淺談相比電痕化指數(shù)的測試

作者 / 洪淑虹，中檢集團(tuán)南方電子產(chǎn)品測試（深圳）股份有限公司

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淺談相比電痕化指數(shù)的測試

作者 / 洪淑虹，中檢集團(tuán)南方電子產(chǎn)品測試（深圳）股份有限公司

相比電痕化指數(shù)（CTI）是固體絕緣材料性能比較的一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)，本文從溶液的配置、樣品的預(yù)處理、儀器的設(shè)置和清潔等方面詳細(xì)闡述了CTI的測試方法，希望在測試過程中，確保每一個(gè)操作環(huán)節(jié)準(zhǔn)確無誤，使試驗(yàn)結(jié)果能夠反映固體絕緣材料的真實(shí)性能。

相比電痕化指數(shù)；電痕化失效；電蝕損；閃絡(luò)；絕緣破壞

引言

相比電痕化指數(shù) comparative tracking index（CTI）是作為固體絕緣材料（尤其是長期暴露在外的絕緣材料）性能比較的一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)，在家用電器、照明設(shè)備應(yīng)用的一些特殊場合下，作為材料選擇的一項(xiàng)重要評(píng)判依據(jù)。

固體絕緣材料表面在電場和電解液的聯(lián)合作用下，5個(gè)試樣材料表面能經(jīng)受住50滴電解液而未產(chǎn)生電痕化失效，也未發(fā)生持續(xù)燃燒的最大電壓值，即是相比電痕化指數(shù)，也稱CTI，單位為伏特V。

1. CTI試驗(yàn)設(shè)備

圖1 電極示意圖

以上主要部件名稱為：1-鉑電極；2-滴液針；3-重物；4-試樣；5-玻璃片；6-支撐臺(tái)，以上各部件均可調(diào)節(jié)。另外在控制臺(tái)端，可通過旋鈕調(diào)節(jié)試驗(yàn)電壓，設(shè)置短路電流，通過按鍵設(shè)置電解液滴落的次數(shù)及間隔時(shí)間，還可控制電極箱的照明。控制臺(tái)有三檔電壓：350V，700V，1050V，每檔電壓都應(yīng)定期校準(zhǔn)，以保證測試電壓的準(zhǔn)確性。

2. CTI試驗(yàn)前的準(zhǔn)備

■2.1 溶液的調(diào)配

測試溶液分為A、B兩種，均用去離子水調(diào)制而成。

溶液A采用高純度的無水NH4Cl試劑溶解于去離子水中，23℃環(huán)溫下使其電阻率達(dá)到3.95Ω·m±0.05Ω·m。去離子水的電阻率越高，所含雜質(zhì)離子就越少，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響就越小。溶液A應(yīng)用最廣泛，若無特殊說明，均采用溶液A進(jìn)行試驗(yàn)。

溶液B采用高純度的無水NH4Cl試劑和二異丁基萘磺酸鈉溶解在去離子水中，23℃環(huán)溫下使其電阻率達(dá)到1.98Ω·m±0.05Ω·m。溶液B適用于需要侵蝕性更強(qiáng)的污染物的場合，報(bào)告時(shí)應(yīng)在CTI值后面加多一個(gè)字母“M”表示。

■2.2 試樣的預(yù)處理

試驗(yàn)樣品表面應(yīng)光滑平整，可擦拭或清洗干凈，確保無刮痕、污點(diǎn)、雜質(zhì)等表面缺陷。注意在清潔試樣時(shí)應(yīng)防止引起材料溶脹、軟化、腐蝕或其他損傷。樣品可進(jìn)行適當(dāng)?shù)那懈?，推薦尺寸不小于20mm×20mm，試樣厚度不小于3mm，因?yàn)樵囼?yàn)過程中NH4Cl溶液滴落下來會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，若試樣太薄，熱量會(huì)傳遞到玻璃支撐件散發(fā)掉，起不到試樣耐受電離NH4Cl溶液的作用。因此對(duì)于厚度小于3mm的試樣，應(yīng)采用疊加的方式。試驗(yàn)前，樣品應(yīng)在溫度23℃±5℃，相對(duì)濕度50%±10%的環(huán)溫箱中靜置24小時(shí)以上，確保材料特性達(dá)到穩(wěn)定。

■2.3 儀器的設(shè)置

（1）電極

試驗(yàn)設(shè)備采用純度99%以上的鉑金電極置于待測試樣表面上，兩電極之間成60o±5o角度相對(duì)，用矩形金屬滑規(guī)檢驗(yàn)，調(diào)節(jié)兩電極間距為4.0mm±0.1mm。每個(gè)電極施加于試樣表面的力為：1.00N±0.05N，可使用電子秤校正此作用力。在支撐臺(tái)上放置電子秤，把玻璃片置于電子秤上，試樣置于玻璃片上。首先把電子秤清零，再把電極放置到試樣上，左右調(diào)節(jié)重物塊使每個(gè)電極作用于試樣上的力達(dá)到96.94-107.14g。

