电气间隙和爬电距离(图文分析)经典

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日遗芬濮
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1 电气间隙和爬电距离 ( 图文分析 ) 经典!0 IEC :2001 家用和类似用途电器的安全通用要求 ( 第四版 ) 标准在 2001 年 5 月公布, 但由于配合使用的各个产品家用和类似用途电器的安全 XX 特殊要求很多还没有制订出来, 所以目前还没有普遍使用 2001 版本的通用要求与第三版相比, 新版标准在许多方面, 特别是在爬电距离和电气间隙方面有了很多变化可以预见这些变化将会影响全世界未来 10 年家用电器及类似产品的结构设计, 希望引起相关人员的注意, 尤其是家电产品设计和测试方面人员的足够重视欧洲标准化组织在 2002 年对 EN 进行了换版, 而中国国家标准 GB 相信很快更新据悉全国家用电器标准化技术委员会已经于 2003 年 9 月在烟台召开了 GB XXXX 标准的起草工作会议, 有希望在今年内完成征求意见稿下面笔者结合工作实践, 给大家介绍一下标准制订的一些背景情况, 并重点对变化较大的第 29 章作简单介绍背景介绍 : 在过去 40 多年里, 第一版 (1976), 第二版 (1988), 第三版 (1991) 标准关于爬电距离和电气间隙的内容要求一直没有什么变化它们都是以过去积累的经验为基础制订出来的, 但是现在看来这些要求相对保守, 留有余地太多, 或者说对制造商的要求高了例如 : 对于 230V 和小于 130V 的危险带电部件与易触及部件之间都是 8mm 爬电距离和电气间隙的要求和同样的交流耐压测试值的要求虽然 TC 61( 制订 IEC 标准的委员会 ) 早在编写第三版时, 就已经注意到这些内容要求不尽合理, 并打算修改, 可是由于在这方面经验不足, 更改条件还不成熟, 所以被耽搁了好几年最近几年, 随着 IEC60664 绝缘配合系统系列标准的不断完善, 对于直流电压小于 1000V 和交流电压小于 1500V 绝缘配合有了更明确和具体的电气间隙和耐压要求,TC 61 委员会就有了修订标准的技术基础因而参照 IEC 所制订的新版 IEC 与旧版相比, 有很多变化, 并且这些新增内容比较复杂, 不太容易理解和掌握变化介绍 : 第 3 章定义 : 在新的标准中引入了一些新的概念, 原来的一些定义稍作了改动 l 功能绝缘 functional insulation: 为实现电器正确功能, 两导电体之间的绝缘, 没有安全的功能其实这也不是新的概念, 在开关标准电子产品标准早就有这个概念了大家不妨打开 GB (idt IEC :1991) 信息技术设备 ( 包括电气事务设备 ) 的安全标准, 我们就会发现有类似的概念工作绝缘 : 设备正常工作所需的绝缘, 并不起防电击作用最常见的功能绝缘的例子 :PCB 板上带电件之间的绝缘, 如图 1 中所示,

2 带电件 1 和带电件 2 之间的绝缘即为功能绝缘而在 IEC :1991 版中, 会把它当作基本绝缘来考核第 13.3 条 : 电气强度试验电压发生了变化 IEC :1991( 第三版 ) 标准的要求 : 试验电压值 : 对其他基本绝缘为 1000V 对附加绝缘为 2750V 对加强绝缘为 3750V 可以认为器具内部的部件工作电压都是小于 250V, 按额定电压小于 250V 的水平来考核的但随着技术的发展, 越来越多的白色家电采用新的技术, 譬如家用空调变频技术, 微波炉高压倍压电路等, 器具使用的是 220V 的额定电源电压, 但在器具内部可能出现高于电源电压的工作部件, 有的部件工作电压高达数千伏经过大量的实践, 技术专家们觉得应该修改第三版标准不分工作电压考核的情况请看标准中的表 4: 表 4- 电气强度试验电压绝缘额定电压 V 工作电压试验电压 V SELV 150V >150V 且 250V >250V 基本绝缘 U+700 附加绝缘 U+1450 加强绝缘 U+2400 我们可以看到, 附加绝缘和加强绝缘的试验电压从原来的 2750V 和 3750V 分别下降到了 1750V 和 3000V, 但是增加了对工作电压大于 250V 的部件 / 位置的试验第 14 章 : 瞬时过电压 ( 冲击电压试验 ), 它与 29 章电气间隙试验密切相关通俗地说, 瞬时过电压试验模拟闪电瞬时引入的一个高电压, 看看器具的电气承受能力某种意义上讲, 也可以说它是第 13 章电气强度试验的延伸第 22.3 条 : 增加了直接插入插座式器具的插脚保持力的测试, 要求经过 70 C 处理 1h 后, 沿插脚纵向施加 50N 拉力, 插片不应有大于 1mm 的位移第 29 章 : 电气间隙, 爬电距离和固体绝缘由于采用了新的体系, 而且与前面 14 章紧密相连, 有必要先给大家理一理 29 章各条款的联系 29 章提出总的要求 : 电气间隙爬电距离和固体绝缘要能够承受电气应力, 是充分的 29.1 条电气间隙的要求, 并提出基本绝缘和功能绝缘的电气间隙可以减小的条件和试验条基本绝缘的电气间隙要求 ;

