阈值判定,发展到结合电流变化率、持续时间与放电现象的综合判定,减少误判与漏判。
标准体系的跟进。 国际与国内标准在试验方法、溶液配方与判定规则上持续修订,设备在参数范围与控制精度上也需要相应调整。用户在选购与使用设备时,应注意所依据标准的现行有效版本。
与其他绝缘性能试验的配合。 漏电起痕试验与体积表面电阻率试验、击穿强度试验、耐电弧试验等共同构成绝缘材料的电气性能评价体系。把几类试验的数据放在一起分析,往往比单项数据更能说明材料在实际使用中的表现。
十五、结语
漏电起痕试验针对的是绝缘材料在潮湿与污染条件下表面耐受能力这一特定问题,与击穿强度试验评价的材料本体电气强度形成互补。相比漏电起痕指数与耐漏电起痕指数两个指标,分别以五十滴与一百滴的判定条件给出结果,前者偏重材料之间的横向比较,后者偏重材料规格的合格判定。
BLD-600V 漏电起痕试验耐电痕化指数设备按 IEC60112:2003(GBT4207)、UL746A、ASTM D 3638-92、DIN53480 等标准要求设计,采用 0 至 600 伏可调施加电压,配合铜加铂金电极、4.0 毫米电极间距、1.0 牛顿电极作用力、30 秒加减 5 秒的滴液间隔与以 0.5 安培、持续 2 秒为依据的自动判断回路,完成从施加电压、滴落溶液到判定失效的一整套动作。箱体内部容积 0.5 立方米,可选购 0.75 立方米或 1 立方米规格,箱体采用铁板喷涂,也可选择不锈钢箱体,排气孔直径 100 毫米,工作电源为 220 伏、10 安培、50 赫兹。
把设备用好,关键仍在条件控制上:电极间距与作用力是否在规定范围内,溶液浓度与液滴体积是否稳定,针高度是否按要求调整,试样表面是否清洁平整,箱体内是否存在异常气流。这些看似琐碎的细节,恰恰决定了不同实验室之间数据能否相互比较。对材料生产企业与整机厂而言,稳定的试验条件加上完整的过程记录,才能让漏电起痕试验的结果真正用于选材与设计。




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