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更新時(shí)間：2025-09-20  |  點(diǎn)擊率：168

漏電起痕（Tracking）：定義、原理與關(guān)鍵信息

漏電起痕（Tracking）是電氣絕緣材料在特定環(huán)境條件下，因表面存在的電解液（如濕氣、灰塵、污染物形成的導(dǎo)電薄膜）在電場作用下發(fā)生電離、局部發(fā)熱和化學(xué)侵蝕，逐步形成導(dǎo)電通路（“電痕"）的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致絕緣材料的絕緣性能急劇下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)短路、擊穿甚至火災(zāi)，是評估電氣設(shè)備（尤其是高壓、戶外或潮濕環(huán)境中使用的設(shè)備）絕緣可靠性的核心指標(biāo)之一。

一、核心定義與本質(zhì)

漏電起痕的本質(zhì)是絕緣材料表面的 “電化學(xué)侵蝕 + 導(dǎo)電通路形成" 過程，區(qū)別于材料內(nèi)部的擊穿（電擊穿、熱擊穿），其發(fā)生位置僅局限于材料表面。當(dāng)絕緣材料表面存在微小的導(dǎo)電污染物（如鹽霧、粉塵、油污）并吸附濕氣形成電解液時(shí)，在電場作用下，電解液中的離子會(huì)向兩極移動(dòng)，導(dǎo)致局部電流集中、溫度升高，進(jìn)而引發(fā)材料表面的氧化、碳化或分解，形成微小的導(dǎo)電斑點(diǎn)。隨著時(shí)間推移，這些斑點(diǎn)不斷擴(kuò)展、連接，最終形成連續(xù)的導(dǎo)電通路（即 “電痕"），導(dǎo)致絕緣失效。

關(guān)鍵術(shù)語辨析

現(xiàn)象	發(fā)生位置	核心原因	危害
漏電起痕（Tracking）	絕緣材料表面	電解液 + 電場→電化學(xué)侵蝕 + 導(dǎo)電通路形成	絕緣性能下降、短路
電擊穿（Electrical Breakdown）	材料內(nèi)部	電場強(qiáng)度超過材料耐受極限→內(nèi)部電離	瞬間擊穿、絕緣失效
沿面閃絡(luò)（Surface Flashover）	材料表面（空氣 - 材料界面）	表面電場畸變→空氣電離放電	瞬間閃絡(luò)、伴隨電弧

二、形成過程與階段

漏電起痕是一個(gè)漸進(jìn)式過程，通常分為 4 個(gè)階段，每個(gè)階段的特征和機(jī)理明確：

1. 初始階段：表面導(dǎo)電薄膜形成

   絕緣材料表面吸附環(huán)境中的濕氣、粉塵或污染物（如工業(yè)大氣中的 SO?、沿海環(huán)境的鹽霧），形成一層薄薄的導(dǎo)電電解液薄膜。此時(shí)材料表面的絕緣電阻下降，但尚未形成明顯的導(dǎo)電通路，僅表現(xiàn)為 “表面漏電電流" 增大。
2. 發(fā)展階段：局部電流集中與發(fā)熱

   由于材料表面的微觀不平整（如劃痕、雜質(zhì)）或污染物分布不均，電解液薄膜的導(dǎo)電性能存在差異，導(dǎo)致電流在局部區(qū)域（薄弱點(diǎn)）集中，產(chǎn)生焦耳熱。局部溫度升高會(huì)加速水分蒸發(fā)，使該區(qū)域的電解液濃度升高、導(dǎo)電性增強(qiáng)，形成 “電流熱點(diǎn)"。
3. 侵蝕階段：電化學(xué)反應(yīng)與材料損傷

   電流熱點(diǎn)的高溫和電場作用，會(huì)引發(fā)電解液與絕緣材料表面的電化學(xué)反應(yīng)（如聚合物材料的氧化、碳化，陶瓷材料的離子遷移）。例如，塑料表面的有機(jī)分子在高溫下會(huì)分解生成導(dǎo)電的碳化物，陶瓷表面的金屬氧化物可能被電解溶解，形成微小的導(dǎo)電斑點(diǎn)。
4. 成熟階段：導(dǎo)電通路（電痕）形成

