固体绝缘材料电痕化指数测定要点及注意事项

固体绝缘材料是一种重要的电器附件材料,它在供电系统中起着重要的绝缘作用,在使用过程中由于电应力和电解杂质的联合作用,其表面和/或内部会逐步形成导电通道,直至绝缘失效,这一逐步形成导电通道的过程,被称为电痕化。固体绝缘材料的绝缘性能的好坏可以通过以下两个指标来反映:相比电痕化指数(CTI)、耐电痕化指数(PTI)。相比电痕化指数(CTI):5个试样经受50滴的滴液期间未电痕化失效、不发生持续燃烧时的最大电压值,还包括100滴试验时关于材料性能的叙述,CTI主要用于比较绝缘材料的基本特性和性能;耐电痕化指数(PTI):5个试样经受50滴的滴液期间未电痕化失效、不发生持续燃烧所对应的耐电压值,PTI经常被用来判断某种绝缘材料和其制造部分的质量控制是否可被接受。

测试的基本原理为:在试样的水平表面上,放置俩铂金电极并在电极间施加一定电压产生所需的电应力,然后在电极间的试样表面中间位置连续滴下电解液滴,直至过电流装置动作、或发生持续燃烧、或直至试验通过。通过电痕化导致失效,所需液滴数通常随施加电压值降低而增加,低于临界值时,电痕化不再发生。

试样要求表面应尽可能光滑平整(必要时可采用研磨方法使试样表面光滑),非织物表面应无擦伤、瑕疵、杂质等,表面积应确保滴液试验时无液体流出试样边缘,推荐试样平面尺寸不小于20mm×20mm、厚度3mm或更厚(单块厚度不足3mm时可用多块叠加获得所需的厚度)。如果需要在同一试样上进行多次试验,应确保不同试验点间距足够远,以防正在试验点产生的闪光或烟雾污染其他待测区域。如无合适尺寸的试样,可在产品部件上截取合适尺寸的样块、或者从同一原材料模压成型的试样上截取样块,此时应注意确保部件与模压成型的试样制作工艺相同。

检测设备主要由电极、试验电路、试验溶液、滴液装置、试样支撑台几部分组成。电极材料由纯度不低于99%铂金制成,每个电极施加于试样表面的力为1.00±0.05N,电极间距4.0±0.1mm,电极加工尺寸如图1所示;试验电路输出100～600V正弦波电压、频率为48～62Hz,电源功率不小于0.6kVA,电极间短路电流1.0±0.1A,并设定在电流有效值0.50A且持续2.00s时,过电流装置应动作;试验溶液分两种:A溶液为用质量分数约0.1%纯度不小于99.8%的分析纯无水氯化铵试剂溶解在电导率不超过1mS/m的去离子水中,此时溶液在23±1℃环境下电阻率应为3.95±0.05Ω·m;B溶液为用质量分数约0.1%纯度不小于99.8%的分析纯无水氯化铵试剂和质量分数0.5%±0.002%的二异丁基萘磺酸钠溶解在电导率不超过1mS/m的去离子水中,此时溶液在23±1℃环境下电阻率应为1.98±0.05Ω·m,用B溶液测得的CTI、PTI值需加后缀字母M。电极和试样安装见图2。

说明:1---铂电极;2---黄铜伸出部分(可操控);3---桌子;4---液滴装置端头;5---试样;6---玻璃试样支撑。

主要测定步骤:配制溶液、预处理(环境温度23±5℃、相对湿度50%±10%、至少保持24h,试验前试样表面应清洗)、测试、出具测定结果。

测试过程需重点关注以下几点:准确调节滴液装置,滴液间隔时间30±5s、50滴的滴液时间控制在24.5±2min,滴液高度35±5mm、连续50滴液滴质量0.997～1.147g、连续20滴液滴质量0.380～0.480g;每次试验前后都需清洗电极,先用合适溶剂清洗,然后用去离子水漂洗;CTI测定需测试连续5个试样通过50滴试验的最大电压值,并在低于该电压值25V下验证100滴试验,如100滴未通过则需测出100滴的最大耐受电压值,试验电压以25V的整数倍调节,不要求测蚀损深度时,100滴试验可在任何50滴试验前进行;(4)PTI测定推荐在5个试样上进行,在一规定电压下进行50滴试验,试验电压应是25V的整数倍;(5)测定结束条件:过流装置动作、或发生持续燃烧、或第50(100)滴溶液落下后在25s内无过流装置动作或发生持续燃烧;(6)用深度规测量蚀损深度,探针端部半球端部直径1.0mm蚀损深度测量5次,精确到0.1mm,取最大值,蚀损深度小于1mm时以<1mm表示;(7)试验电极和试样需放置在一个通风良好的试验箱内,推荐试验箱内空气流速控制在0.2s/m;(8)测试结束需及时排出试验箱内的有毒气体。

测定结果以CTI或PTI加测得的电压值表示,如果100滴试验是在比50滴试验低25V以上电压值通过时,则在50滴最大耐受电压值后以括号表示出100滴的耐受电压值,用B溶液时再加上字母M,要求测蚀损深度时以后缀形式体现。测定结果举例:CTI375、CTI400(350)、CTI375(300)-1,5、PTI375M、PTI375-2.4。试验过程中如发生过流装置动作或持续燃烧,或由于持续燃烧无法测定蚀损深度时,需在结果报告单中予以说明。

摘要：固体绝缘材料作为一种重要的电器附件材料,在供电系统中起着重要的绝缘作用,其绝缘性能的好坏和稳定情况是用户最为关心的问题,单从表面观察较难判断,本文介绍判断固体绝缘材料的绝缘性能常用的指标-相比电痕化指数(CTI)、耐电痕化指数(PTI)的测定方法及注意事项。

关键词：固体绝缘材料,电痕化,CTI,PTI

参考文献

[1] GB/T 4207-2012《固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法》

[2] 陆俭国、曾举璋、张乃宽《机床电器检验测试手册》