耐電弧試驗(yàn)儀分析高分子材料炭化程度和導(dǎo)電性能變化

一道高壓電弧落下，絕緣材料表面從完好無損到形成碳化通路的過程，揭示了材料安全性能的關(guān)鍵密碼。

在電氣設(shè)備日益高壓化、智能化的今天，高分子絕緣材料的安全可靠性成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。當(dāng)高壓電弧侵襲材料表面時(shí)，會發(fā)生怎樣的變化？材料又是如何從絕緣狀態(tài)逐步碳化并喪失絕緣性能？

北京華測試驗(yàn)儀器有限公司推出的耐電弧試驗(yàn)儀，正是解開這一謎題的關(guān)鍵設(shè)備，為絕緣材料的研發(fā)和質(zhì)量控制提供了科學(xué)準(zhǔn)確的評估手段。

01 電弧侵蝕，絕緣材料面臨的隱形威脅

在現(xiàn)代電氣系統(tǒng)中，從新能源汽車高壓平臺到電網(wǎng)的智能斷路器，絕緣材料時(shí)刻面臨著電弧侵蝕的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

當(dāng)設(shè)備啟閉或線路故障時(shí)，電極間空氣被擊穿形成電弧，溫度可達(dá)數(shù)千攝氏度。這種持續(xù)的電弧作用會導(dǎo)致高分子材料表面發(fā)生復(fù)雜的熱化學(xué)變化：分子鏈斷裂、有機(jī)成分分解、碳?xì)浠衔锩摎涮蓟K形成導(dǎo)電碳層。

這一過程的嚴(yán)重后果是材料的絕緣性能不可逆地下降。據(jù)行業(yè)研究，當(dāng)材料炭化層電阻降至10?Ω·cm以下時(shí)，就可能引發(fā)設(shè)備局部放電或短路故障，存在嚴(yán)重安全隱患。面對這一挑戰(zhàn)，如何精確評估材料的耐電弧性能，成為電氣設(shè)備制造商和材料研發(fā)機(jī)構(gòu)急需解決的關(guān)鍵問題。

02 核心技術(shù)，炭化過程精確解析原理

華測儀器耐電弧試驗(yàn)儀通過高壓小電流模擬技術(shù)，精確還原了材料在實(shí)際工況中遭受的電弧侵蝕環(huán)境，為分析炭化程度和導(dǎo)電性能變化提供了科學(xué)手段。

精準(zhǔn)的電弧模擬系統(tǒng)

設(shè)備核心采用兩鎢棒電極結(jié)構(gòu)，能夠在試樣表面間隙或連續(xù)施加高達(dá)12500V電壓和10-40mA工頻電弧電流。這種設(shè)計(jì)可精確模擬從間歇性飛弧到連續(xù)性電弧的惡劣工況。

炭化程度的多維度分析

在電弧作用下，材料表面經(jīng)歷從初始分解到全部碳化的全過程。試驗(yàn)儀通過以下方式實(shí)現(xiàn)炭化程度精確分析：

視覺觀察系統(tǒng)記錄電弧灼燒軌跡的顏色、寬度及連續(xù)性變化，炭化區(qū)域越寬、顏色越深，表明材料抗熱分解能力越弱。

導(dǎo)電性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測

材料在電弧作用下的導(dǎo)電性能變化是絕緣失效的直接指標(biāo)。該設(shè)備通過四探針法測量炭化路徑兩端的表面電阻和體積電阻：

- 表面電阻：**R?=ρ?×L/W**（ρ?為表面電阻率）

- 體積電阻：**R?=ρ?×h/A**（h為炭化層厚度，A為電極面積）

當(dāng)炭化層電阻從初始的1012Ω迅速降至10?Ω以下，表明材料已形成連續(xù)導(dǎo)電通路，絕緣性能全部喪失。

03 技術(shù)創(chuàng)新，華測儀器的硬核實(shí)力

華測耐電弧試驗(yàn)儀集成了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，確保測試數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，成為行業(yè)認(rèn)可的測試解決方案。

多級循環(huán)采集技術(shù)

華測自主開發(fā)的多級循環(huán)電壓采集方式，全改變了傳統(tǒng)電弧試驗(yàn)中手動(dòng)采集易受干擾的狀況，大幅提升電壓及電流采集精度。

抗干擾突破

針對10-40mA測試電流下電磁干擾影響精度的問題，創(chuàng)新應(yīng)用低通濾波監(jiān)測技術(shù)，有效抑制干擾，確保通訊穩(wěn)定和測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

多重安全防護(hù)

配置TVS高壓防護(hù)系統(tǒng)，具有過壓、過流、短路三重防護(hù)機(jī)制，有效保障試驗(yàn)人員及設(shè)備安全。

標(biāo)準(zhǔn)化測試

設(shè)備支持GB/T 1411-2002、ASTM D495、IEC 61621等國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，滿足不同地區(qū)的認(rèn)證需求。為電氣產(chǎn)品進(jìn)入市場提供標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性保障。

2025年1月，華測儀器耐電弧試驗(yàn)儀榮登yangshi新聞，在中國西部科技創(chuàng)新港“科創(chuàng)月”活動(dòng)中作為代表性科技成果展出，展示了其在電氣絕緣材料測試領(lǐng)域的先進(jìn)性能。

華測耐電弧試驗(yàn)儀憑借其精確測試性能和標(biāo)準(zhǔn)化操作流程，已成為多個(gè)領(lǐng)域不可少的質(zhì)量控制工具。在未來，當(dāng)您看到一臺新能源汽車安靜駛過，或一座變電站穩(wěn)定運(yùn)行，或許其中就有經(jīng)過華測耐電弧試驗(yàn)儀嚴(yán)格驗(yàn)證的絕緣材料，在看不見的地方守護(hù)著電氣安全。