【国家标准】T∕CEC 189-2018 电气设备灭弧室喷口用耐烧蚀聚四氟乙烯复合材料技术条件

ICS 29.240 K 15 备案号：53939-2016 准 T / CEC 1892018 电气设备灭弧室喷口用耐烧蚀聚四氟 乙烯复合材料技术条件 Technical conditions of ablative resistance PTFE composites of the nozzle of electrical equipment 2018-11-16发布 2019-02-01实施 中国电力企业联合会 发 布 T / CEC 189 2018 中国电力企业联合会标准 电气设备灭弧室喷口用耐烧蚀聚四氟 乙烯复合材料技术条件 T / CEC 1892018 * 中国电力出版社出版、发行 （北京市东城区北京站西街 19 号 100005 ） 北京传奇佳彩印刷有限公司印刷 * 2019 年 5 月第一版 2019 年 5 月北京第一次印刷 880 毫米1230 毫米 16 开本 0.75 印张 22 千字 * 统一书号 1551981325 定价 15.00元 版 权 专 有 侵 权 必 究 本书如有印装质量问题，我社营销中心负责退换 20mm 20mm 10mm 20mm 5mm 25mm T / CEC 1892018 I 目 次 前言 II 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 技术要求2 5 试验方法5 6 取样与检验规则6 7 包装、运输和贮存 8 附录 A（规范性附录） 氮化硼含量的测定 9 T / CEC 1892018 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.12009标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写给出的规则起草。 本标准由中国电力企业联合会提出。 本标准由中国电力企业联合会输变电材料标准化技术委员会（CEC/TC 02）归口。 本标准主要编写单位：全球能源互联网研究院有限公司。 本标准参加编写单位：平高集团有限公司、泰开集团有限公司、西安西电开关电气有限公司、 中国电力科学研究院有限公司、国网山东省电力公司、国网浙江永嘉县供电有限公司。 主要起草人：邢照亮、张翀、张卓、陈新、卢卫疆、法炜、郝留成、袁端鹏、杨威、侯亚峰、 杨勇、刘绪雷、李志兵、王浩、于凡、尹立、胡俊鹏、李建宇、陈建胜、林海泉、张正晓。 本标准首次发布。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二 条一号，100761） 。 T / CEC 1892018 1 电气设备灭弧室喷口用耐烧蚀聚四氟乙烯复合材料技术条件 1 范围 本标准规定了电气设备灭弧室喷口用耐烧蚀聚四氟乙烯复合材料（简称喷口复合材料）的技术要 求、试验方法、取样与检验规则、包装、运输和贮存等。 本标准适用于电气设备灭弧室喷口复合材料的选用与检验，包括制品的外观检验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 1031 产品几何技术规范（GPS）表面结构 轮廓法 表面粗糙度参数及其数值 GB/T 1033.1 塑料 非泡沫塑料密度的测定 第 1 部分：浸渍法、液体比重瓶法和滴定法 GB/T 1408.1 绝缘材料 电气强度试验方法 第 1 部分：工频下试验 GB/T 1409 测量电气绝缘材料在工频、音频、高频（包括米波波长在内）下电容率和介电损耗因 数的推荐方法 GB/T 1411 干固体绝缘材料 耐高电压、小电流电弧放电的试验 GB/T 2411 塑料和硬橡胶 使用硬度计测定压痕硬度（邵氏硬度） GB/T 4339 金属材料热膨胀特征参数的测定 GB/T 6609.28 氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法 小于 60m 的细粉末粒度分布的测定 湿筛法 GB/T 6609.32 氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法 第 32 部分：-三氧化二铝含量的测定 X-射线衍射法 GB/T 6609.34 氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法 第 34 部分：三氧化二铝含量的计算方法 