   隨著電化學(xué)侵蝕的持續(xù)，表面的導(dǎo)電斑點(diǎn)不斷擴(kuò)展、連接，最終形成跨越電極的連續(xù)導(dǎo)電通路（“電痕"）。此時(shí)材料的表面絕緣電阻急劇降低水平，可能引發(fā)持續(xù)的電弧放電，進(jìn)一步加劇材料的燒毀和破壞，最終導(dǎo)致設(shè)備故障。

三、主要影響因素

漏電起痕的發(fā)生和發(fā)展受材料特性、環(huán)境條件、電氣參數(shù)等多方面因素影響，核心因素如下：

1. 材料本身的抗痕性（關(guān)鍵內(nèi)因）

材料的化學(xué)組成和表面特性是決定其抗漏電起痕能力的核心，主要指標(biāo)為相比漏電起痕指數(shù)（CTI，Comparative Tracking Index） 和耐漏電起痕指數(shù)（PTI，Proof Tracking Index）（詳見 “四、核心評估標(biāo)準(zhǔn)"）。

• 聚合物材料：含鹵素（如 PVC）、芳香族結(jié)構(gòu)的聚合物，在高溫和電場下易分解生成導(dǎo)電物質(zhì)，抗痕性較差；而添加抗氧劑、阻燃劑（如三聚氰胺氰尿酸鹽）或表面改性（如涂覆耐蝕涂層）的材料，抗痕性顯著提升。

• 陶瓷 / 無機(jī)材料：氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷等無機(jī)材料，因化學(xué)穩(wěn)定性高、耐高溫，抗痕性遠(yuǎn)優(yōu)于多數(shù)聚合物，但表面若存在氣孔、雜質(zhì)，仍可能成為漏電起痕的薄弱點(diǎn)。

2. 環(huán)境條件（重要外因）

環(huán)境是促使漏電起痕發(fā)生的 “催化劑"，核心影響因素包括：

• 濕度：相對濕度＞60% 時(shí)，材料表面易吸附濕氣形成電解液，是漏電起痕的必要條件；高濕環(huán)境（如雨季、戶外露天設(shè)備）會(huì)顯著加速起痕過程。

• 污染物：空氣中的粉塵（尤其是含碳、金屬離子的粉塵）、鹽霧（沿海地區(qū)）、工業(yè)廢氣（如 SO?、NOx）等，會(huì)在材料表面形成導(dǎo)電薄膜，降低表面絕緣電阻，誘發(fā)電流集中。

• 溫度：環(huán)境溫度升高會(huì)加速電解液的離子遷移速度，同時(shí)降低材料的熱穩(wěn)定性，使電化學(xué)侵蝕更易發(fā)生（如高溫車間的電氣設(shè)備）。

3. 電氣參數(shù)

施加在絕緣材料上的電氣條件直接影響起痕的速率和程度：

• 電壓等級：電壓越高，材料表面的電場強(qiáng)度越大，電解液中離子的遷移速度越快，電流集中和發(fā)熱效應(yīng)越顯著，起痕風(fēng)險(xiǎn)越高（高壓設(shè)備比低壓設(shè)備更易發(fā)生起痕）。

• 電壓類型：交流電壓比直流電壓更易引發(fā)漏電起痕 —— 交流電壓的極性周期性變化，會(huì)加劇電解液中離子的往復(fù)遷移，加速表面侵蝕；而直流電壓下離子遷移方向固定，起痕速率相對較慢。

• 電流密度：局部電流密度過大（如電極邊緣、材料表面缺陷處），會(huì)產(chǎn)生更高的焦耳熱，加速材料的碳化和導(dǎo)電斑點(diǎn)形成，是起痕的 “觸發(fā)點(diǎn)"。

四、核心評估標(biāo)準(zhǔn)與測試方法

為量化材料的抗漏電起痕能力，國際上普遍采用IEC 60112（國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)） 或其等效標(biāo)準(zhǔn)（如美國 UL 746A、中國 GB/T 4207），核心指標(biāo)和測試方法如下：

1. 核心指標(biāo)

• 相比漏電起痕指數(shù)（CTI）

  指在規(guī)定測試條件下（23℃、50% 相對濕度，使用 0.1% 氯化銨溶液作為電解液），材料表面未形成導(dǎo)電通路（電痕）的最高電壓值（單位：V）。CTI 是劃分材料抗痕等級的核心依據(jù)，通常分為 3 級：

