北京北廣精儀儀器設(shè)備有限公司

關(guān)于漏電起痕試驗(yàn)和耐漏電起痕指數(shù)的確定

1  引言 

    耐漏電起痕指數(shù)PTI是固體絕緣材料特性的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。該指數(shù)可以用于材料質(zhì)量控制、材料合格標(biāo)準(zhǔn)，以及材料特性檢驗(yàn)、不同材料特性比較等用途；但不能作為電子類產(chǎn)品漏電程度的依據(jù)。耐漏電起痕指數(shù)是通過漏電起痕試驗(yàn)確定，當(dāng)電壓施加到放在試樣表面上電極裝置之間，電解液以規(guī)定的時(shí)間間隔滴到兩極之間時(shí)，能導(dǎo)致漏電痕跡的形成；引起材料破壞所必須的液滴數(shù)隨著施加電壓的降低而增加，當(dāng)?shù)陀谀骋粩?shù)值時(shí)，不形成漏電痕跡，這個(gè)過程為漏電起痕試驗(yàn)。如果設(shè)備構(gòu)件在潮濕條件下使用較低耐漏電起痕指數(shù)的絕緣材料，則電氣設(shè)計(jì)者應(yīng)更加注意爬電距離和電氣間隙的安全問題。

漏電起痕試驗(yàn)是在BDH型漏電起痕試驗(yàn)儀上進(jìn)行，儀器結(jié)構(gòu)圖1所示。 

左右移動(dòng)重物塊,使每個(gè)電極在天平上的作用力的等效質(zhì)量在 96.94—107.14g范圍內(nèi)。 

試驗(yàn)中電極與試樣表面應(yīng)保持在同一水平面,避免局部接觸。否則會(huì)導(dǎo)致電極間的電場(chǎng)不均勻, 強(qiáng)電場(chǎng)地方容易擊毀絕緣出現(xiàn)電蝕損現(xiàn)象。建議采用調(diào)節(jié)式顯微鏡檢查樣品被測(cè)表面積的合適度。圖3為電極放在試樣表面上的情況。

2.2  樣品表面的處理 

GB4207-84第3.1條規(guī)定：試樣表面應(yīng)清潔，沒有灰塵、贓物、指印、油脂、脫膜劑或其他可能影響試驗(yàn)結(jié)果的雜質(zhì)。清潔試樣時(shí)應(yīng)防止引起材料溶脹、軟化、腐蝕或其他損傷。清潔方法有蒸餾水法、干棉球法、橡膠球吹氣法和無(wú)水乙醇清洗法等。實(shí)際操作時(shí)應(yīng)注意：蒸餾水不易揮發(fā)，在自然干燥過程中可能吸附空氣中的灰塵或雜質(zhì)，用水過度可能導(dǎo)致材料膨脹變形；用干棉球擦拭試樣表面會(huì)留有細(xì)小的棉絲，而且很難清除指印和油脂；橡膠球吹氣法對(duì)清除試樣表面浮塵非常有效；無(wú)水乙醇是一種較理想的清潔劑，它能去汗去油去雜質(zhì)，易揮發(fā)*跡。在處理樣品時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況選用清洗方法，為確保試驗(yàn)樣品的清潔，操作時(shí)應(yīng)帶手套，避免在試樣上留下汗印及雜質(zhì)。 2.3  NH4Cl溶液的配置 

NH4Cl溶液的濃度直接影響試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果。

電解液的濃度越高,電極間形成的導(dǎo)電通路的時(shí)間越長(zhǎng)，作用在樣品表面電場(chǎng)的時(shí)間也越長(zhǎng)，從而使試驗(yàn)偏嚴(yán)，測(cè)得樣品的耐漏電起痕指數(shù)PTI值偏小；反之電解液的濃度越低，電極間形成的導(dǎo)電通路的時(shí)間越短，作用在樣品的表面電場(chǎng)的時(shí)間也越短，因而使試驗(yàn)偏松，測(cè)得樣品的耐漏電起痕指數(shù)PTI值偏大，所以要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)配制電解液。A類溶液23±1℃的電阻率395±5Ωcm，B類溶液170±5Ωcm。通常使用A類溶液，如果需要做更強(qiáng)的侵蝕性試驗(yàn)，可選擇B類溶液，并且檢驗(yàn)報(bào)告中PTI值后面加字母“M”表述。 

