耐電弧檢測技術詳解：核心檢測項目與標準

引言

一、耐電弧檢測定義

二、核心檢測項目與解析

1. 起弧時間（Arc Ignition Time）

• 檢測目的：測定材料表面在電弧作用下開始導電的時間，反映材料的初始絕緣性能。
• 測試條件：電極間距固定（如6.35mm），施加規定電壓（如12.5kV）。
• 判定標準：時間越長，材料耐電弧性越優（例如：硅橡膠材料起弧時間常＞180秒）。

2. 電弧電流耐受能力

• 檢測目的：評估材料在持續電弧作用下的耐受極限電流值。
• 方法：逐步增加電流強度直至材料擊穿，記錄臨界電流值。
• 關鍵參數：電流波形（交流/直流）、電弧持續時間（通常以秒為單位）。

3. 材料破壞程度分析

• 測試內容：
  • 碳化深度：電弧高溫導致材料碳化后的穿透深度。
  • 燒蝕面積：表面因電弧燒蝕形成的損傷區域面積。
  • 質量損失率：測試前后材料質量變化百分比（常用精度0.1mg天平測量）。

4. 絕緣性能變化測試

• 檢測指標：
  • 體積電阻率（Volume Resistivity）：電弧作用后材料的電阻變化。
  • 介電強度（Dielectric Strength）：耐電壓能力是否下降。
• 測試儀器：高阻計、介電擊穿強度測試儀。

5. 表面痕跡與形貌分析

• 檢測手段：
  • 顯微鏡觀察：分析電弧路徑、龜裂或氣孔。
  • SEM/EDS：掃描電鏡結合能譜，檢測材料元素組成變化。
• 判定依據：表面是否形成導電碳化通道。

6. 耐電弧等級評定

• 分級標準：根據測試結果將材料分為不同耐電弧等級（例如：IEC 61621定義的CTI等級）。
• 典型應用：PCB板材選型（如FR-4需滿足特定CTI值）。

三、檢測條件與設備要求

1. • 高壓電弧發生器（輸出范圍：0-20kV）
   • 鎢銅電極（符合標準電極幾何形狀）
   • 環境控制箱（溫濕度精度：±2℃/±5%RH）
2. • 溫度：23±2℃
   • 濕度：50±5%RH
   • 氣壓：標準大氣壓（可模擬高海拔條件）

四、標準化測試流程

1. 樣品預處理：清潔、干燥、恒溫恒濕環境靜置24小時。
2. 電極校準：確保電極間距和角度符合標準（如45°傾斜角）。
3. 電弧加載：按階梯式或連續加載方式施加電壓/電流。
4. 終點判定：材料擊穿、碳化通路形成或電弧持續達到設定時間。
5. 數據記錄：記錄擊穿時間、電流曲線、破壞形貌等參數。

五、典型應用領域

1. 絕緣材料：環氧樹脂、陶瓷、塑料薄膜（如PET）。
2. 電力設備：斷路器、絕緣子、母線槽。
3. 電子元件：電路板（PCB）、連接器、繼電器。
4. 新能源領域：電動汽車高壓線束、電池模組絕緣件。

六、國際標準參考

• IEC 61621: 固體絕緣材料耐高壓電弧測試方法
• ASTM D495: 標準電弧電阻測試方法
• UL 746A: 聚合物材料耐電弧性評估
• GB/T 1411-2002（中國國標）：固體絕緣材料耐電弧性試驗方法