• CTI ≥ 600V：0 級（高抗痕性，適用于高壓、高濕環(huán)境，如戶外絕緣子、高壓開關(guān)）；

• 400V ≤ CTI ＜ 600V：1 級（中抗痕性，適用于一般工業(yè)環(huán)境，如電機(jī)外殼、電器接線端子）；

• 100V ≤ CTI ＜ 400V：2 級（低抗痕性，僅適用于干燥、潔凈環(huán)境，如室內(nèi)低壓電器）。

• 耐漏電起痕指數(shù)（PTI）

  指在規(guī)定測試條件下，材料在特定電壓下（通常為 CTI 的 80%）經(jīng)受 50 滴電解液滴落，未發(fā)生漏電起痕或擊穿的電壓值。PTI 更貼近實(shí)際使用場景，用于驗(yàn)證材料在長期使用中的抗痕可靠性。

2. 標(biāo)準(zhǔn)測試方法（IEC 60112）

測試裝置包括一對平行電極（通常為黃銅材質(zhì)，間距 4mm）、電解液滴液系統(tǒng)（0.1% 氯化銨溶液，每滴 0.05mL，滴速 30 滴 / 分鐘）和電流監(jiān)測儀。測試步驟如下：

1. 將試樣（厚度≥3mm，表面平整）固定在電極之間，施加規(guī)定電壓；

2. 向電極間的材料表面滴落電解液，同時(shí)監(jiān)測表面漏電電流；

3. 若電流持續(xù)≥0.5A 且時(shí)間超過 2 秒（形成穩(wěn)定導(dǎo)電通路），判定為 “起痕失效"；

4. 通過逐步升高電壓，找到材料未失效的最高電壓，即為 CTI；若在某一電壓下 50 滴后仍未失效，即為 PTI。

五、典型應(yīng)用場景與防護(hù)措施

漏電起痕廣泛存在于需要高絕緣可靠性的電氣設(shè)備中，針對性防護(hù)是保障設(shè)備安全的關(guān)鍵。

1. 高風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用場景

• 戶外電氣設(shè)備：絕緣子、高壓開關(guān)柜、光伏逆變器（暴露于雨、雪、鹽霧、粉塵中）；

• 工業(yè)環(huán)境設(shè)備：化工車間的電機(jī)、冶金設(shè)備的電氣控制柜（高濕、腐蝕性氣體）；

• 車載電氣系統(tǒng)：新能源汽車的電池包絕緣件、高壓線束接頭（振動(dòng) + 潮濕 + 溫度波動(dòng)）；

• 電子元器件：PCB 電路板（表面殘留助焊劑、粉塵，易形成電解液）。

2. 防護(hù)與抑制措施

• 選用高抗痕材料：優(yōu)先選擇 CTI ≥ 600V 的材料（如 FR4 環(huán)氧玻璃布板、改性 PA66、氧化鋁陶瓷），根據(jù)使用環(huán)境的濕度、污染等級確定材料等級。

• 優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

• 增大電極間距或表面爬電距離（爬電距離：電極間沿材料表面的最短距離），降低表面電場強(qiáng)度；

• 設(shè)計(jì)導(dǎo)流槽、防水結(jié)構(gòu)，避免濕氣和污染物在材料表面堆積（如戶外絕緣子的傘裙結(jié)構(gòu)）。

• 表面處理與清潔：

• 對材料表面進(jìn)行涂覆（如硅橡膠涂層、氟碳涂層），提高表面疏水性，減少電解液吸附；

• 生產(chǎn)和安裝過程中避免殘留助焊劑、油污，定期清潔設(shè)備表面的粉塵和污染物。

• 環(huán)境控制：在高濕、高污染環(huán)境中，采用密封外殼、除濕裝置（如除濕機(jī)、加熱片）或惰性氣體保護(hù)，降低環(huán)境對材料表面的影響。

• 

六、總結(jié)

漏電起痕是絕緣材料表面在 “電解液 + 電場" 共同作用下的漸進(jìn)式失效過程，其風(fēng)險(xiǎn)高低取決于材料抗痕性（CTI/PTI）、環(huán)境條件（濕度、污染物）和電氣參數(shù)（電壓、電流）。通過選用高抗痕材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制使用環(huán)境等措施，可有效抑制漏電起痕的發(fā)生，保障電氣設(shè)備的長期安全運(yùn)行。在電氣設(shè)備選型（尤其是戶外、高濕、高壓場景）中，材料的 CTI/PTI 指標(biāo)是必須重點(diǎn)關(guān)注的核心性能參數(shù)。

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