耐電弧試驗儀分析高分子材料炭化程度和導電性能變化

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鍵密碼。

在電氣設備日益高壓化、智能化的今天，高分子絕緣材料的安全可靠性成為行業關注的焦點。當高壓電弧侵襲材料表面時，會發生怎樣的變化？材料又是如何從絕緣狀態逐步碳化并喪失絕緣性能？

北京華測試驗儀器有限公司推出的耐電弧試驗儀，正是解開這一謎題的關鍵設備，為絕緣材料的研發和質量控制提供了科學準確的評估手段。

01 電弧侵蝕，絕緣材料面臨的隱形威脅

在現代電氣系統中，從新能源汽車高壓平臺到電網的智能斷路器，絕緣材料時刻面臨著電弧侵蝕的嚴峻挑戰。

當設備啟閉或線路故障時，電極間空氣被擊穿形成電弧，溫度可達數千攝氏度。這種持續的電弧作用會導致高分子材料表面發生復雜的熱化學變化：分子鏈斷裂、有機成分分解、碳氫化合物脫氫碳化，終形成導電碳層。

這一過程的嚴重后果是材料的絕緣性能不可逆地下降。據行業研究，當材料炭化層電阻降至10?Ω·cm以下時，就可能引發設備局部放電或短路故障，存在嚴重安全隱患。面對這一挑戰，如何精確評估材料的耐電弧性能，成為電氣設備制造商和材料研發機構急需解決的關鍵問題。

02 核心技術，炭化過程精確解析原理

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

精準的電弧模擬系統

設備核心采用兩鎢棒電極結構，能夠在試樣表面間隙或連續施加高達12500V電壓和10-40mA工頻電弧電流。這種設計可精確模擬從間歇性飛弧到連續性電弧的惡劣工況。

炭化程度的多維度分析

在電弧作用下，材料表面經歷從初始分解到全部碳化的全過程。試驗儀通過以下方式實現炭化程度精確分析：

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

導電性能的實時監測

材料在電弧作用下的導電性能變化是絕緣失效的直接指標。該設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導電通路，絕緣性能全部喪失。

03 技術創新，華測儀器的硬核實力

華測耐電弧試驗儀集成了多項創新技術，確保測試數據的精確性和可靠性，成為行業認可的測試解決方案。

多級循環采集技術

華測自主開發的多級循環電壓采集方式，全改變了傳統電弧試驗中手動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，創新應用低通濾波監測技術，有效抑制干擾，確保通訊穩定和測試數據準確。

多重安全防護

配置TVS高壓防護系統，具有過壓、過流、短路三重防護機制，有效保障試驗人員及設備安全。

標準化測試

設備支持GB/T 1411-2002、ASTM D495、IEC 61621等國內外標準，滿足不同地區的認證需求。為電氣產品進入市場提供標準合規性保障。

2025年1月，華測儀器耐電弧試驗儀榮登yangshi新聞，在中國西部科技創新港“科創月”活動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域的先進性能。

華測耐電弧試驗儀憑借其精確測試性能和標準化操作流程，已成為多個領域不可少的質量控制工具。在未來，當您看到一臺新能源汽車安靜駛過，或一座變電站穩定運行，或許其中就有經過華測耐電弧試驗儀嚴格驗證的絕緣材料，在看不見的地方守護著電氣安全。