IEC 61621: 干态固体绝缘材料 —— 耐漏电起痕试验方法

IEC 61621是规定干态固体绝缘材料在电应力作用下耐漏电起痕性能评估方法的国际标准。漏电起痕是一种渐进的表面降解现象，由于电应力和表面污染的共同作用，在绝缘材料表面上形成导电的碳化路径。这种降解机制是开关设备、电机绕组、PCB组件和高压套管等电气设备在污染或潮湿环境中运行时绝缘故障的主要原因。按照IEC 61621理解和鉴定绝缘材料的耐漏电起痕性能，对于确保在苛刻服役条件下的长期可靠性至关重要。

一、试验原理与设备

IEC 61621试验方法（也称为粉尘和雾或斜面漏电起痕试验）通过在试验样品暴露于导电污染物时施加受控的电应力来评估耐漏电起痕性能。试样通常是尺寸为120 mm × 50 mm × 6 mm的绝缘材料平板，与水平面成45度角倾斜安装。两个电极——一个不锈钢上电极和一个下电极——安装在试样表面，间距为30 mm。

液体污染物由含0.1%氯化铵（NH₄Cl）和0.02%湿润剂（通常为Triton X-100）的去离子水组成，以0.15 mL/min的受控流速沿倾斜试样表面流下。在电极间施加2.5 kV至6 kV（取决于材料等级）的试验电压，并监测漏电流。污染物在表面形成导电膜，引发漏电流，最终——在耐漏电起痕性能差的材料中——形成使表面碳化的干带电弧。

关键的试验标准是失效时间——定义为漏电流超过60 mA且持续2秒以上的时刻，或在电极间形成至少25 mm连续漏电起痕路径的时刻。在每个电压水平下对多个试样（通常5个）重复试验，结果用于确定材料的耐漏电起痕等级分类。

二、耐漏电起痕等级分类

IEC 61621根据标准试验中的性能将固体绝缘材料分为多个耐漏电起痕类别。分类由材料在规定持续时间内（筛选试验通常为1小时，鉴定试验通常为6小时）不发生失效的耐受电压决定。下表总结了分类系统。

材料的耐漏电起痕性能受其化学成分和填料含量的强烈影响。无机填料如三水合氧化铝（ATH）、二氧化硅、碳酸钙和氢氧化镁通过作为防止局部碳化的散热器，显著改善耐漏电起痕性能。具有高芳香族含量的有机材料（如酚醛树脂）比脂肪族聚合物更容易形成碳化路径。

三、影响漏电起痕性能的因素与工程意义

除了基础材料配方外，还有几个因素影响实际应用中的耐漏电起痕性能。理解这些因素对于材料选择和设备设计都至关重要：

表面粗糙度： 光滑表面往往使污染物薄膜均匀干燥，减少局部干带电弧的可能性。但非常光滑的表面也可能降低污染物层的附着力，导致不同的失效机制。标准规定试样的表面光洁度应为0.8 μm Ra或更佳。

吸湿性： 吸湿性材料（如未填充的尼龙和一些聚氨酯）从环境中吸收水分，可能塑化表面区域，使其耐漏电起痕性能降低多达两个等级。这是在没有保形涂层保护的设备在潮湿环境中运行时的关键考虑因素。

温度： 升高的工作温度可能通过增加污染物干燥速率和促进聚合物基体的热降解来加速漏电起痕。标准试验在室温（23°C ± 2°C）下进行，但用于高温应用（例如额定H级180°C的电机绕组）的材料在工作温度下可能表现出降低的耐漏电起痕性能。

污染物化学性质： 标准污染物（NH₄Cl溶液）代表中等导电性的污染条件。在实际应用中，盐雾（沿海环境）、水泥粉尘（工业环境）或化学蒸气等污染物可能更具侵蚀性。对于预期用于严重污染环境的设备，建议使用特定场地的污染物进行额外测试。

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