漏电起痕试验国家标准规定了固体绝缘材料在潮湿条件下的相比漏电起痕指数和耐漏电起痕指数的测定方法。当电压施加到放在试样表面的电极间，电解液以规定的时间间隔滴到两电极间时，能导致漏电痕迹的形成。引起材料破坏所必须的液滴数随电压的降低而增加，当低于某一电压时，不形成漏电痕迹。依据此标准，可测量固体绝缘材料在电场和含杂质的水作用时的相对耐漏电起痕性。
漏电起痕试验仪又被称为漏电起痕试验机，耐漏电起痕指数被作为一个判定标准和方法，用于材料和成品构件的质量控制。相比漏电起痕指数主要用于对材料性能的基本描述和比较。这一燃烧试验可以将抗漏电性相对较差的材料和那些具有中等或较好的抗漏电性的材料区别开来。
1.试验方法简介
漏电起痕试验分为耐漏电起痕试验和相比漏电起痕试验,分别确定了固体绝缘材料的耐漏电起痕指数和相比漏电起痕指数。
试验时,将截面为2mm×5mm的两个铂电极对称地安放在试验样品表面,夹角60°,两电极正面相对,且距离4mm。每个电极对试样表面的作用力为(1.00±0.05)No电解液从30mm～40m的高度滴落在电极间的试样表面上,液滴大小为20+3mm3。电解液以(30±5)秒的时间间隔滴落,直到试样发生破坏或者滴完50滴为止。当在试样表面两电极间的通路流过0.5A或更大的电流,过电流继电器延时2秒动作时,或过电流继电器虽未动作,但试样燃烧了,均认为已破坏。
在耐漏电起痕试验中`在某个规定的电压下进行试验时,一个试验点必须经受住50滴溶液的作用。当5个试验点均承受住了50滴溶液而不发生破坏,则耐漏电起痕试验的结果为该电压值通过,以PTI表示耐漏电起痕指数,如PTI175。
在相比漏电起痕指数试验中,当在某个电压值下经受50滴电解液的结果通过或不通过后,在更高或更低的电压下进行进一步的试验,直到找到材料能耐受的ZUI高电压值。然后将这个ZUI高电压降低25V,在另外5个点上进行试验,直到100滴溶液也没有发生破坏,则这个电压值就是相比漏电起痕指数,表示为CTI,如CT125O。有的材料可能满足不了后一个规定,对于这些材料要确定试样在5个试验点上都能经受住100滴溶液的ZUI高电压值,并将这个电压值附在CTI中表示出来,例如CT1425(375)。
国标GB4207-84与国际电工委员会(IEC)标准112第三版等效。这些标准的措词暗示了50滴溶液耐电压试验必须在100滴溶液耐电压确定前进行。目前ZUI新的确定固体绝缘材料的耐漏电起痕指数和相比漏电起痕指数的方法的国际标准EIC6011:22003已经认识到,首先确定100滴承受的ZUI高电压值可以降低测试成本,因此该标准推荐这个步骤。
IEC60112:2003还规定,试验时要在第50滴(第100滴)溶液落下后至少25秒已经过去而没有发生过电流装置动作或持续火焰发生,则试验有效,并且样品通过试验。
2.漏电起痕电解液的调定
电解液用于模拟固体绝缘材料表面上的导电沉积杂质。从漏电起痕试验的目的和方法可知,电解液的调定对于漏电起痕试验是一个关键性的因素。
漏电起痕试验的电解液可分为A溶液和B溶液,A溶液的溶质为NH4CI,B日溶液的溶质为NH4CI和烷基奈磺酸钠。优先选用A溶液,B溶液用于腐蚀性更强的情况下。本文对A溶液进行讨论。
A溶液的配置是在100ml的蒸馏水或去离子水中加入(0.100±0.002)克的NH4CI固体,纯度不小于99.8%。溶液电阻率为(395±5)Ω.cm。试验前要在(23±1)℃下测定溶液的电导率值。
“电导”是用以衡量一段电路导电本领的物理量。在电场的作用下,电导液中电流的流动是通过正负离子的移动来实现的。在国际单位制中,电导的单位是S,1S=Ω-1。电导率值为电导率测头测得的溶液电导值与K的乘积,其中K为测头常数,单位为cm-1。不同物理性质的测头有各自不同的测头常数K。如果提供了溶液的电阻率值,电导率值即为电阻率值的倒数。电阻率为(395±5)Ω.cm的电解液的电导率值即是1/(395±5)Ω.cm,即(2.53±0.03)ms/cm。
3.影响漏电起痕试验用电解液的电导率值的主要因素
(1)温度
温度对电解液的电导率值的影响是十分显著的。特定浓度的电解液的电导率值随着温度的变化而变化。当温度升高时,电解液的导电性增强,电阻值下降,电导率值升高。从上面的表图中可以看到实测得出的温度对电导率值的影响。
考虑到温度对电导率值的影响,标准规定了试验溶液的电导率值必须在(23±1)℃的温度下进行测定,这样得到的结果才符合标准要求,才可以用于相对比较。
(2) NH4CI的吸潮NH4CI固体颗粒会吸收空气中的水分,从而令天平测得的NH4CI颗粒中含有实际的NH4CI的质量小于称量所得质量。
(3)电导电极上铂黑的惰化用于测定电解液的电导率仪的电导电极上的铂黑会发生惰化现象,使测得的溶液电导率值数据产生误差。
(4)电解液的蒸发和残留NH4CI溶液暴露在空气中时,溶液的水分会蒸发,导致溶液的浓度和电导率值发生变化。有一些漏电起痕仪采用的设计需要一些过渡的器皿,比如需要用注射器针筒抽取NH4CI溶液注入液罐中,这时,少量的NH4CI溶液会留在针筒内,而且试验后储存电解液的液罐中有一小部分电解液是无法放出的,在这些情况下, NH4CI溶液就容易在器具上残留。如果不及时清除,这些残留的溶液就会混入新的溶液中,从而影响以后试验用到的电解液的电导率值。
4.保证电解液电导率值准确性的方法
(1)电解液在测量前应该在环境温度为(23±1)℃的室内放置足够长的时间,以使溶液的温度均匀。在测量电解液的电导率时使用温度计或带温度传感的电导率仪,从而将被测电解液的温度控制在标准规定的(23±1)℃。
(2)配置溶液前, NH4CI和烷基蔡磺酸钠应该在105℃下干燥两小时。
(3)电导率仪要定期计量,合格后方可使用。另外要定期用氯化钾标准溶液校正电导电极常数。
(4)每批样品试验前均须对溶液电导率值进行测定,当电导率值不满足要求时要调整溶液浓度。
对容易形成NH4CI溶液残留的地方,在一批试验完成后都应该用蒸馏水清洗晾干,以备下次使用。在一批试验前用一致的溶液清洗滴液装置的内部。每次试验前要清洗电极,擦净滴针并流掉10~20滴溶液,以保证溶液浓度的准确。
漏电起痕试验是对固体绝缘材料的耐漏电起痕指数和相比漏电起痕指数的测定过程,是材料试验中的一个重要的项目。而电解液的电导率值是否在标准要求的范围内是漏电起痕试验准确性的一个重要的因素。在试验中应该严格按照标准,考虑多方面的因素及采取相应措施,确保电解液合乎标准的要求,从而保证试验的准确性。