此外，NH4Cl溶液容易吸潮，即使放在密封玻璃瓶?jī)?nèi)保存時(shí)間過長(zhǎng)，溶液濃度也會(huì)發(fā)生變化。為確保試驗(yàn)準(zhǔn)確性，應(yīng)做到每次試驗(yàn)前對(duì)溶液濃度進(jìn)行測(cè)定。電導(dǎo)率儀是用來測(cè)量溶液濃度的儀器，它的電極常數(shù)應(yīng)根據(jù)使用頻度要求，定期進(jìn)行常數(shù)校準(zhǔn)。 2.4  NH4Cl溶液用量的校準(zhǔn) 

試驗(yàn)中溶液用量的控制是整個(gè)試驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)，它包括溶液的滴定量和滴定速度兩個(gè)方面。溶液滴定量的大小決定電極間導(dǎo)電通路的時(shí)間長(zhǎng)短, 溶液滴定量大，形成導(dǎo)電通路的時(shí)間就會(huì)長(zhǎng)，我們知道電解液在電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生熱溶液被蒸發(fā)。漏電起痕試驗(yàn)應(yīng)盡可能地做到：在電極間前后兩次形成導(dǎo)電通路時(shí)，試驗(yàn)樣品上兩電極間的電解液充分加熱，并*蒸發(fā)，使上一次的導(dǎo)電通路不對(duì)下一次的導(dǎo)電通路造成影響，為保證試驗(yàn)按理想結(jié)果進(jìn)行，就必須對(duì)溶液滴定量和滴定速度加以控制。 

    GB4207-84第4.4條規(guī)定：試驗(yàn)溶液應(yīng)從30mm---40mm的高度滴到兩電極中間的絕緣材料表面上，液滴滴落時(shí)間間隔（30±5）s。液滴大小為20+3mm3。滴液大小應(yīng)定期檢查，1cm3溶液滴出44---50滴。對(duì)于A溶液可采用針尖直切的12#輸血針為滴液針。LDQ-1漏電起痕試驗(yàn)儀是通過調(diào)節(jié)溶液器皿液面高度來控制滴定量。為保證液滴大小和溶液濃度的均勻性，在試驗(yàn)前應(yīng)洗凈滴針，并流掉10—20滴溶液。漏電起痕試驗(yàn)儀通常帶有定時(shí)裝置，可以控制滴定速度和顯示滴定次數(shù)。 

3  漏電起痕試驗(yàn) 

在做好電解液配制與調(diào)試、樣品預(yù)處理與安放、設(shè)備電極安置與調(diào)試后，按照《設(shè)備操作規(guī)程》進(jìn)行試驗(yàn)。IEC60112：2003版第8.3條指出：滴液系統(tǒng)開始工作，滴液應(yīng)落在樣品的表面上，繼續(xù)試驗(yàn)直至發(fā)生下列情況之一，才能停止試驗(yàn)。①過流繼電器動(dòng)作；②產(chǎn)生持續(xù)火花（超過2s的燃燒為持續(xù)火花）；③滴完50（100）滴總量，過25s后無(wú)①或②情況發(fā)生。試驗(yàn)完畢，進(jìn)行箱體內(nèi)通風(fēng)，驅(qū)走煙霧，取走樣品。注意在正常情況下：情況①發(fā)生電痕失效現(xiàn)象，既導(dǎo)電部件間形成電痕，造成絕緣失效；情況②發(fā)生電蝕損現(xiàn)象，即持續(xù)火花產(chǎn)生電蝕損，造成絕緣破壞，而且蝕損過程是逐漸形成；情況③可能出現(xiàn)電火花產(chǎn)生電蝕損。 

此外，在試驗(yàn)過程中有時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，既在樣品表面上方兩個(gè)電極間形成電弧。嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生過流繼電器動(dòng)作報(bào)警，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。圖4為漏電起痕試驗(yàn)時(shí)，電極之間發(fā)生閃絡(luò)的情況（照片僅為說明閃絡(luò)現(xiàn)象）。