GB/T 6284 化工产品中水分测定的通用方法 干燥减量法 GB/T 10294 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法 GB/T 19077 粒度分析 激光衍射法 第 1 部分：通则 GB/T 19466.3 塑料 差示扫描量热法（DSC） 第 3 部分：熔融和结晶温度及热焓的测定 HG/T 2903 模塑用细粒聚四氟乙烯树脂 HG/T 3256 工业二硫化钼 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 灭弧室喷口 nozzle of interrupter 用于开关设备灭弧室内部，在开关开断过程中控制气流流动，以辅助电弧熄灭的关键绝缘部件， 分为压气式灭弧室喷口和自能式灭弧室喷口两种。 3.2 压气式灭弧室喷口 nozzle of puffer type interrupter 通过提高压气室内的气体压力，实现吹弧，用于开关设备压气式灭弧室实现电流开断的绝缘部件。 T / CEC 1892018 2 3.3 自能式灭弧室喷口 nozzle of self-energy interrupter 依靠电弧的能量来提高气体压力，实现吹弧，用于开关设备自能式灭弧室实现电流开断的绝缘 部件。 3.4 耐烧蚀聚四氟乙烯复合材料 ablative resistance PTFE Composites 在聚四氟乙烯树脂（PTFE）中填充氮化硼（BN） 、二硫化钼（MoS2）或三氧化二铝（Al2O3）填 料，使其均匀混合之后经过预压、保压、烧结等制成的复合材料，简称喷口复合材料。 3.5 烧蚀 ablation 在强烈电弧作用下，喷口复合材料表面温度急剧上升，产生的一系列复杂的物理化学变化。如材 料的熔化、蒸发、升华，导致复合材料的流失和剥蚀等。 3.6 耐电弧性 arc resistance 喷口复合材料耐受电弧从实验开始直至试样失效的总时间，单位为秒。 4 技术要求 4.1 一般规定 4.1.1 电气设备用灭弧室喷口分为压气式灭弧室喷口和自能式灭弧室喷口两种：压气式灭弧室喷口复 合材料宜采用聚四氟乙烯填充氮化硼填料或三氧化二铝填料；自能式灭弧室喷口复合材料宜采用聚四 氟乙烯填充二硫化钼填料。 4.1.2 喷口复合材料自身所用原料，应符合国家或行业相关标准。 4.1.3 喷口复合材料试样应取自与制品同一工艺条件下制成的料。 4.2 原材料性能 4.2.1 聚四氟乙烯 模塑用聚四氟乙烯主要技术指标应满足表 1 要求。 表 1 聚四氟乙烯主要技术指标 序号 指 标 要 求 1 拉伸强度 MPa 27.4 2 断裂伸长率 % 300 3 粒度（60m 筛上保留度） % 15 4 密度 g/cm3 2.12.2 5 含水率 % 0.04 6 电气强度 kV/mm 100 T / CEC 1892018 3 4.2.2 氮化硼 氮化硼的主要技术指标应满足表 2 的要求。 表 2 氮化硼主要技术指标 序号 指 标 要 求 1 氮化硼含量 % 99 2 含水率 % 0.5 3 平均粒度 m 814 4.2.3 二硫化钼 二硫化钼的主要技术指标应满足表 3 的要求。 表 3 二硫化钼主要技术指标 序号 指 标 要 求 1 外观 黑色或稍带银灰色，无肉眼可见结团 2 二硫化钼含量 % 98 3 含水率 % 0.50 4 平均粒度 m 2.5 4.2.4 三氧化二铝 三氧化二铝的主要技术指标应满足表 4 的要求。 表 4 三氧化二铝主要技术指标 序号 指 标 要 求 1 外观 无明显黑点 2 三氧化二铝含量 % 99 3 -三氧化二铝含量 % 90 4 平均粒度 m 2028 4.3 喷口复合材料性能 4.3.1 喷口复合材料应进行内部缺陷检查，不得有金属异物、裂纹、气孔等缺陷。 4.3.2 根据不同喷口形式要求，压气式灭弧室喷口及自能式灭弧室喷口复合材料的性能应满足表 5 的 要求。 T / CEC 1892018 4 表 5 喷口复合材料性能要求 性能要求 序号 指标 成形方向 压气式灭弧室喷口 自能式灭弧室喷口 1 密度 g/cm3 2.102.30 2.102.20 MD 13 15 2 拉伸强度 MPa CD 18 19 MD 200 300 3 断裂伸长率 % CD 200 250 MD 1117 1320 25100 CD 713 816 MD 1323 1524 4 线膨胀系数 1051 4025 CD 818 1020 5 邵氏硬度 A 5565 5560 6 PTFE 熔点 32710 32710 7 热导率 W/（mK） 0.27 0.24 8 相对介电常数（50Hz） 2.5 2.4 9 介电损耗（50Hz） 1104 1104 10 电气强度 kV/mm 30 30 11 耐电弧性 s 360 300 注：MD 为压缩成形的压缩方向，CD 为与 MD 方向成直角的方向。 