耐電痕化指數(shù)測試：材料電氣安全的關(guān)鍵防線

—— 評估絕緣材料耐漏電起痕能力的核心方法

在電力設(shè)備、電子電器產(chǎn)品的安全運行中，絕緣材料的性能至關(guān)重要。其中，抵抗在電場和電解液共同作用下表面形成導(dǎo)電通路的能力，稱為耐電痕化性能（或耐漏電起痕性能）。而耐電痕化指數(shù)（Comparative Tracking Index, ）測試，正是國際公認(rèn)的、用于量化評估絕緣材料此項關(guān)鍵性能的核心標(biāo)準(zhǔn)化方法。

一、 測試目的與核心意義

耐電痕化指數(shù)（）測試的核心目標(biāo)是：在可控的、模擬嚴(yán)酷環(huán)境條件的實驗室環(huán)境下，測定絕緣材料表面在電場和電解液污染共同作用下，抵抗形成持續(xù)導(dǎo)電通道（即“電痕化”或“漏電起痕”）的能力。這種能力直接關(guān)系到：

1. 電氣安全： 材料表面一旦形成導(dǎo)電通道，可能導(dǎo)致局部短路、異常發(fā)熱、甚至引發(fā)火災(zāi)或電擊事故。高值是電氣安全的重要保障。
2. 設(shè)備可靠性： 在潮濕、污穢環(huán)境（如戶外設(shè)備、工業(yè)現(xiàn)場、廚房電器附近）中，絕緣材料需要長期抵抗電痕化侵蝕，避免絕緣失效導(dǎo)致設(shè)備故障。
3. 材料選型依據(jù)： 值是工程師在設(shè)計電氣產(chǎn)品、選擇絕緣部件（如線路板基材、連接器、開關(guān)、絕緣子、電機(jī)槽楔等）時不可或缺的關(guān)鍵參數(shù)。
4. 標(biāo)準(zhǔn)化比較： 提供統(tǒng)一的測試條件和評價標(biāo)準(zhǔn)，使不同材料、不同廠商的耐電痕化性能具有可比性。

二、 測試原理與關(guān)鍵要素

測試基于標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 60112）規(guī)定的嚴(yán)格方法進(jìn)行，其核心原理如下：

• 模擬污染環(huán)境： 在材料平整的試樣表面，滴加特定濃度的電解液（通常為氯化銨溶液）。
• 施加電壓梯度： 在滴液點上方相距4mm的兩個鉑金電極之間，施加頻率為50Hz或60Hz的交流正弦波電壓（測試電壓范圍通常為100V至600V）。
• 引發(fā)電痕化過程： 電解液在電場作用下形成液橋。電流流經(jīng)液橋?qū)е码娊庖喊l(fā)熱、蒸發(fā)濃縮，在材料表面形成局部干區(qū)。干區(qū)電阻增大導(dǎo)致放電，放電產(chǎn)生的熱量和化學(xué)作用逐漸腐蝕、碳化材料表面。
• 判定失效： 如果流過試樣的電流達(dá)到或超過規(guī)定值（通常為0.5A）并持續(xù)超過2秒，或者材料表面因電蝕損而形成明顯的、連接兩電極的導(dǎo)電碳化通道，則判定試樣發(fā)生失效（即發(fā)生電痕化）。

三、 測試流程簡述

1. 試樣制備： 按標(biāo)準(zhǔn)要求裁切、清潔、干燥材料試樣。
2. 電極安裝： 將兩個鉑金電極以規(guī)定角度（如45度）和恒定壓力（如1.0N ± 0.05N）垂直壓在試樣表面，電極尖端間距為4.0mm ± 0.1mm。
3. 滴液設(shè)置： 在電極中間正上方，設(shè)定滴液裝置以固定的時間間隔（如30±5秒）向試樣表面滴加規(guī)定濃度的電解液（如0.1%重量濃度的NH?Cl溶液），每滴體積約20mm³。
4. 施加電壓： 從較低的起始電壓開始（或根據(jù)預(yù)估選擇），對電極施加交流電壓。
5. 觀察與記錄： 持續(xù)滴液并觀察試樣。記錄發(fā)生失效時的電壓值以及滴液總滴數(shù)（或失效時間）。若在某個電壓下50滴液（或規(guī)定時間，如約25分鐘）內(nèi)未失效，則升高電壓（如25V一檔）重復(fù)測試。
6. 確定值： 值定義為：在規(guī)定的測試條件下，材料經(jīng)受住50滴電解液而未發(fā)生失效的最高電壓值（單位為伏特V）。例如，某材料在225V下通過50滴測試，在250V下少于50滴失效，則其值被認(rèn)定為225。

四、 結(jié)果解讀與應(yīng)用

• 值高低： 值越高，表明材料抵抗電痕化破壞的能力越強，在潮濕污染環(huán)境下長期使用的電氣安全性越好。
• 材料分級： 基于值，IEC標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 60664-1）將絕緣材料劃分為不同的耐電痕化等級（如 ≥ 600 為最高級0級，600 > ≥ 400為1級，400 > ≥ 175為2級，175 > ≥ 100為3級， < 100為4級）。不同等級對應(yīng)不同的電氣間隙和爬電距離設(shè)計需求。
• 關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域：
  • 高壓/低壓開關(guān)設(shè)備、配電柜、母線系統(tǒng)。
  • 電機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器的絕緣部件。
  • 印刷電路板（PCB）基材。
  • 家用及商用電器（尤其帶電機(jī)或發(fā)熱元件的）。
  • 連接器、接線端子、插座等電氣接插件。
  • 軌道交通車輛電氣設(shè)備。
  • 戶外絕緣子、燈具等。

五、 影響測試結(jié)果的關(guān)鍵因素

• 材料成分與結(jié)構(gòu)： 樹脂基體、填料類型及含量、添加劑（如阻燃劑）、分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度等內(nèi)在因素起決定性作用。
• 表面狀態(tài)： 表面光潔度、清潔度、是否有劃痕或缺陷會影響電解液鋪展和電痕起始。
• 環(huán)境溫濕度： 實驗室環(huán)境溫濕度需嚴(yán)格控制，否則影響電解液蒸發(fā)速率和測試結(jié)果重復(fù)性。
• 測試參數(shù)： 滴液間隔、滴液體積、電極壓力、電壓波形、失效判據(jù)等必須嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
• 試樣處理： 預(yù)處理（如退火）可能影響材料表面性能。

結(jié)語

耐電痕化指數(shù)（）測試是保障電氣產(chǎn)品長期安全可靠運行的關(guān)鍵質(zhì)量把控環(huán)節(jié)。它通過模擬嚴(yán)酷的污穢潮濕環(huán)境，科學(xué)量化絕緣材料抵抗表面導(dǎo)電通道形成的能力。理解測試的原理、流程及其結(jié)果含義，對于電氣工程師進(jìn)行絕緣材料選型、產(chǎn)品安全設(shè)計、風(fēng)險評估以及符合國際國內(nèi)安全標(biāo)準(zhǔn)（如IEC, UL, GB）至關(guān)重要。持續(xù)關(guān)注材料性能的提升，是構(gòu)筑電氣安全防線的堅實基礎(chǔ)。