29.1.2 条附加绝缘的电气间隙要求 : 按表 16 中基本绝缘的限值 ; 29.1.3 条加强绝缘的电气间隙要求 : 按表 16 中的限值, 但采用额定冲击电压更高一级别的限值 29.1.4 条功能绝缘的电气间隙要求 : 按表 16 的限值, 但某些情况可以不考虑 ( 例外情况 ) 29.1.5 条对工作电压大于额定电压的情况电气间隙的要求 ; 29.2 条爬电距离的要求 ; 29.2.1 条基本绝缘的爬电距离要求 : 按表 17; 29.

3 条附加绝缘的电气间隙要求 : 按表 16 中基本绝缘的限值 ; 条加强绝缘的电气间隙要求 : 按表 16 中的限值, 但采用额定冲击电压更高一级别的限值条功能绝缘的电气间隙要求 : 按表 16 的限值, 但某些情况可以不考虑 ( 例外情况 ) 条对工作电压大于额定电压的情况电气间隙的要求 ; 29.2 条爬电距离的要求 ; 条基本绝缘的爬电距离要求 : 按表 17; 条附加绝缘的爬电距离要求 : 按表 17 中基本绝缘的限值 ; 条加强绝缘的爬电距离要求 : 按表 17 中两倍于基本绝缘的限值 ; 条功能绝缘的爬电距离要求 : 按表 18, 但某些情况可以不考虑 ( 例外情况 ); 29.3 条附加绝缘和加强绝缘的固体绝缘 ( 穿通绝缘 ) 距离要求 ; 为方便理解, 试归纳查电气间隙的步骤如下 : 步骤一 : 根据过电压类别额定电压查标准中表 15 得出额定冲击电压 ; 步骤二 : 查表 16 得出基本绝缘电气间隙 ; 步骤三 : 必要时, 按一定的条件减少基本绝缘的电气间隙 ; 步骤四 : 按不同的绝缘, 得出相应的电气间隙举例 : 问某 220V 额定电压电吹风内部布线到外壳外表面, 沿外壳安装缝 ( 如图 2) 的电气间隙是多少? 解释 : 从防触电的角度分析, 内部布线的绝缘层提供基本绝缘防护, 风扇外壳提供附加绝缘防护, 两者合称双重绝缘现在要考核附加绝缘的电气间隙步骤一 : 查表 15 得知额定电压 220V, 过电压类别 II 的情况下额定冲击电压 2500V; 步骤二 : 查表 16 得出基本绝缘在额定冲击电压 2500V 情况下最小电气间隙为 2.0mm; 步骤三 : 按条附加绝缘是采用基本绝缘的限值, 即 2.0mm

4 而按 IEC :1991 标准, 查表得到 4.0mm 的限值, 由此可见, 要求的确是降低了 IEC :2001 表 15- 额定冲击电压额定电压 V 额定冲击电压 V 过电压类别 I II III >50 且 >150 且 ! IEC :2001 表 16- 最小电气间隙额定冲击电压 (V) 最小电气间隙 (mm) 注 ,5 注 ,5 注 ,5 注 ,0 注 ,0 注 ,5 注 ,0 注 ,5 注 ,5 注 3 注 1: 这些尺寸要求只适合于空气中的电气间隙注 2: 由于大规模生产会产生一些误差, 比标准 IEC 中更小的电气间隙要求因此未被采用注 3: 在整个产品寿命周期里, 有可能会造成间隙的减少, 考虑到这些原因, 表 16 的要求比标准 IEC 中最小间隙增加了 0.5mm IEC :2001 表 17- 基本绝缘的最小爬电距离工作电压 (V) 爬电距离 (mm) 防污等级材料组别材料组别 Ⅰ Ⅱ Ⅲa/Ⅲb Ⅰ Ⅱ Ⅲa/Ⅲb a >50 且 >125 且 >250 且 >400 且 >500 且 >800 且 >1000 且

