IEC60112 漏电起痕试验和耐漏电起痕指数的确定

查看: 355| 评论: 0| 发布者: admin |原作者: 国家电光源质量监督检验中心(北京)查跃丹

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简介:关于漏电起痕试验和耐漏电起痕指数的确定 (转摘) 国家电光源质量监督检验中心(北京)查跃丹 摘要:耐漏电起痕指数是固体绝缘材料特性的一项重要技术指标,如果设备构件在潮湿条件下使用较低耐漏电起痕指数的绝缘 ...
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关于漏电起痕试验和耐漏电起痕指数的确定 
摘要:耐漏电起痕指数是固体绝缘材料特性的一项重要技术指标,如果设备构件在潮湿条件下使用较低耐漏电起痕指数的绝缘材料,则电气设计者应更加注意爬电距离和电气间隙的安全问题。耐漏电起痕指数是由漏电起痕试验确定。由于试验过程环节较多,影响试验结果的因素也很多,相同材料不同设备试验结论有可能不同。因此通过对漏电起痕试验过程的描述,及试验中遇到的现象进行说明,力求试验结果能够反映绝缘材料的真实性能。
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关键词:耐漏电起痕指数 漏电起痕试验 蚀损深度 电痕失效 电蚀损 持续火花 闪络

1 引言
耐漏电起痕指数PTI是固体绝缘材料特性的一项重要技术指标。该指数可以用于材料质量控制、材料合格标准,以及材料特性检验、不同材料特性比较等用途;但不能作为电子类产品漏电程度的依据。耐漏电起痕指数是通过漏电起痕试验确定,当电压施加到放在试样表面上电极装置之间,电解液以规定的时间间隔滴到两极之间时,能导致漏电痕迹的形成;引起材料破坏所必须的液滴数随着施加电压的降低而增加,当低于某一数值时,不形成漏电痕迹,这个过程为漏电起痕试验。如果设备构件在潮湿条件下使用较低耐漏电起痕指数的绝缘材料,则电气设计者应更加注意爬电距离和电气间隙的安全问题。 漏电起痕试验是在漏电起痕试验仪上进行,仪器结构图1所示。

仪器特点:①电极、试样托盘、滴液针采用标准配置;②电极之间的距离、滴液针位置、托盘高度均可调;③电极头由铂金制成,耐高温耐腐蚀;④滴液装置采用泵压抽吸原理,配有电子计数装置,实现自动滴液;⑤试验电压100—600V可调;⑥过流报警。短路电流超过0.5A时维持2s切断电源,报警示意样品不合格。

试验设备电气原理图见图2。
2 试验前的准备
2.1 试验仪器的检查 标准要求漏电起痕试验装置的电极对试样表面作用力为1.0±0.05N (等效质量为96.94—107.14g),使用电子天平校准电极作用力, 在支撑板上放置电子天平,在保证绝缘管水平和两电极间距为(4.0±0.1)mm的前提下, 左右移动重物块,使每个电极在天平上的作用力的等效质量在 96.94—107.14g范围内。 试验中电极与试样表面应保持在同一水平面,避免局部接触。否则会导致电极间的电场不均匀, 强电场地方容易击毁绝缘出现电蚀损现象。建议采用调节式显微镜检查样品被测表面积的合适度。图3为电极放在试样表面上的情况。
2.2 样品表面的处理
GB4207-84第3.1条规定:试样表面应清洁,没有灰尘、赃物、指印、油脂、脱膜剂或其他可能影响试验结果的杂质。清洁试样时应防止引起材料溶胀、软化、腐蚀或其他损伤。清洁方法有蒸馏水法、干棉球法、橡胶球吹气法和无水乙醇清洗法等。实际操作时应注意:蒸馏水不易挥发,在自然干燥过程中可能吸附空气中的灰尘或杂质,用水过度可能导致材料膨胀变形;用干棉球擦拭试样表面会留有细小的棉丝,而且很难清除指印和油脂;橡胶球吹气法对清除试样表面浮尘非常有效;无水乙醇是一种较理想的清洁剂,它能去汗去油去杂质,易挥发不留痕迹。在处理样品时可根据实际情况选用清洗方法,为确保试验样品的清洁,操作时应带手套,避免在试样上留下汗印及杂质。
2.3 NH4Cl溶液的配置
NH4Cl溶液的浓度直接影响试验的测试结果。
电解液的浓度越高,电极间形成的导电通路的时间越长,作用在样品表面电场的时间也越长,从而使试验偏严,测得样品的耐漏电起痕指数PTI值偏小;反之电解液的浓度越低,电极间形成的导电通路的时间越短,作用在样品的表面电场的时间也越短,因而使试验偏松,测得样品的耐漏电起痕指数PTI值偏大,所以要严格按标准配制电解液。A类溶液23±1℃的电阻率395±5Ωcm,B类溶液170±5Ωcm。通常使用A类溶液,如果需要做更强的侵蚀性试验此外,NH4Cl溶液容易吸潮,即使放在密封玻璃瓶内保存时间过长,溶液浓度也会发生变化。为确保试验准确性,应做到每次试验前对溶液浓度进行测定。电导率仪是用来测量溶液浓度的仪器,它的电极常数应根据使用频度要求,定期进行常数校准。

