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  应用于电机、电器和家用电器等行业的电工用塑料、树脂胶和绝缘漆等在允许电压下不导电的材料的耐电弧性能评定一般适用于固体在允许电压下不导电的材料如：塑料、薄膜、树脂、云母、陶瓷、玻璃、绝缘油、绝缘漆、纸板等介质的耐电弧性能测试

  在电机、变压器、开关电器与家用电器的制造环节里，绝缘漆是一类用量不大却位置关键的辅助材料。它以浸渍或涂覆的方式附着在绕组、线圈、铁芯与线路板表面，固化之后形成一层薄而连续的涂层，把导电部件彼此隔开，同时把潮气、粉尘与腐蚀性气氛挡在外面。设备长期通电运行时，涂层表面难免遇到局部电场集中；在污染、受潮或存在微小气隙的条件下，表面也许会出现一种持续而集中的放电现象，这就是电弧。

  电弧的单位体积内的包含的能量很高，落点局部温度可达数千摄氏度。对金属材料而言，这或许只是一处烧蚀点；对有机绝缘涂层而言，则意味着一连串不可逆变化——树脂受热分解、析出碳质残留、表面逐渐变黑变脆。随着放电反复进行，碳化区域沿表面连成通路，涂层的绝缘能力就此丧失，整台设备可能因为这一小段通路而出现漏电、短路乃至起火。

  正因如此，绝缘漆在出厂检验与选型比价时，除了看介电强度、体积电阻率这些常规电学指标，还要看它在电弧作用下的耐受能力。耐电弧性能回答的是这片涂层在表面反复起弧的条件下能撑多久，它以时间计，比单纯测一次击穿电压多了一层耐久的含义。本篇以 BDH-20KV 型耐电弧试验仪为对象，围绕固体绝缘漆这一类材料，说明它的测量原理、程序安排、设备构成与使用要点。

  绝缘漆是一类成膜材料，通常由成膜树脂、溶剂、固化剂以及少量填料与助剂配成。按用途分，常见的有浸渍漆、覆盖漆、漆包线漆以及印制板用的三防漆；按树脂体系分，则有环氧、聚酯、有机硅、聚氨酯、丙烯酸几大类。施工时它呈液态，经浸渍、刷涂或喷涂附着在工件上，再通过加热或常温固化转为固态薄层，厚度可从几微米到数百微米。

  涂层的电性能底色，主要由三个因素决定。其一是树脂本体的分子结构，极性基团多、吸水倾向强的体系，在受潮后电性能下降更明显；其二是固化交联密度，交联充分、网络致密的涂层，分子链段不易运动，耐热分解能力通常更好；其三是填料与助剂的种类与含量，有的填料能提高耐热与导热能力，有的则有几率会成为杂质通道。含芳香环比例高、或引入硅、氮等元素的结构，往往在高温下更不容易断链。

  耐电弧试验之所以对绝缘漆单独有意义，就在于它考核的正是表面在高温放电下抵抗分解与碳化的能力，而这恰好与上述结构因素直接相关。同一类树脂换一个固化体系，或改变填料配比，介电强度可能看不出明显差别，耐电弧时间却会有可察觉的变化。

  初次接触这类检测的人容易把几个名词混在一起，实际它们指向不同的失效环境。

  耐电弧：在干燥、清洁的试样表面，由两根电极之间施加高压小电流电弧，按规定的间歇与连续程序反复放电，考核材料表面抗分解、抗碳化的能力。全程不引入污染液。

  耐电痕化、耐漏电起痕：试样表面滴加污染液，在液体与电场共同作用下形成局部干带与放电，考核材料在湿态与污染条件下的耐受能力，常见的是斜面滴液法。

  体积击穿：电压穿过试样厚度方向，考核材料整体被击穿时的电气强度，与表面状态的关系较小。

  三者不能互相替代。一片绝缘漆可能在击穿试验中表现良好，却在电弧反复作用下较快碳化；也可能耐电弧时间非常长，但在污染液滴淋条件下早早形成爬电通道。选材时要把这几项放在一起看，才能覆盖实际使用中可能遇到的多种工况。

