漏电起痕(罢谤补肠办颈苍驳):定义、原理与关键信息
漏电起痕(罢谤补肠办颈苍驳)是电气绝缘材料在特定环境条件下,因表面存在的电解液(如湿气、灰尘、污染物形成的导电薄膜)在电场作用下发生电离、局部发热和化学侵蚀,逐步形成导电通路(“电痕")的现象。这种现象会导致绝缘材料的绝缘性能急剧下降,严重时会引发短路、击穿甚至火灾,是评估电气设备(尤其是高压、户外或潮湿环境中使用的设备)绝缘可靠性的核心指标之一。

漏电起痕的本质是绝缘材料表面的 “电化学侵蚀 + 导电通路形成" 过程,区别于材料内部的击穿(电击穿、热击穿),其发生位置仅局限于材料表面。当绝缘材料表面存在微小的导电污染物(如盐雾、粉尘、油污)并吸附湿气形成电解液时,在电场作用下,电解液中的离子会向两极移动,导致局部电流集中、温度升高,进而引发材料表面的氧化、碳化或分解,形成微小的导电斑点。随着时间推移,这些斑点不断扩展、连接,最终形成连续的导电通路(即 “电痕"),导致绝缘失效。
漏电起痕是一个渐进式过程,通常分为 4 个阶段,每个阶段的特征和机理明确:
初始阶段:表面导电薄膜形成绝缘材料表面吸附环境中的湿气、粉尘或污染物(如工业大气中的 SO?、沿海环境的盐雾),形成一层薄薄的导电电解液薄膜。此时材料表面的绝缘电阻下降,但尚未形成明显的导电通路,仅表现为 “表面漏电电流" 增大。
发展阶段:局部电流集中与发热由于材料表面的微观不平整(如划痕、杂质)或污染物分布不均,电解液薄膜的导电性能存在差异,导致电流在局部区域(薄弱点)集中,产生焦耳热。局部温度升高会加速水分蒸发,使该区域的电解液浓度升高、导电性增强,形成 “电流热点"。
侵蚀阶段:电化学反应与材料损伤电流热点的高温和电场作用,会引发电解液与绝缘材料表面的电化学反应(如聚合物材料的氧化、碳化,陶瓷材料的离子迁移)。例如,塑料表面的有机分子在高温下会分解生成导电的碳化物,陶瓷表面的金属氧化物可能被电解溶解,形成微小的导电斑点。
成熟阶段:导电通路(电痕)形成随着电化学侵蚀的持续,表面的导电斑点不断扩展、连接,最终形成跨越电极的连续导电通路(“电痕")。此时材料的表面绝缘电阻急剧降低水平,可能引发持续的电弧放电,进一步加剧材料的烧毁和破坏,最终导致设备故障。
漏电起痕的发生和发展受材料特性、环境条件、电气参数等多方面因素影响,核心因素如下:
材料的化学组成和表面特性是决定其抗漏电起痕能力的核心,主要指标为相比漏电起痕指数(CTI,Comparative Tracking Index)&苍产蝉辫;和耐漏电起痕指数(PTI,Proof Tracking Index)(详见 “四、核心评估标准")。
环境是促使漏电起痕发生的 “催化剂",核心影响因素包括:
湿度:相对湿度>60% 时,材料表面易吸附湿气形成电解液,是漏电起痕的必要条件;高湿环境(如雨季、户外露天设备)会显著加速起痕过程。
污染物:空气中的粉尘(尤其是含碳、金属离子的粉尘)、盐雾(沿海地区)、工业废气(如 SO?、NOx)等,会在材料表面形成导电薄膜,降低表面绝缘电阻,诱发电流集中。
温度:环境温度升高会加速电解液的离子迁移速度,同时降低材料的热稳定性,使电化学侵蚀更易发生(如高温车间的电气设备)。
施加在绝缘材料上的电气条件直接影响起痕的速率和程度:
电压等级:电压越高,材料表面的电场强度越大,电解液中离子的迁移速度越快,电流集中和发热效应越显着,起痕风险越高(高压设备比低压设备更易发生起痕)。
电压类型:交流电压比直流电压更易引发漏电起痕 —— 交流电压的极性周期性变化,会加剧电解液中离子的往复迁移,加速表面侵蚀;而直流电压下离子迁移方向固定,起痕速率相对较慢。
电流密度:局部电流密度过大(如电极边缘、材料表面缺陷处),会产生更高的焦耳热,加速材料的碳化和导电斑点形成,是起痕的 “触发点"。
为量化材料的抗漏电起痕能力,国际上普遍采用IEC 60112(国际电工委员会标准) 或其等效标准(如美国 UL 746A、中国 GB/T 4207),核心指标和测试方法如下:
相比漏电起痕指数(颁罢滨)指在规定测试条件下(23℃、50% 相对湿度,使用 0.1% 氯化铵溶液作为电解液),材料表面未形成导电通路(电痕)的
最高电压值(单位:V)。CTI 是划分材料抗痕等级的核心依据,通常分为 3 级:
CTI ≥ 600V:0 级(高抗痕性,适用于高压、高湿环境,如户外绝缘子、高压开关);
400V ≤ CTI < 600V:1 级(中抗痕性,适用于一般工业环境,如电机外壳、电器接线端子);
100V ≤ CTI < 400V:2 级(低抗痕性,仅适用于干燥、洁净环境,如室内低压电器)。
耐漏电起痕指数(笔罢滨)指在规定测试条件下,材料在特定电压下(通常为 CTI 的 80%)经受 50 滴电解液滴落,
未发生漏电起痕或击穿的电压值。PTI 更贴近实际使用场景,用于验证材料在长期使用中的抗痕可靠性。
测试装置包括一对平行电极(通常为黄铜材质,间距 4mm)、电解液滴液系统(0.1% 氯化铵溶液,每滴 0.05mL,滴速 30 滴 / 分钟)和电流监测仪。测试步骤如下:
将试样(厚度≥3尘尘,表面平整)固定在电极之间,施加规定电压;
向电极间的材料表面滴落电解液,同时监测表面漏电电流;
若电流持续≥0.5A 且时间超过 2 秒(形成稳定导电通路),判定为 “起痕失效";
通过逐步升高电压,找到材料未失效的最高电压,即为 CTI;若在某一电压下 50 滴后仍未失效,即为 PTI。
漏电起痕广泛存在于需要高绝缘可靠性的电气设备中,针对性防护是保障设备安全的关键。
户外电气设备:绝缘子、高压开关柜、光伏逆变器(暴露于雨、雪、盐雾、粉尘中);
工业环境设备:化工车间的电机、冶金设备的电气控制柜(高湿、腐蚀性气体);
车载电气系统:新能源汽车的电池包绝缘件、高压线束接头(振动 + 潮湿 + 温度波动);
电子元器件:PCB 电路板(表面残留助焊剂、粉尘,易形成电解液)。
漏电起痕是绝缘材料表面在 “电解液 + 电场" 共同作用下的渐进式失效过程,其风险高低取决于材料抗痕性(CTI/PTI)、环境条件(湿度、污染物)和电气参数(电压、电流)。通过选用高抗痕材料、优化结构设计、控制使用环境等措施,可有效抑制漏电起痕的发生,保障电气设备的长期安全运行。在电气设备选型(尤其是户外、高湿、高压场景)中,材料的 CTI/PTI 指标是必须重点关注的核心性能参数。