4.4 喷口复合材料制品性能要求 4.4.1 喷口复合材料制品应光滑、清洁，不得有气孔、裂痕、金属杂质，制品表面非金属杂质应满足 表 6 的要求。 表 6 非金属杂质要求 非金属杂质要求 制品部位 杂质尺寸 mm 允许杂质数量 个 杂质间隔距离不小于 mm 任意 20 范围杂质允许数量 个 喉径部 不允许存在 外圆部 0.81.6（允许有0.8 存在） 5 5 3 安装部 1.62.4（允许有1.6 存在） 20 5 2 内圆部 0.81.6（允许有0.8 存在） 2 5 2 4.4.2 喷口复合材料应具备良好的机加工性能，制品加工后表面粗糙度 Ra 应不大于 6.3m。 4.4.3 喷口复合材料制品应进行内部缺陷检查，不得有金属异物、裂纹、气孔、气隙缺陷。 T / CEC 1892018 5 5 试验方法 5.1 外观检查 二硫化钼及三氧化二铝的外观应采用目视检查。喷口复合材料制品的外观应采用目视检查。 5.2 内部检查 喷口复合材料或制品应采用 X 射线探伤检查，将喷口复合材料或制品垂直放置在 X 射线探伤设备 内的工装架上，探伤时，应对着喷口的径向，垂直自上而下进行拍摄照片。 5.3 密度 聚四氟乙烯的密度试验按 HG/T 2903 规定执行。喷口复合材料的密度试验按 GB/T 1033.1 规定进行。 5.4 拉伸强度 聚四氟乙烯及喷口复合材料的拉伸强度试验按 HG/T 2903 规定执行。 5.5 断裂伸长率 聚四氟乙烯及喷口复合材料的断裂伸长率试验按 HG/T 2903 规定执行。 5.6 线膨胀系数 喷口复合材料的线膨胀系数试验按 GB/T 4339 规定进行。 5.7 硬度 喷口复合材料的硬度试验按 GB/T 2411 规定进行。 5.8 熔点 喷口复合材料的熔点试验按 GB/T 19466.3 规定进行。 5.9 热导率 喷口复合材料的热导率试验按 GB/T 10294 规定进行。 5.10 介电常数 喷口复合材料的介电常数按 GB/T 1409 规定进行。 5.11 介电损耗 喷口复合材料的介电损耗按 GB/T 1409 规定进行。 5.12 电气强度 聚四氟乙烯材料电气强度按 HG/T 2903 规定进行。喷口复合材料的电气强度按 GB/T 1408.1 规定 进行。 5.13 耐电弧性 喷口复合材料的耐电弧性按 GB/T 1411 规定进行。 T / CEC 1892018 6 5.14 表面粗糙度 喷口复合材料制品表面粗糙度按 GB/T 1031 规定进行，在 252下进行。 5.15 含水率 聚四氟乙烯的含水率按 HG/T 2903 规定进行。氮化硼的含水率按 GB/T 6284 规定进行。二硫化钼 的含水率按 HG/T 3256 规定进行。 5.16 粒度 聚四氟乙烯的粒度按 HG/T 2903 规定进行。 5.17 平均粒度 氮化硼的平均粒度按 GB/T 19077 规定进行。二硫化钼的平均粒度按 HG/T 3256 规定进行。三氧化 二铝的平均粒度按 GB/T 6609.28 规定进行。 5.18 氮化硼含量 氮化硼含量的测定按附录 A 规定方法进行。 5.19 二硫化钼含量 二硫化钼含量的测定按 HG/T 3256 规定进行。 5.20 三氧化二铝含量 三氧化二铝的测定按 GB/T 6609.34 规定进行。 5.21 -三氧化二铝含量 -三氧化二铝的测定按 GB/T 6609.32 规定进行。 6 取样与检验规则 6.1 取样规则 6.1.1 原材料取样 聚四氟乙烯、氮化硼、二硫化钼及三氧化二铝材料以批为单位，同批次采购量为一批，应从每批 次样品中采取试验规定用量，分装于两个清洁干燥的取样容器中，密封。所有取样容器上粘贴标签， 标签上须注明生产厂名、产品名称、型号、批号及采样日期。一瓶用于检验，另一瓶保存三个月备查。 6.1.2 喷口复合材料及制品取样 采用同批原料、同一配方、同一工艺方法连续生产 3 个月制成的同一规格喷口复合材料及制品为 一批，每批抽取 5 件作为抽样试验对象。喷口复合材料应按每批次抽取的 5 件制备相应标准规定试 样，复合材料试样包装袋上须注明型号、批号及采样日期。 