（2）滴液控制和短路電流

在控制臺(tái)端，按鈕調(diào)節(jié)每一試驗(yàn)周期滴液為50滴，間隔時(shí)間為30s，并將短路電流設(shè)定為1 A，且每改變一次試驗(yàn)電壓，應(yīng)再次調(diào)整短路電流值。

■2.4 電極和滴定裝置的清潔

每次完成試驗(yàn)以后，應(yīng)對(duì)電極進(jìn)行清洗，可以使用酒精或不含腐蝕性的清潔劑。如果試驗(yàn)時(shí)試樣發(fā)生燃燒，使得鉑電極熔融氧化變黑，應(yīng)及時(shí)對(duì)電極進(jìn)行修整，可用砂紙打磨除去燒蝕的痕跡，動(dòng)作應(yīng)十分小心輕柔，不能改變電極的輪廓。

滴定裝置容器中歷次試驗(yàn)的沉積物有可能污染溶液，增大濃度，使得測試結(jié)果比真實(shí)值偏低。因此開始試驗(yàn)前應(yīng)用去離子水清洗滴定裝置，再用配置好的NH4Cl溶液二次沖洗滴定裝置，再開始正常的試驗(yàn)。

■2.5 液滴質(zhì)量的檢查

溶液滴定量的大小決定電極間導(dǎo)電通路的時(shí)間長短， 因此液滴質(zhì)量的控制是整個(gè)試驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)20滴液滴的質(zhì)量應(yīng)控制在0.380g～0.480g之間，連續(xù)50滴液滴的質(zhì)量應(yīng)控制在0.997g～1.147g之間。檢驗(yàn)方法如下：取一個(gè)小燒杯，稱出空燒杯重量為A。把燒杯置于滴液針下面，啟動(dòng)儀器，滴出20滴NH4Cl溶液，稱出帶溶液的燒杯重量為B。B-A的值應(yīng)在0.380g～0.480g之間，若有偏差，則應(yīng)調(diào)整液滴量延時(shí)器。相同的檢查步驟也適用于50滴液滴質(zhì)量的檢查。

3. CTI試驗(yàn)

在前期的預(yù)處理與調(diào)試工作完成后，就可以開始進(jìn)行CTI試驗(yàn)了。啟動(dòng)滴液系統(tǒng)，試驗(yàn)溶液從35mm±5mm的高度，以30s±5s的時(shí)間間隔滴落在兩電極間試樣表面的中間。電解液在兩電極間形成導(dǎo)電通道，有時(shí)會(huì)發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象，產(chǎn)生電弧，但只要未造成絕緣破壞，試驗(yàn)應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，直至發(fā)生如下情況之一才停止試驗(yàn)：①過流裝置動(dòng)作，這是因?yàn)楫a(chǎn)生了電痕化失效；②發(fā)生持續(xù)燃燒，這是因?yàn)殡娢g損造成了絕緣破壞；③第50（100）滴落下后，至少經(jīng)過25s無以上①或②情況發(fā)生。試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)開箱通風(fēng)，驅(qū)走煙霧，移開試樣。

在整個(gè)試驗(yàn)過程中，連續(xù)5個(gè)試樣通過50滴試驗(yàn)不失效的最大電壓值，同時(shí)，在低于該電壓25V時(shí)，連續(xù)5個(gè)試樣通過100滴試驗(yàn)，該最大電壓值即可確定為本次試驗(yàn)的CTI值。

4. 結(jié)語

CTI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，例如NH4Cl溶液的濃度、電阻率，滴液量的大小，電極的清潔度、磨損程度等均會(huì)對(duì)CTI測試結(jié)果產(chǎn)生影響，相同材料不同設(shè)備試驗(yàn)結(jié)論也可能因此不同。所以我們?cè)跍y試過程中，應(yīng)確保每一個(gè)測試環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，減少人為疏漏，提高測試準(zhǔn)確度，這樣試驗(yàn)結(jié)果才能夠反映固體絕緣材料的真實(shí)性能。

＊ ［1］GB/T—2012《固體絕緣材料耐電痕化指數(shù)和相比電痕化指數(shù)的測定方法》

＊ ［2］GB4207—84《固體絕緣材料在潮濕條件相比漏電起痕指數(shù)和耐漏電起痕指數(shù)的測定方法》