5 >1250 且 >1600 且 >2000 且 >2500 且 >3200 且 >4000 且 >5000 且 >6300 且 >8000 且 >10000 且 a 如果部件的工作电压小于 50V, 允许使用 Ⅲb 的材料对于基本绝缘和功能绝缘的电气间隙可以有条件地减少, 条件是 : a) 通过第 14 章的瞬时过电压 ( 冲击电压 ) 测试 ; b) 结构上能保证不变形 : 在装配时或发生磨损或有相对位移的情况下, 电气间隙不会受到影响因此螺丝, 联接线等必须可靠联接, 不会发生脱落这里刚性联接能被接受要强调对于 0 类和 0I 类器具的基本绝缘在污染等级 3 的情况还是要按表 16 执行, 电气间隙的要求不能减少查爬电距离的要求的步骤可归纳为 : 步骤一 : 确定被考核部位的工作电压 ; 步骤二 : 确定被考核部位的材料组别 (CTI 指数 ); 步骤三 : 确定被考核部位的污染等级 ; 步骤四 : 按不同的绝缘, 在相应的表中查在该工作电压材料组别和污染等级下的爬电距离要求在讨论电气间隙爬电距离的问题时, 值得注意以下几个问题 : 1 零部件与整机的问题 : 在参照 IEC 制订标准时,TC 61 标准委员会在选用电气间隙要求时, 增加了 0.5mm 的余量 ( 参照前面表 16 注 3) 虽然零部件标准委员会也参照 IEC 标准制订零部件标准, 但他们选用最低的电气间隙要求制订他们的标准 ( 因为 IEC 只给出了在不同情况下的绝缘配合系统, 没有对每个不同产品有具体电气间隙的要求, 因此每个标准委员会会根据产品的特点进行选择所以不同类型的产品就会有不同要求 ) 因此出现了这个问题 : 如果我们对零部件按照标准最低电气间隙要求进行考核, 那么, 符合零部件标准的零件不一定就能符合整机要求因此我们在选用零部件时就需特别注意这个问题在新的修改版中有望得到解决 2 漆包线的问题 : 在第三版的标准中虽然没有功能绝缘这个概念, 但是浸渍过的绕组电气间隙有 1,0mm 的减少但在第四版的标准, 只有在额定冲击电压大于 1500V 的情况下, 才允许有 0.5mm 的减少 3 根据表 16 的不同额定冲击电压的值可以查出基本绝缘, 附加绝缘, 加强绝缘和功能绝缘的电气间隙要求但是, 对于加强绝缘的电气间隙要求, 在表 16 中要选高一级别的额定冲击电压对应的限值 4 对于电热管 ( 防尘 ) 和 PTC 元件, 它们的电气间隙要求被减少到 1.0 mm

6 5 由于新版电气间隙要求比旧版减少很多, 因此新版第条的要求与旧版的就有了很大变化原来要求是 : 螺丝或导线等脱落后, 要保证 50% 的要求, 而现在严格按 100% 满足表 16 要求 6 我们需要改变这个观念 : 由于过去电气间隙有足够多的余量, 如果电气间隙满足要求了, 交流耐压测试 ( 电气强度试验 ) 要求一般都没有什么问题, 因此, 我们往往比较注意电气间隙的要求, 经常会忽略交流耐压测试现在情况有所不同, 电气间隙要求减少许多, 我们在考虑电气间隙同时, 还要考虑交流耐压和冲击电压的测试有时, 我们最终还以冲击电压测试为准考核电气间隙 ( 如基本绝缘和功能绝缘 ), 当然前提是结构上还要满足一些附加条件, 前面已讨论过这个问题, 这里不再重复本文来自 : 新 e 代电子网, 网址是 : : 大量电子电脑技术资料书籍教程下载! 电气间隙和爬电距离电气间隙 : 在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离爬电距离 : 沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径. 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, 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, 使用附录 J 替换 GB : 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 V 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, 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 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

7 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 ;

SB 系列 / C-Link 产品特点引用标准 : IEC 结构 : 金属化聚丙烯膜结构封装 : 塑料外壳 ( UL94 V-0), 树脂填充电气特性工作温度 : - 40 至 C 范围 : 1.0 至 150μF 额定电压 : 700 至 1100 VC 偏差 :

SB 系列 / C-Link 产品特点引用标准 : IEC 结构 : 金属化聚丙烯膜结构封装 : 塑料外壳 ( UL94 V-0), 树脂填充电气特性工作温度 : - 40 至 C 范围 : 1.0 至 150μF 额定电压 : 700 至 1100 VC 偏差 : SA 系列 / C-Link 产品特点引用标准 : IEC 61071 结构 : 金属化聚丙烯膜结构封装 : 聚酯胶带, 树脂填充电气特性工作温度 : - 40 至 + 85 C 范围 : 15 至 500μF 额定电压 : 500 至 1100 VC 偏差 : ± 5%, ± 10% 损耗因素 : 2 10-3 @100z 20±5 C 预期寿命 : 100,000 小时 @Un, 70