6.2 检验类别 6.2.1 型式检验 型式检验按配方工艺进行。存在下列情况之一时，应进行型式检验： T / CEC 1892018 7 新产品投产前； 材料或工艺发生变化时； 从上一次进行型式检验后满 5 年。 6.2.2 抽样检验 对每一批原材料、喷口复合材料及制品必须按照抽样规则进行抽样检验。 6.2.3 例行检验 喷口复合材料及制品出厂前进行的检验。 6.3 检验项目 表 7 原材料检验项目 序号 试验对象 试验项目 抽样检验 1 拉伸强度 2 断裂伸长率 3 平均粒径 4 密度 5 含水率 6 聚四氟乙烯 电气强度 7 氮化硼含量 8 含水率 9 氮化硼 平均粒度 10 外观 11 二硫化钼含量 12 含水率 13 二硫化钼 平均粒度 14 外观 15 三氧化二铝含量 16 -三氧化二铝含量 17 三氧化二铝 平均粒度 注：“”代表需要检验项目。 表 8 喷口复合材料及制品检验项目 序号 试验对象 试验项目 型式检验 抽样检验 例行检验 1 内部检查 2 密度 3 拉伸强度 4 断裂伸长率 5 喷口复合材料 邵氏硬度 A T / CEC 1892018 8 表 8（续） 序号 试验对象 试验项目 型式检验 抽样检验 例行检验 6 熔点 7 热导率 8 线膨胀系数 9 介电常数（50Hz） 10 介电损耗（50Hz） 11 电气强度 12 喷口复合材料 耐电弧性 13 外观检查 14 内部检查 15 喷口复合材料制品 表面粗糙度 注：“”代表需要检验项目。 6.4 检验规则 6.4.1 型式检验 对定型配方工艺的喷口复合材料及制品，任一项检验结果不合格，则判定型式检验不合格。 6.4.2 抽样检验 聚四氟乙烯、氮化硼、二硫化钼及三氧化二铝应由原材料生产厂的质量监督检验部门按照本标准 的规定进行检验，生产厂应保证所有出厂的聚四氟乙烯、氮化硼、二硫化钼及三氧化二铝都符合本标 准的要求，每批产品应附有质量检验报告单。使用单位有权按照本标准的规定对所收到的聚四氟乙 烯、氮化硼、二硫化钼及三氧化二铝产品进行验收，全部指标达到规定要求则判定合格，验收时间应 在货到一个月内进行。 喷口复合材料应由生产厂的质量监督检验部门按组批逐批检验，每批次材料取 5 个试样，全部检 验合格则判定合格。当存在 1 件不合格时，应再取双倍试样对该项进行复试，若均合格，则判定该批 材料合格，若仍有不合格，则判定该批材料为不合格。 6.4.3 例行检验 喷口复合材料及制品应逐件进行检验，全部检验合格，则判定合格。 7 包装、运输和贮存 7.1 包装、运输 7.1.1 喷口复合材料或制品出厂时应按照供需双方约定分类、包装，并提供使用条件说明。 7.1.2 喷口复合材料或制品在装卸、运输过程中，应采取防雨、防潮措施，轻拿轻放，禁止投掷，避 免与其他坚硬物碰撞、摩擦。 7.2 贮存 喷口复合材料及制品，不得落地放置，应存于通风、干燥、洁净且没有腐蚀性气体的室内，严禁 与火、酸、碱、油类、有机溶剂等相接触。 T / CEC 1892018 9 附 录 A （规范性附录） 氮化硼含量的测定 A.1 试剂 试验所用到的试剂如下： a） 无水碳酸钠：固体。 b） 甲基红：1g/L 乙醇溶液。 c） 酚酞：1g/L 乙醇溶液。 d） 盐酸溶液：1:1。 e） 盐酸标准溶液：0.1mol/L。 f） 氢氧化钠标准溶液：0.1mol/L。 g） 氢氧化钠溶液：10mol/L。 h） 甘露醇：固体。 A.2 仪器 试验所用到的仪器如下： a） PHS-25 数显酸度计。 b） 磁力搅拌器。 A.3 游离氮化硼的测定 A.3.1 测定步骤 准确称取 0.5g 样品（精确至 0.0002g）于 400mL 烧杯中，加入 150mL 蒸馏水，搅拌，在 70水浴 温度下恒温 1h，取出冷却。在磁力搅拌下用 0.1mol/L 盐酸或 0.05mol/L 氢氧化钠溶液调节至 pH 值为 5.40，加入 3g 甘露醇，用 0.05mol/L 氢氧化钠标准溶液滴定至 pH 值为 8.00 并保持半分钟不变即为终 点。同时做空白试验。 A.3.2 计算结果 以质量分数表示的游离氮化硼总含量（C1）按式（1）计算: 10 1 ()0.03481 100% VVc C m = （1） 式中： C1 六方氮化硼总含量，%； V1 滴定样品时所消耗氢氧化钠标准溶液的量，mL； V0 滴定空白时所消耗氢氧化钠标准溶液的量，mL； c 氢氧化钠标准溶液的浓度，mol/L； 0.03481 每毫升氢氧化钠所相当的六方氮化硼当量数； m 样品质量，g。 T