耐电痕化指数试验设备的确认方法及影响因素分析

2013-01-26潘孝俊郭艳萍

家电科技 2013年5期

潘孝俊郭艳萍

（江苏省产品质量监督检验研究院江苏南京 210007）

1 耐电痕化指数试验设备确认方法

耐电痕化指数是指材料经受50滴电解液而不出现电痕化的以伏特为单位的耐电压值。试验方法标准为GB/T 4207-2003《固体绝缘材料在潮湿条件下耐电痕化指数和耐电痕化指数的测定方法》。该试验设备的电极、试验电路和滴液装置以及试验溶液等对试验结果均有重要影响，本文主要分析了耐电痕化指数试验设备和溶液的确认方法，以及耐电痕化指数试验的主要影响因素。

1.1 试验电极的要求与确认方法

1.1.1 标准要求

具有5mm×2mm矩形截面的两个铂金电极，电极一端边缘切成30度角的斜面,斜面的刃稍微磨圆。在试样的平坦水平表面上，两电极面垂直相对电极之间的夹角为60°，电极间相距4.0mm士0.1mm。每个电极施加于试样表面的力应是1.0N士0.05N。

1.1.2 电极间距的确认方法

使用游标卡尺或量规测量电极间距离以确认其是否满足标准规定值。合适的量规相对于游标卡尺来说，使用更加简便，也能够方便操作人员调整电极间距离，因此推荐实验室使用量规或标准量块进行测量电极间距离，确认方法如图1所示。

用量规确认漏电起痕试验仪电极间距时，应注意首先将样品放在样品托盘上，然后将每个电极斜面的刃平放在样品上，使整个刃都与样品可靠接触，避免仅电极斜面的刃的某一部分或某一点接触样品，因为局部接触会引起电荷累积，会加速电痕化而影响试验结果。最后将4.0mm的量规放置于两个电极之间，调整电极间距使量规与两个电极斜面的刃充分接触，这样电极间距就满足标准要求了。

1.1.3 电极压力确认方法

根据试验设备的具体情况，采取适用的方法调整和确认每一极对样品施加的压力在1.0N±0.05N范围内。有些设备带有电极压力指示功能，对于这类设备首先应通过校准来确认压力表的精度满足要求，然后通过自行调整重量块的位置使压力表指示在1.0N±0.05N范围内即满足标准要求；但有些设备不具备压力显示仪表，可通过校准每个电极施加在样品上的压力来进行确认。但是，校准之后，提供压力的重量块位置便不能随意调整，如果发生调整会影响压力，需要重新校准再一次确认1.0N±0.05N范围内。

1.2 试验电路的要求与确认方法

1.2.1 标准要求

施加在电极上的电压在100V-600V之间应为可调的、基本上是正弦波的电压，其频率为48Hz-60Hz之间。电源功率应不小于0.5kVA，可变电阻器应能调节两电极间的短路电流到l.0A士0.1A，且在此电流下，在电压表上指示的电压下降值应不超过10%，在试验电路中，过电流继电器应在0.5A或更大的电流持续2s时动作。

1.2.2 短路电流和电压的确认方法

试验中应采用稳压电源为试验电路供电。短路电流和电压确认前，应通过校准确认试验电路中的电流表、电压表的指示精度，确认其是否满足标准和CTL 251B决议的要求。

短路电流确认时，将短路电流调节旋钮调至最小值，再按动电极短路键，调节短路电流调节旋钮，使电流表指示为1.0A±0.1A。调整短路电流时，按电极短路键的时间不超过2秒，按一下松一下，同时观察电流表。如果在调节短路电流调节旋钮时，若短路电流大于0.5A时且按动电极短路键时间超过2秒钟，继电器动作，电极断电，过电流指示灯亮，可按复位键，重新按动试验启动键再调节，调完后按键复位。

短路电流调整好后，在两电极间的施加试验电压，然后短路两个电极，同时记录电流表和电压表读数，短路电压应在设定的试验电压值90%以上。例如，试验电压选择250V，短路电压在225V以上，且短路电流在l.0A±0.1A范围内为满足标准要求。

1.3 滴液装置的要求与确认方法

1.3.1 标准要求

在两电极之间的试样表面应被所滴的试验溶液润湿，溶液滴落的时间间隔为30s±5s。液滴应从30mm-40mm的高度滴到两电极间试样表面的中央。液滴大小应为(200+3)mm3。

为了确定液滴的大小，应该核对1cm3的液体流出的液滴数应在44滴到50滴之间，并定期检查液滴大小。可以采用外径0.9mm-1.lmm、针尖直切的皮下注射针头来做滴液装置。

