家用和類似用途固定式電氣裝置開關(guān)絕緣材料的耐非正常熱、耐燃和漏電起痕檢測

引言
家用和類似用途固定式電氣裝置的開關(guān)，其絕緣材料的性能直接關(guān)系到用電安全和產(chǎn)品的長期可靠性。在特定故障條件下，如過載、接觸不良或環(huán)境污染，絕緣材料可能面臨高溫、明火或表面導(dǎo)電的風(fēng)險。因此，對其耐非正常熱、耐燃和抗漏電起痕能力的評估，是產(chǎn)品安全認(rèn)證和質(zhì)量控制的核心環(huán)節(jié)。

一、 檢測項(xiàng)目

1. 耐非正常熱
   該項(xiàng)目主要評估絕緣材料在短期經(jīng)受過高溫度（非正常工作條件下可能出現(xiàn)的溫度）時，其物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。目的是驗(yàn)證材料是否會在高溫下過度變形、分解或釋放有害物質(zhì)，從而引發(fā)電氣短路、機(jī)械故障或火災(zāi)。

   • 球壓試驗(yàn)：這是最具代表性的耐非正常熱測試。將一個規(guī)定壓力（如20N）的鋼球，壓在處于高溫環(huán)境（通常比材料在正常工作時測得的溫升高75K以上，或至少125℃）的試樣表面上。經(jīng)過規(guī)定時間（通常為1小時）后，移除鋼球并冷卻試樣，測量其壓痕直徑。直徑不得超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值（如2.0mm），以證明材料在異常過熱時具有足夠的抗軟化能力。

2. 耐燃
   該項(xiàng)目評估絕緣材料在接觸火源后的燃燒行為，旨在確保材料不易被點(diǎn)燃，或在火源移除后能迅速自熄，從而限制火焰的蔓延。

   • 灼熱絲試驗(yàn)：模擬由于故障電流或過熱部件（如灼熱的電阻絲）所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。將規(guī)定材質(zhì)和尺寸的鎳鉻絲環(huán)（灼熱絲）加熱到特定溫度（如550℃、650℃、750℃、850℃或960℃，根據(jù)產(chǎn)品潛在的熱危險程度選擇），并以規(guī)定壓力接觸試樣規(guī)定時間（如30秒）。觀察并記錄試驗(yàn)期間試樣的起燃時間、火焰熄滅時間以及是否點(diǎn)燃下方的鋪底層。根據(jù)試樣和鋪底層的燃燒情況判定合格等級（如GWIT灼熱絲起燃溫度指數(shù)和GWFI灼熱絲可燃性指數(shù)）。

   • 針焰試驗(yàn)：模擬設(shè)備內(nèi)部因故障條件可能產(chǎn)生的小火焰對絕緣部件的影響。使用特定規(guī)格的燃燒器產(chǎn)生規(guī)定高度（如12mm±1mm）的試驗(yàn)火焰，將火焰施加于試樣表面或其邊緣規(guī)定時間（如5s、10s、30s）。移除火焰后，記錄試樣的有焰燃燒時間和灼熱燃燒時間，并檢查燃燒滴落物是否引燃下方的絹紙或松木板。要求燃燒時間在限值內(nèi)且未引燃鋪底層。

3. 漏電起痕
   該項(xiàng)目評估絕緣材料表面在電場和電解液聯(lián)合作用下，其抗表面局部放電形成導(dǎo)電通路的能力。在潮濕、污穢的環(huán)境中，污染物在絕緣材料表面形成電解液膜，在電場作用下可能產(chǎn)生干區(qū)并引發(fā)局部電弧，最終導(dǎo)致材料碳化形成導(dǎo)電通道（漏電起痕），引發(fā)短路、火災(zāi)或電擊風(fēng)險。

   • 相比漏電起痕指數(shù)（CTI）測定：在絕緣材料試樣表面上放置兩個規(guī)定形狀的鉑金電極，并在電極間施加一定電壓（如100V至600V）。以恒定速率在電極間滴加特定濃度的氯化銨電解液。通過逐步降低電壓進(jìn)行測試，找到在滴完規(guī)定液滴數(shù)（通常為50滴）前，試樣表面未發(fā)生破壞（形成漏電痕跡并引起電流超過規(guī)定值）的最高電壓值。此電壓值即為CTI，它表征了材料抵抗漏電起痕的能力，CTI值越高，耐漏電起痕性能越好。

   • 耐漏電起痕指數(shù)（PTI）測定：在規(guī)定的試驗(yàn)電壓下（根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求），對試樣進(jìn)行規(guī)定液滴數(shù)（如50滴）的電解液滴加，檢查試樣是否在試驗(yàn)期間發(fā)生破壞。這是一種“通過/不通過”的驗(yàn)證性測試。

