耐電痕化指數測試：材料電氣安全的關鍵防線

—— 評估絕緣材料耐漏電起痕能力的核心方法

在電力設備、電子電器產品的安全運行中，絕緣材料的性能至關重要。其中，抵抗在電場和電解液共同作用下表面形成導電通路的能力，稱為耐電痕化性能（或耐漏電起痕性能）。而耐電痕化指數（Comparative Tracking Index, ）測試，正是國際公認的、用于量化評估絕緣材料此項關鍵性能的核心標準化方法。

一、 測試目的與核心意義

耐電痕化指數（）測試的核心目標是：在可控的、模擬嚴酷環境條件的實驗室環境下，測定絕緣材料表面在電場和電解液污染共同作用下，抵抗形成持續導電通道（即“電痕化”或“漏電起痕”）的能力。這種能力直接關系到：

1. 電氣安全： 材料表面一旦形成導電通道，可能導致局部短路、異常發熱、甚至引發火災或電擊事故。高值是電氣安全的重要保障。
2. 設備可靠性： 在潮濕、污穢環境（如戶外設備、工業現場、廚房電器附近）中，絕緣材料需要長期抵抗電痕化侵蝕，避免絕緣失效導致設備故障。
3. 材料選型依據： 值是工程師在設計電氣產品、選擇絕緣部件（如線路板基材、連接器、開關、絕緣子、電機槽楔等）時不可或缺的關鍵參數。
4. 標準化比較： 提供統一的測試條件和評價標準，使不同材料、不同廠商的耐電痕化性能具有可比性。

二、 測試原理與關鍵要素

測試基于標準（如IEC 60112）規定的嚴格方法進行，其核心原理如下：

• 模擬污染環境： 在材料平整的試樣表面，滴加特定濃度的電解液（通常為氯化銨溶液）。
• 施加電壓梯度： 在滴液點上方相距4mm的兩個鉑金電極之間，施加頻率為50Hz或60Hz的交流正弦波電壓（測試電壓范圍通常為100V至600V）。
• 引發電痕化過程： 電解液在電場作用下形成液橋。電流流經液橋導致電解液發熱、蒸發濃縮，在材料表面形成局部干區。干區電阻增大導致放電，放電產生的熱量和化學作用逐漸腐蝕、碳化材料表面。
• 判定失效： 如果流過試樣的電流達到或超過規定值（通常為0.5A）并持續超過2秒，或者材料表面因電蝕損而形成明顯的、連接兩電極的導電碳化通道，則判定試樣發生失效（即發生電痕化）。

三、 測試流程簡述

1. 試樣制備： 按標準要求裁切、清潔、干燥材料試樣。
2. 電極安裝： 將兩個鉑金電極以規定角度（如45度）和恒定壓力（如1.0N ± 0.05N）垂直壓在試樣表面，電極尖端間距為4.0mm ± 0.1mm。
3. 滴液設置： 在電極中間正上方，設定滴液裝置以固定的時間間隔（如30±5秒）向試樣表面滴加規定濃度的電解液（如0.1%重量濃度的NH?Cl溶液），每滴體積約20mm³。
4. 施加電壓： 從較低的起始電壓開始（或根據預估選擇），對電極施加交流電壓。
5. 觀察與記錄： 持續滴液并觀察試樣。記錄發生失效時的電壓值以及滴液總滴數（或失效時間）。若在某個電壓下50滴液（或規定時間，如約25分鐘）內未失效，則升高電壓（如25V一檔）重復測試。
6. 確定值： 值定義為：在規定的測試條件下，材料經受住50滴電解液而未發生失效的最高電壓值（單位為伏特V）。例如，某材料在225V下通過50滴測試，在250V下少于50滴失效，則其值被認定為225。

四、 結果解讀與應用

• 值高低： 值越高，表明材料抵抗電痕化破壞的能力越強，在潮濕污染環境下長期使用的電氣安全性越好。
• 材料分級： 基于值，IEC標準（如IEC 60664-1）將絕緣材料劃分為不同的耐電痕化等級（如 ≥ 600 為最高級0級，600 > ≥ 400為1級，400 > ≥ 175為2級，175 > ≥ 100為3級， < 100為4級）。不同等級對應不同的電氣間隙和爬電距離設計需求。
• 關鍵應用領域：
  • 高壓/低壓開關設備、配電柜、母線系統。
  • 電機、發電機、變壓器的絕緣部件。
  • 印刷電路板（PCB）基材。
  • 家用及商用電器（尤其帶電機或發熱元件的）。
  • 連接器、接線端子、插座等電氣接插件。
  • 軌道交通車輛電氣設備。
  • 戶外絕緣子、燈具等。

五、 影響測試結果的關鍵因素

• 材料成分與結構： 樹脂基體、填料類型及含量、添加劑（如阻燃劑）、分子結構、結晶度等內在因素起決定性作用。
• 表面狀態： 表面光潔度、清潔度、是否有劃痕或缺陷會影響電解液鋪展和電痕起始。
• 環境溫濕度： 實驗室環境溫濕度需嚴格控制，否則影響電解液蒸發速率和測試結果重復性。
• 測試參數： 滴液間隔、滴液體積、電極壓力、電壓波形、失效判據等必須嚴格符合標準規定。
• 試樣處理： 預處理（如退火）可能影響材料表面性能。

結語

耐電痕化指數（）測試是保障電氣產品長期安全可靠運行的關鍵質量把控環節。它通過模擬嚴酷的污穢潮濕環境，科學量化絕緣材料抵抗表面導電通道形成的能力。理解測試的原理、流程及其結果含義，對于電氣工程師進行絕緣材料選型、產品安全設計、風險評估以及符合國際國內安全標準（如IEC, UL, GB）至關重要。持續關注材料性能的提升，是構筑電氣安全防線的堅實基礎。