每次试验前，要擦净滴针或其它滴液管流出口，并让它流出足够的液滴以保证使用的是正确浓度的溶液。在各次试验之间留存在针头里的溶液，由于蒸发会使溶液的浓度增加，如果下次试验前不先让溶液流出几滴，那么试验开始后最初的几点溶液浓度会比标准要求的高，加速了材料起痕的速度，可能会影响试验结果，因此根据试验延迟时间的不同，试验前让溶液先流出大约5滴-20滴，通常能去掉浓度太大的液体。

2 试验溶液的要求与确认方法

2.1 标准要求

溶液A:(0.1±0.002)%质量分数的氯化按(NH4CI)用蒸馏水或去离子水稀释，其溶液在23℃±1℃时的电阻率是395Ω·cm±5Ω·cm。

溶液B:(0.1±0.002)%质量分数的氯化钱(NH4CI)和(0.5±0.002)%质量分数的烷基蔡一磺酸钠盐用蒸馏水或去离子水稀释，其溶液在23℃±1℃时的电阻率是170Ω·cm±5Ω·cm。

优先采用溶液A。

2.2 试验溶液的确认方法

GB/T 4207-2003《固体绝缘材料在潮湿条件下耐电痕化指数和耐电痕化指数的测定方法》规定了溶液电阻率的测量温度和电阻率的范围，但并未给出明确的测量方法，如所用仪器的测量频率点等参数。基于此，CTL对耐电痕化指数试验溶液电阻率的测量方法做出以下决议：DSH 724 Measurement of conductivity：The Group decided that the “use of any appropriate conductivity meter with sufficient accuracy and uncertainty including the probe” is the only practical one.（小组决定，“使用任何适当的具有足够的精度和不确定性的电导率仪，包括探头”是唯一适用的一项）。

2.3 试验溶液的确认频次建议

溶液的电阻率是影响耐电痕化试验结果的重要因素，材料的电痕化随着溶液电阻率的减小而加速，同时也受到试验溶液的化学性质所影响。由于氯化铵具有会分解的特性，存放后的溶液受到溶液存放条件的影响，其溶液的电阻率可能会发生变化，因此建议实验室不要长期存放溶液，尽量使用当天或近期配置的溶液进行试验，长期存放的溶液在使用前应再次确认电阻率是否满足要求。

环境温湿度对烟草在制品在贮存过程中含水率的变化有较大的影响，贮存设备选择要考虑到贮存工序对烟草在制品和成品烟丝含水率影响较大的工序和设备，根据制丝生产环境温湿度分布和工艺流程特点，选择贮叶柜和烟丝立库作为试验研究对象。在实际生产中，环境温湿度和时间变化对烟草在制品表面含水率的影响较大，因此需要测定不同厚度物料在不同时间下含水率的变化。

3 试验样品制备时的注意事项

使用具有平整表面的试样，其表面应使得在试验时液体不会从试样边缘流出。尺寸最好是不小于15mm×15mm的平整表面，试样厚度应大于或等于3mm。在厚度小于3mm的试样上进行的试验结果相互间不能进行比较。例如，如果薄试样放在金属或玻璃的垫板上，则垫板能很快地散发热量而影响起痕的时间，因此，对厚度小于3mm的试样最好把两块或必要时把多块试样叠起来做试验。

在没有伤痕的面积内进行试验，试样表面伤痕增加了试验结果的分散性。如果电痕化电流是沿着伤痕方向流过，则试样有可能在电痕化电压比电痕化电流横过伤痕时还要低的电压(或较少的液滴数)下出现破坏。

4 耐电痕化指数试验程序

4.1 试验过程

将试样放在无通风地方并在23℃±5℃的环境温度下进行试验。被测试样放在金属或玻璃撑板上。试样的被试表面呈水平，使两个电极的刃按规定的力紧压在试样上。

检查两电极之间的距离，保证电极和试样之间良好的接触。如果两电极的刃已被腐蚀，则应重新磨尖。将试验电压调节到指定的耐电痕化指数值，试验启动后，检查电压表电压是否符合试验电压，如不符合需调试验电压使之达到试验值。优先采用的试验电压为175V、250V、300V、375V或500V。建议耐电痕化指数缩写为PTI。

调节电路的电阻使短路电流在给定的偏差内。然后使电解液滴落在被试表面直到形成电痕化而产生破坏或直到滴落50滴电解液为止。如果在同一试样上做多次试验，则应注意试验点之间要有足够的间隔，使试验点上飞溅出的污物不污染其他的被试表面。

由于试验可能产生有害或有毒的气体，因此最好采取安全措施以排除或限制扩散这些气体。