二、 檢測范圍
本系列檢測主要適用于制造家用和類似用途固定式電氣裝置開關(guān)所使用的絕緣材料及其制成的部件。典型樣品包括：

• 開關(guān)底座與蓋板：承載載流部件和操作機(jī)構(gòu)的主體絕緣結(jié)構(gòu)。

• 操作件（如按鈕、翹板）：用戶直接操作的部分，通常由絕緣材料制成。

• 接線端子絕緣部分：固定和隔離導(dǎo)線的部件。

• 內(nèi)部絕緣隔板與支架：用于隔離不同極性帶電部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

• 材料試樣：從開關(guān)上截取或使用與開關(guān)部件相同配方和工藝制成的標(biāo)準(zhǔn)尺寸樣品。

三、 標(biāo)準(zhǔn)方法
檢測活動嚴(yán)格遵循國內(nèi)外權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以確保結(jié)果的一致性和可比性。

• 國際標(biāo)準(zhǔn)：

  • IEC 60695-2-10 至 IEC 60695-2-13：關(guān)于灼熱絲試驗(yàn)的基本和成火焰試驗(yàn)方法及指南。

  • IEC 60695-11-2：關(guān)于針焰試驗(yàn)方法。

  • IEC 60695-11-10 和 IEC 60695-11-20：關(guān)于灼熱絲/熱絲基本試驗(yàn)方法和灼熱絲裝置與通用試驗(yàn)程序。

  • IEC 60112：確定固體絕緣材料相比漏電起痕指數(shù)和耐漏電起痕指數(shù)的試驗(yàn)方法。

• 國家標(biāo)準(zhǔn)：

  • GB/T 5169.10 ~ GB/T 5169.13：對應(yīng)IEC 60695-2系列的灼熱絲試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

  • GB/T 5169.5：對應(yīng)IEC 60695-11-2的針焰試驗(yàn)方法。

  • GB/T 5169.11 和 GB/T 5169.21：對應(yīng)IEC 60695-11-10和IEC 60695-11-20。

  • GB/T 4207：對應(yīng)IEC 60112的固體絕緣材料在潮濕條件下相比漏電起痕指數(shù)和耐漏電起痕指數(shù)的測定方法。

  • 產(chǎn)品基礎(chǔ)安全標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 16915.1《家用和類似用途固定式電氣裝置的開關(guān) 第1部分：通用要求》中，明確引用了上述測試方法作為對絕緣材料的強(qiáng)制性安全檢驗(yàn)項(xiàng)目。

四、 檢測儀器

1. 球壓試驗(yàn)裝置

   • 功能：主要由恒溫箱（或加熱箱）、加載裝置（保證20N±0.2N的力）、硬質(zhì)鋼球（直徑5mm）、支撐平臺和測量顯微鏡組成。用于將試樣和加載裝置置于規(guī)定高溫環(huán)境中，持續(xù)施壓后，精確測量壓痕直徑。

2. 灼熱絲試驗(yàn)儀

   • 功能：核心部件為可精確控制溫度的灼熱絲環(huán)及其加熱系統(tǒng)。儀器還包括試樣夾持裝置、施加規(guī)定壓力（如1.0N±0.2N）的機(jī)械運(yùn)動機(jī)構(gòu)、測量灼熱絲溫度的熱電偶系統(tǒng)、以及用于觀察計(jì)時和判斷起燃的計(jì)時器與火焰探測裝置。部分設(shè)備配備鋪底層支架和排氣系統(tǒng)。

3. 針焰試驗(yàn)儀

   • 功能：包括產(chǎn)生特定火焰的燃燒器、可控制火焰施加時間和位置的機(jī)械系統(tǒng)、試樣夾持裝置、以及用于測量火焰施加時間和試樣燃燒后火焰熄滅時間的計(jì)時器。試驗(yàn)箱體通常具備觀察窗和安全排風(fēng)功能。

4. 漏電起痕試驗(yàn)儀

   • 功能：核心部分為可提供25V至600V連續(xù)可調(diào)交流電源的電源系統(tǒng)。儀器配備兩個鉑金電極及其夾持裝置、電解液儲存與滴液裝置（能確保液滴大小和滴液間隔時間精確可控）、以及電流監(jiān)測與故障判斷電路（當(dāng)回路電流因起痕而超過設(shè)定值時，能自動切斷電源并報警）。試驗(yàn)通常在密閉的通風(fēng)柜中進(jìn)行，以排出試驗(yàn)過程中可能產(chǎn)生的有害氣體。

結(jié)論
對家用和類似用途固定式電氣裝置開關(guān)的絕緣材料進(jìn)行系統(tǒng)的耐非正常熱、耐燃和漏電起痕檢測，是評估其潛在火災(zāi)風(fēng)險和電氣安全性能不可或缺的步驟。通過嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)化的測試方法，使用精密的檢測儀器，可以科學(xué)地量化材料的這些關(guān)鍵特性，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)改進(jìn)、安全認(rèn)證和市場準(zhǔn)入提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)依據(jù)，最終保障終端用戶的財產(chǎn)與人身安全。