  按照所执行标准的定义，材料在下列任一种情况下即判为失效：试样内部形成导电通道；电弧引燃材料，且在电弧被切断之后仍继续燃烧；电弧熄灭且无法重新点燃。从试验启动到判定失效所经过的总秒数，即为该材料的耐电弧时间。

  具体到绝缘漆这类有机涂层，失效现象多见于几种形态。高电压、小电流的电弧以数千摄氏度的局部高温作用于表面，涂层受热分解、析出碳质，两电极之间逐渐生成一条黑色导电通道，电弧顺着这条通道持续导通，试验随即终止，这是有机高分子涂层中较为常见的一种。另一种是材料直接被引燃，表面看不出明显的碳化痕迹便已失效。还有一类是电极间生成细线状的导电爬电痕迹，逐步延伸并接通。对含云母、陶瓷一类无机填料的涂层，受热后也许会出现白炽发光而导电的现象，冷却之后绝缘性能部分恢复，其判定逻辑与碳化通道不同。

  理解这些形态，有助于在试验过程中观察试样表面变化，并在数据出现异常时判断是材料本身的问题，还是试样制备与装夹引入了干扰。

  这类试验并不是一上来就加高压，而是把严酷程度分成若干段，从间歇起弧逐步过渡到连续起弧，电弧电流从 10mA 逐级提升到 40mA。每一段持续 60 秒，累计时间依次递增。设备按程序自动切换，操作者不需要手工调档。资料给出的程序如下：

  过程 10：弧电流 10mA，通断时间 导通，维持的时间 60 秒，试验所经时间 240 秒

  过程 20：弧电流 20mA，通断时间 导通，维持的时间 60 秒，试验所经时间 300 秒

  过程 30：弧电流 30mA，通断时间 导通，维持的时间 60 秒，试验所经时间 360 秒

  过程 40：弧电流 40mA，通断时间 导通，维持的时间 60 秒，试验所经时间 420 秒

  程序的用意，在于让材料先经历较温和的反复冲击，再逐步面对更强的连续放电。若试样在前两段就出现碳化通道，说明它在较弱应力下已不足胜任；若经历到后段仍能维持绝缘，则其耐电弧时间能记为大于 420 秒。因为是逐级加严，同一材料重复试验时的离散度相对可控，试验结果也便于不同批次之间横向比对。

  资料载明，本机适合 GB1411-2002《固体电工在允许电压下不导电的材料高压小电流间歇耐电弧试验方法》、IPC650、IEC 61621、ASTMD495 标准，并适合 JEC 149、UL 746A 等试验方法。其中 GB/T 1411-2002 为国内通用的方法标准，等同采用 IEC 61621:1997，其现行完整名称为《固体电工在允许电压下不导电的材料 耐高电压、小电流电弧放电的试验》。

  需要留意的是，各标准在电弧通断时序上存在差别。国际电工委员会体系与国内标准采用分段缩短间歇时间的方式，首段为短时间导通、长时间断开；美标 ASTM D495 的首段通断比例与之不同，其余程序段大体相近。因此，做报告或做检测之前要先明确执行哪一套标准，不同体系的时序不能混用，否则所得结果之间不具备可比性。

  此外，这类试验对热固性材料的重复性通常可接受，而对热塑性材料，因试样受热易软化变形，各实验室之间的偏差可能较大，标准本身也不推荐直接以本方法评价热塑性材料。绝缘漆固化后属热固性涂层，适用条件较为贴合。