2.4 NH4Cl溶液用量的校准
试验中溶液用量的控制是整个试验的重要环节,它包括溶液的滴定量和滴定速度两个方面。溶液滴定量的大小决定电极间导电通路的时间长短, 溶液滴定量大,形成导电通路的时间就会长,我们知道电解液在电场的作用下产生热溶液被蒸发。漏电起痕试验应尽可能地做到:在电极间前后两次形成导电通路时,试验样品上两电极间的电解液充分加热,并完全蒸发,使上一次的导电通路不对下一次的导电通路造成影响,为保证试验按理想结果进行,就,可选择B类溶液,并且检验报告中PTI值后面加字母“M”表述必须对溶液滴定量和滴定速度加以控制。
GB4207-84第4.4条规定:试验溶液应从30mm---40mm的高度滴到两电极中间的绝缘材料表面上,液滴滴落时间间隔(30±5)s。液滴大小为20+3mm3。滴液大小应定期检查,1cm3溶液滴出44---50滴。对于A溶液可采用针尖直切的12#输血针为滴液针。LDQ-1漏电起痕试验仪是通过调节溶液器皿液面高度来控制滴定量。为保证液滴大小和溶液浓度的均匀性,在试验前应洗净滴针,并流掉10—20滴溶液。漏电起痕试验仪通常带有定时装置,可以控制滴定速度和显示滴定次数。

3 漏电起痕试验
在做好电解液配制与调试、样品预处理与安放、设备电极安置与调试后,按照《设备操作规程》进行试验。IEC60112:2003版第8.3条指出:滴液系统开始工作,滴液应落在样品的表面上,继续试验直至发生下列情况之一,才能停止试验。①过流继电器动作;②产生持续火花(超过2s的燃烧为持续火花);③滴完50(100)滴总量,过25s后无①或②情况发生。试验完毕,进行箱体内通风,驱走烟雾,取走样品。注意在正常情况下:情况①发生电痕失效现象,既导电部件间形成电痕,造成绝缘失效;情况②发生电蚀损现象,即持续火花产生电蚀损,造成绝缘破坏,而且蚀损过程是逐渐形成;情况③可能出现电火花产生电蚀损。
此外,在试验过程中有时可能会出现闪络现象,既在样品表面上方两个电极间形成电弧。严重时可能发生过流继电器动作报警,导致试验失败。图4为漏电起痕试验时,电极之间发生闪络的情况(照片仅为说明闪络现象)。
为保证结果反映实际情况,漏电起痕试验还应注意以下几个问题:
①由于试样材质的非均匀性,应选则具有代表性的部位,让电极接触线与材料表面纹路垂直。 ②只要测试结果为穿孔,便会认为试验失败,应将试验过程在报告中描述。
③试验时可能会遇到电解液或污染物聚集在试样表面上的凹坑或闪络导致过流继电器动作,而不是电痕失效引发过流继电器动作,这种情况下应重做试验。
④要保持设备的清洁。确保使用的电解液与配置的电解液电导率的一致性。上次测试中剩余的滴液会污染电解液,或电解液蒸发加大溶液密度,这两种情况都会使测量值偏离实际值。解决方法是:每次测试前,用溶液洗净滴管外部,然后冲刷管内壁。根据每次测试的时间间隔,滴管滴掉10—20滴,以冲掉不明液体。
⑤试验中由于样品的软化或蚀损,电极会发生移动,电极尖端会在样品表面留下电痕,从而导致电极距离的改变。目前多数设备设计是:电极距离大小及方向改变,都是由电极轴和电极对样品的相对位置决定。距离变化的情况,不同材质是不一样的;而且不同的测试设计也会导致各种设备测量结果的不一致。因此,在分析结果时应特别注意这种情况。

4 蚀损深度的确定和耐漏电起痕指数的确定
4. 1蚀损深度的确定
漏电起痕试验中出现的火花、闪络都是以放电形式对绝缘材料表面造成破坏,形成电蚀损,导致试样表面的软化或凹陷。GB4207-84第5.4条规定:50滴总量用完后,将没有形成漏电痕迹的试样,清除掉表面碎屑或附着在上面的松散分解物,将它放在深度规平板上测量每个试验点,记录5次最大值为蚀损深度值。 图5为深度规结构图。探针头呈半球 形,直径1mm,测量精度0.1mm。

4.2耐漏电起痕指数的确定
IEC60112:2003版第3.7条要求:样品经过5次测试,每次经50滴电解液试验,无电痕失效或无持续火花,此时试验电压称为耐漏电起痕指数。试验电压采用25V整数倍,建议优先使用175V、250V、300V、375V或500V电压值。上面提到终止试验的第③情况,试验电压被确定为该材料的耐漏电起痕指数通过;①或②情况试验电压被确定为该材料的耐漏电起痕指数不通过。
以试验电压175V为例,耐漏电起痕指数结果用下列方式表述:
① 在规定的试验电压下通过或不通过表述:PTI175通过或PTI175不通过;
② 在规定的蚀损深度和规定的试验电压下通过或不通过表述:PTI175-0.8通过或
PTI175-0.8不通过,其中0.8mm为蚀损深度;
③ 由于试样燃烧导致蚀损深度无法测量,应如实描述写入报告;
④ 样品穿孔,应如实描述写入报告,并指出其深度和厚度;
⑤ 闪络导致试验无效,应如实描述写入报告。

5 结束语
由于漏电起痕试验过程环节较多,影响试验结果的因素也很多,相同材料不同设备试验结论也可能不同。因此通过对漏电起痕试验过程的描述,及试验中遇到的现象进行说明,力求试验结果能够反映绝缘材料的真实性能。

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