【安规】电气间隙和爬电距离如何确定

前言

分以下几个方面梳理：

• 什么是电气间隙和爬电距离？
• 为什么有电气间隙和爬电距离？
• 哪些标准对此要求？
• 检验方法
• 怎么在设计过程中，量化两个参数
• Tips

 

什么是电气间隙和爬电距离

电气间隙：在空气中，两者最短距离。

爬电距离：沿着绝缘表面，两者最短距离。

 

为什么有电气间隙和爬电距离

电气间隙和爬电距离属于安规（Production Compliance），主要目的是防止由于距离不够导致某些情况下发生电击、短路等，为了保护设备和人的安全。

 

标准

中国： GB 4793.1-2007 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分：通用要求，下载地址

美国：UL61010-1-2005，下载地址

           ANSIC62.41.2-2002，下载地址

国际：IEC61010-1_2010，下载地址

           IEC-61557-12-2007，下载地址

检验方法

检验方法比较简单，通过目视、量具测量。

 

怎么量化两个参数

量化前需要解释几个名词，也是量化的依据：

基本绝缘：施加于带电部件提供基本防护的绝缘。

附加绝缘：除基本绝缘意外施加的独立的绝缘，用以保证在基本绝缘一旦失效时仍能防止电击。

双重绝缘：由基本绝缘和附加绝缘构成的绝缘

加强结缘：其提供的防电击能力不低于双重结缘的绝缘，它可以由几层不能像附加绝缘或者基本绝缘那样单独进行试验的绝缘构成。

　　　　　　基本绝缘就是漆包线上的绝缘漆，附加绝缘就是在漆包线外加上绝缘套管，双重绝缘就是指绝缘漆和绝缘套管。

　　　　　　其实，不用纠结什么样的物理结构，是属于什么绝缘类型，把它们看成不同的等级（加强绝缘 > 基本绝缘）就可以了。

在设计电路板中，需要了解，不同接口间、信号间需要遵循什么绝缘？

答：一般的，高压与高压之间，低压与低压之间属于基本绝缘等级，高压与低压之间属于加强绝缘等级（AC40Vrms是高低压的分水岭）。

另外，可参考网友博文 基本绝缘，附加绝缘，双重绝缘和加强绝缘的区别

 

 污染等级：为了评价间隔距离而规定的下述微环境的污染等级。

　　　　　　污染等级 1 pollution degree 1

　　　　　　无污染或只有干燥的非导电性污染，该污染无不利影响。

　　　　　　污染等级 2 pollution degree 2

　　　　　　通常仅有非导电性污染，但偶尔也会由于凝聚作用而短时导电。

　　　　　　污染等级 3 pollution degree 3

　　　　　　导电污染或干燥的非导电污染由于凝聚作用而变成导电。

　　　　　　注： 在这种条件下，设备通常要防止暴露于直射的日光、降雨、强烈的风压中，但不用控制温度或湿度。

一般的，室内设备选用污染等级2。

过电压等级 Overvoltage category

明显的，配电柜中的电表属于CAT III，发电站的电表，属于 CAT IV。

 

工作电压：当设备以额定电压供电时，在任何特定的绝缘上能出现的最大交流电压有效值或直流电压值。

注 1：瞬态值不考虑。
注 2：开路条件和正常工作条件均要考虑。

 

设计的注意事项

• 结构设计
• 端子选型
• layout走线

结构设计

电气间隙不足时，可以开槽加挡片，延长距离。

爬电距离不够时，可以使用开槽（槽不小于1mm宽），加挡片等延长距离。

 

端子的选型

端子选型时，不仅要看端子的引脚间距，还要考虑电路板上做好的焊盘间的最短距离，此距离要大于等于电气间隙或者爬电距离（可以使用割槽扩大距离）。

 

Layout走线

 

 

 

 

 

 

电表的分类：

区别，I类有保护地，II类没有保护地。

 

参考资料：JJF1245.1-2010安装时电能表型式评价大纲通用要求.pdf

 

 

 

 

1，确定电气间隙步骤

确定工作电压峰值和有效值；

确定设备的供电电压和供电设施类别 ；

根据过电压类别来确定进入设备的瞬态过电压大小；

确定设备的污染等级（一般设备为污染等级2）；

确定电气间隙跨接的绝缘类型（功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘）。

2，确定爬电距离步骤

确定工作电压的有效值或直流值；

确定材料组别（根据相比漏电起痕指数，其划分为：Ⅰ组材料，Ⅱ组材料，Ⅲa组材料, Ⅲb组材料。注：如不知道材料组别，假定材料为Ⅲb组）

确定污染等级；

确定绝缘类型（功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘）。

3，确定电气间隙要求值

根据测量的工作电压及绝缘等级，查表（ 4943：2H 和 2J和2K，60065-2001表：表8和表9和表10） 检索所需的电气间隙即可决定距离；作为电气间隙替代的方法，4943使用附录G替换，60065-2001使用附录J替换。

GB 8898-2001：电器间隙考虑的主要因素是工作电压，查图9来确定。 （对和电压有效值在220-250V范围内的电网电源导电连接的零部件，这些数值等于354V峰值电压所对应的那些数值：基本绝缘3.0mm ,加强绝缘6.0mm）

4，确定爬电距离要求值

根据工作电压、绝缘等级及材料组别，查表(GB 4943为表2L，65-2001中为表11）确定爬电距离数值，如工作电压数值在表两个电压范围之间时，需要使用内差法计算其爬电距离。

GB 8898-2001其判定数值等于电气间隙，如满足下列三个条件，电气间隙和爬电距离加强绝缘可减少2mm,基本绝缘可减少1mm：

1）这些爬电距离和电气间隙会受外力而减小，但它们不处在外壳的可触及导电零部件与危险带电零部件之间；

2）它们靠刚性结构保持不变；

3）它们的绝缘特性不会因设备内部产生的灰尘而受到严重影响。

*注意：但直接与电网电源连接的不同极性的零部件间的绝缘，爬电距离和电气间隙不允许减小。基本绝缘和附加绝缘即使不满足爬电距离和电气间隙的要求，只要短路该绝缘，设备仍满足标准要求，则是可以接受的（8898中4.3.1条）。

*GB 4943中只有功能绝缘的电气间隙和爬电距离可以减小，但必须满足 标准5.3.4规定的高压或短路试验。

5，确定爬电距离和电气间隙注意

可动零部件应使其处在最不利的位置；

爬电距离值不能小于电气间隙值；

承受了机械应力试验；