  其一是高压发生部分。由一台 2 万伏高压发生器承担升压任务，把输入的交流 220V 升到 0 至 20KV 可调的高压输出，为两极之间的电弧提供能量。

  其二是调压与控制部分。试验电压连续可调，操作者按规定要求在触摸屏上设定，设备据此稳定输出，控制误差按技术方面的要求加以限制。

  其三是电极部分。配有不锈钢板状电极与钨钢电极两套，用以适配不同试样与不同标准的电极规定；电极间距可调，压力由电极自重与配置角共同形成。

  其四是程序逻辑部分。试验的间歇与连续时序、电流档位切换、计时启停，均由设备内部按标准内置，操作者不必逐步手动干预。

  其五是采集与显示部分。试验过程中的电压、电流与时间状态实时采集并显示，便于在线观察曲线与异常。

  其六是安全防护部分。高压回路设有超压、过流、短路保护，试验箱门开启时切断高压，软件层面另设误操作防护。

  安全保护措施：（1）超压保护（2）过流保护（3）短路保护（4）安全门开启保护（5）软件误操作保护

  主要配置为：试验主机一台；2 万伏高压发生器一台；试验电极两套；放电棒一只（树脂式）；产品使用说明书一份；合格证一份。

  在耐电弧试验中，电极是影响结果重复性的核心部件之一。标准对电极的材质、直径、间距、配置角与压力都有明确规定。资料给出的电极配置包含两套：一套为钨钢电极，尺寸为 ￠2.4mm×70mm；一套为不锈钢板状电极，尺寸为 25.4mm×12.7mm×0.15mm，用以适配不同试样与不同标准的电极规定。电极配置角为 110 度，电极重量 50G，电极距离 6.35±0.1mm 并可调。

  材料上之所以倾向钨，是因为钨的熔点高、耐电弧烧蚀，多次放电之后变形量小，能够保持电弧形态的稳定。若电极材质偏软或熔点偏低，几轮试验之后端部就会熔蚀变形，电弧落点随之改变，前后两次试验的条件便不再一致。

  装夹时还有两点需要留意。一是间距必须按 6.35±0.1mm 复测，两侧对称，避免一边近一边远；二是电极与试样表面接触的压力要控制在 0.5±0.05N，压力偏大会压伤涂层、改变表面状态，压力偏小则接触不良、起弧不稳。这一些细节看似琐碎，却是前后数据能否对得上的前提。

  高压部分把交流 220V 升到 0 至 20KV，电器容量 2 KVA。输出电压连续可调，控制误差优于 2％，电弧通断时间误差小于 5ms。后一个指标反映的是时序控制的精细程度——间歇段里通与断的切换如果偏差过大，实际输入的能量就会偏离标准设定，材料的碳化进度也随之改变。

  电流一侧由设备按程序分档给出，10MA、20MA、30MA、40MA 可选。控制精度优于±10%，测试精度优于±1.5%，前者说明设备把电流维持在设定值附近的能力，后者说明测量环节本身引入的偏差。电弧燃烧时负载阻抗会随材料表面状态变化而波动，回路需要及时作出调整，才能让每一段的应力条件保持一致。

  设备采用触摸屏作为人机交互界面，试验电压的设定与调节、程序段的启动与停止、当前阶段与累计时间的显示，都在屏幕上完成。相较早期的旋钮调压加指针读数，触屏化之后操作者的工作重心从手动操作转为设定参数、观察状态、处理异常。

  自动化程序的价值在于把标准里那些繁琐的时序要求交给设备执行。间歇段的通断比例、连续段的电流切换、每一段 60 秒的计时、失效瞬间的停止与记录，都由内部逻辑按预设完成。这样做既减少了人为操作带来的时间偏差，也让试验条件在同一台设备上长期保持一致，便于不同批次的数据累积与比较。

  耐电弧试验在 20KV 高压下进行，安全设计属于设备的基本配置。资料列出的保护措施包括五项：超压保护、过流保护、短路保护、安全门开启保护、软件误操作保护。前两项针对高压回路的异常状态，短路保护应对电极间意外导通，安全门保护确保箱门打开时高压被切断，软件误操作保护则在参数设定或流程操作出现冲突时给出拦截。

  实际操作中还有几条需要自觉遵守：接线与调整电极必须在断电状态下进行，试验中不得打开箱门；试验结束后应先用放电棒对高压回路与试样就近放电，待确认无残压再行取件；电弧灼烧会产生少量分解气体，试验场所应保持通风。设备保护是底线，操作规范是另一条底线，两者不能互相替代。