為保證結(jié)果反映實(shí)際情況，漏電起痕試驗(yàn)還應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： 

①由于試樣材質(zhì)的非均勻性，應(yīng)選則具有代表性的部位，讓電極接觸線與材料表面紋路垂直。 ②只要測(cè)試結(jié)果為穿孔，便會(huì)認(rèn)為試驗(yàn)失敗，應(yīng)將試驗(yàn)過程在報(bào)告中描述。 

③試驗(yàn)時(shí)可能會(huì)遇到電解液或污染物聚集在試樣表面上的凹坑或閃絡(luò)導(dǎo)致過流繼電器動(dòng)作，而不是電痕失效引發(fā)過流繼電器動(dòng)作，這種情況下應(yīng)重做試驗(yàn)。 

④要保持設(shè)備的清潔。確保使用的電解液與配置的電解液電導(dǎo)率的*性。上次測(cè)試中剩余的滴液會(huì)污染電解液，或電解液蒸發(fā)加大溶液密度，這兩種情況都會(huì)使測(cè)量值偏離實(shí)際值。解決方法是：每次測(cè)試前，用溶液洗凈滴管外部，然后沖刷管內(nèi)壁。根據(jù)每次測(cè)試的時(shí)間間隔，滴管滴掉10—20滴，以沖掉不明液體。 

⑤試驗(yàn)中由于樣品的軟化或蝕損，電極會(huì)發(fā)生移動(dòng)，電極*會(huì)在樣品表面留下電痕，從而導(dǎo)致電極距離的改變。目前多數(shù)設(shè)備設(shè)計(jì)是：電極距離大小及方向改變，都是由電極軸和電極對(duì)樣品的相對(duì)位置決定。距離變化的情況，不同材質(zhì)是不一樣的；而且不同的測(cè)試設(shè)計(jì)也會(huì)導(dǎo)致各種設(shè)備測(cè)量結(jié)果的不*。因此，在分析結(jié)果時(shí)應(yīng)特別注意這種情況。

4.2耐漏電起痕指數(shù)的確定 

IEC60112：2003版第3.7條要求：樣品經(jīng)過5次測(cè)試，每次經(jīng)50滴電解液試驗(yàn)，無(wú)電痕失效或無(wú)持續(xù)火花，此時(shí)試驗(yàn)電壓稱為耐漏電起痕指數(shù)。試驗(yàn)電壓采用25V整數(shù)倍，建議優(yōu)先使用175V、250V、300V、375V或500V電壓值。上面提到終止試驗(yàn)的第③情況，試驗(yàn)電壓被確定為該材料的耐漏電起痕指數(shù)通過；①或②情況試驗(yàn)電壓被確定為該材料的耐漏電起痕指數(shù)不通過。                      

以試驗(yàn)電壓175V為例，耐漏電起痕指數(shù)結(jié)果用下列方式表述： ① 在規(guī)定的試驗(yàn)電壓下通過或不通過表述：PTI175通過或PTI175不通過； 

② 在規(guī)定的蝕損深度和規(guī)定的試驗(yàn)電壓下通過或不通過表述：PTI175-0.8通過或

PTI175-0.8不通過,其中0.8mm為蝕損深度； 

③ 由于試樣燃燒導(dǎo)致蝕損深度無(wú)法測(cè)量,應(yīng)如實(shí)描述寫入報(bào)告； ④ 樣品穿孔，應(yīng)如實(shí)描述寫入報(bào)告，并指出其深度和厚度； ⑤ 閃絡(luò)導(dǎo)致試驗(yàn)無(wú)效，應(yīng)如實(shí)描述寫入報(bào)告。 

5  結(jié)束語(yǔ) 

由于漏電起痕試驗(yàn)過程環(huán)節(jié)較多，影響試驗(yàn)結(jié)果的因素也很多，相同材料不同設(shè)備試驗(yàn)結(jié)論也可能不同。因此通過對(duì)漏電起痕試驗(yàn)過程的描述，及試驗(yàn)中遇到的現(xiàn)象進(jìn)行說明，力求試驗(yàn)結(jié)果能夠反映絕緣材料的真實(shí)性能。

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