  其一是准备。确认电源为交流 220V，接地可靠，设备自检与通讯状态正常。

  其二是试样制备。按所执行标准裁取试样，表面清洁平整，去除油污、粉尘与指印；必要时按规定进行状态调节，使试样温湿度趋于平衡。

  其三是装夹。按标准选定电极，复测电极间距至 6.35±0.1mm，确认电极配置角与压力符合标准要求，试样放置平稳。

  其四是参数设定。在触摸屏上设定试验电压等参数，确认所选试验方式为间歇电弧与连续电弧的组合程序。

  其五是启动。关闭箱门并确认安全连锁到位，启动程序，设备按段升压并起弧，计时同步开始。

  其六是观察。试验过程中留意试样表面变化与显示曲线，判断出没出现碳化、燃烧或爬电迹象。

  其七是判定与终止。当材料内形成导电通道、或被引燃且切断电弧后继续燃烧时，判为失效，设备停止计时并记录时长。

  其八是记录。登记试样信息、环境条件、程序段与失效时间，必要时保存曲线数据。

  其十是清理与归位。清理箱内残留物，电极按周期检查与打磨，设备恢复初始状态。

  其一，电极状态。端部熔蚀、表面氧化或有残留碳化层，都会改变电弧形态，电极应按周期检查与修整。

  其二，电极间距与压力。间距偏差超出 6.35±0.1mm 的范围，或压力偏离 0.5±0.05N，电场分布与接触状态随之改变。

  其三，试样表面状态。灰尘、指印、脱模剂残留与划痕都有几率会成为起弧的起点，使失效提前。

  其四，试样含湿量。吸湿后的涂层电性能下降，耐电弧时间可能缩短，故试验前的状态调节不宜省略。

  其五，试样厚度。涂层厚薄影响热传导与碳化通道形成的难易，应按规定厚度选取。

  其六，环境条件。温度与相对湿度对空气电离与表面状态均有影响，宜在受控环境内完成。

  其七，程序选择。间歇与连续的时序、电流档位需与所执行标准一致，不同体系的时序不可混用。

  其八，判读标准。失效的判定既看电信号的变化，也看表面的燃烧与碳化迹象，判读经验不足容易把可恢复现象误判为失效，或反之。

  设备日常维护可在几处着力。电极是消耗性部件，每次试验后应检查端部是否有熔蚀、氧化与附着物，必要时按规定的角度与尺寸修整；箱体内壁与托板上的碳化残留应及时清除，避免影响后续试验的观察与清洁度；间距调节机构与电极夹持部位保持洁净，紧固件按周期检查；触摸屏与箱门玻璃用软布擦拭，不使用腐蚀性溶剂；高压回路与接地端按周期检查连接可不可靠；长期停用时注意防潮，再次启用前先做一次空载升压确认；按法规与实验室制度安排计量检定或校准，并保留记录。

  绝缘漆与三防漆：电机绕组浸渍漆、印制板防护涂层在高压下的表面耐受能力核查。

  其一是程序控制的自动化程度持续提高，时序与电流切换全部内置，操作者只需设定参数并在异常时介入。

  其二是采集与记录能力的增强，电压、电流曲线与失效时间可完整保存，便于复盘与追溯。

  其三是安全设计的系统化，短路、过流、超压与门联锁等多重保护慢慢的变成为标配，并对残压释放作出安排。

  其四是排气与净化需求的提升，电弧灼烧产生的分解气体需要妥善排出，解决方法成为设备设计要考虑的一环。

  其五是数据处理与报告生成，试验结果的统计、曲线导出与报告输出逐步集成到设备软件之中。

  绝缘漆在设备中承担的是一层薄薄的屏障，而耐电弧性能正是对这层屏障耐久能力的一次考核。它用时间说话，把材料表面在反复放电下抗分解、抗碳化的能力量化下来。BDH-20KV 型耐电弧试验仪以 0 至 20KV 连续可调的高压输出、10 至 40mA 的分档电流、按标准内置的七段试验程序，以及钨钢与不锈钢两套电极，为固体绝缘漆与各类固体在允许电压下不导电的材料的耐电弧评定提供了成套的试验手段。用好它的前提，一是把标准选对、把电极与试样准备好，二是把每一次试验的条件与数据如实记录，让结果之间具备可比性。