浅析GB4943_2001标准的爬电距离和电气间隙

浅析ＧＢ４９４３－２００１标准的爬电距离和电气间隙

文｜广州威凯检测技术研究所电子试验室

陈永强

［摘要］从爬电距离和电气间隙的定义入手，阐述了ＧＢ４９４３－２００１标准中爬电距离和电气间隙的考核目的，及污染等级

对爬电距离和电气间隙的影响，并归纳了影响爬电距离和电气间隙的决定因素，用方框图的形式总结了爬电距离和电气间隙要求的查询步骤，最后简单介绍了工作电压的测试与注意事项。

［关键词］爬电距离、电气间隙、污染等级、工作电压

一、爬电距离和电气间隙的定义

标准编号

爬电距离

Ｃｒｅｅｐａｇｅｄｉｓｔａｎｃｅ

电气间隙ｃｌｅａｒａｎｃｅ

器件

ＧＢ４９４３－２００１

沿绝缘表面测得的两个导电零在两个导电零部件之间和部件之间或导电零部件与设备导电零部件与设备界面之防护界面之间的最短路径。间测得的最短空间距离。Ｓｈｏｒｔｅｓｔｐａｔｈｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐａｒｔｓ，ｏｒｂｅｔｗｅｅｎａｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐａｒｔａｎｄｔｈｅＢｏｕｎｄｉｎｇＳｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｅ－ｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｍｅａｓｕｒｅｄａｌｏｎｇｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ．

Ｓｈｏｒｔｅｓｔｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐａｒｔｓ，ｏｒｂｅｔｗｅｅｎａｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐａｒｔａｎｄｔｈｅＢｏｕｎｄｉｎｇＳｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｍｅａ－ｓｕｒｅｄｔｈｒｏｕｇｈａｉｒ．

ＩＥＣ６０９５０－１：２００５

槽电气间隙

Ｌ

ＧＢ８８９８－２００１

在两个导电零部件间沿绝缘材在两个导电零部件间在空料表面的最短距离。气中的最短距离。ＳｈｏｒｔｅｓｔｄｉｓｔａｎｃｅａｌｏｎｇｔｈｅＳｈｏｒｔｅｓｔｄｉｓｔａｎｃｅｉｎａｉｒｓｕｒｆａｃｅｏｆａｎｉｎｓｕｌａｔｉｎｇｍａｔｅ－ｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｒｉａｌｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐａｒｔｓｐａｒｔｓ

两个导电部件之间，或一个导电部件与器具的易触及表面之间沿绝缘材料表面测量的最短距离。

两个导电部件之间，或一个导电部件与器具的易触及表面之间的空间最短距离。

ＩＥＣ６００６５：２００１＋Ａ１：２００５

器件

ＧＢ４７０６．１－２００５

槽爬电距离

Ｌ

ＧＢ９７０６．１－１９９５

沿两个导电部件之间绝缘材料两个导电部件之间的最短表面的最短路径。空气距离。两个导电零部件沿绝缘材料表两个导电零部件在空气中面的最短距离。的最短距离。

ＧＢ４７９３．１－２００７

图１爬电距离和电气间隙的图示

表１各大安全标准中爬电距离和电气间隙的定义

４

日用电器２００８．０９

ｗｗｗ．ｑｓｃｈｉｎａ．ｃｏｍ

标准市场

标准法规

ＧＢ４９４３－２００１标准中爬电距离和电气间隙的相关内容是依据ＩＥＣ６０６６４－１《低压系统内设备的绝缘配合第１部分：原则、要求和试验》制定的。从各大安全标准中爬电距离和电气间隙的定义可以得出如下结论：

１、电气间隙就是在两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间必须维持一个不会产生空气介质被击穿的安全距离。两个导电零部件之间和导电零部件与设备界面之间，当其中的空气间隙小到一定程度时，在电场的作用下空气介质将被击穿，绝缘会永久失效或者暂时失效。

２、在确定两种不同额定电气强度材料之间的最短距离时，由于空气的额定电气强度通常是最弱的，因此两个导电部件之间的爬电距离由空气的绝缘性能来决定的。

而电气间隙在一次电路和二次电路的不同要求也是由于一次电路和二次电路所承受的瞬态过电压不同所造成的。

２．２爬电距离

爬电距离是考核绝缘在给定的工作电压和污染等级下的耐受能力。

ＧＢ４９４３－２００１标准第２．１０．１条：

“爬电距离的尺寸应使得绝缘在给定的工作电压和污染等级下不会产生闪络或击穿（起痕），详细要求见”２．１０．４。

爬电距离的要求只涉及表２Ｌ，因为爬电距离是根据工作电压、污染等级和材料组别决定的，通常和一二次电路的瞬态过电压无关。

二、爬电距离和电气间隙的考核目的

２．１电气间隙

一定程度的电气间隙是为了防范跨接在绝缘的上瞬态过电压或重复峰值电压。

ＧＢ４９４３－２００１标准第２．１０．１条规定“电气间隙的尺寸应使得进入设备的瞬态过电压和设备内部产生的峰值电压不能使其击穿，详细要求见２．１０．３。”电气间隙的要求涉及ＧＢ４９４３－２００１标准表２Ｈ、２Ｊ和２Ｋ三个表。表２Ｈ和２Ｊ适用于一次电路的电气间隙要求；表２Ｋ适用于二次电路的电气间隙要求。

ＧＢ４９４３－２００１标准第２．１０．３．２条注４：“确定电气间隙使用表２Ｈ和表２Ｊ：在表２Ｊ中按额定电源电压和污染等级来选择合适的列，再按等于工作电压的电源电压来选择适当的行。注意最小电气间隙值。

在表２Ｊ中按额定电源电压和污染等级来选择适当的列，在这列中按实际工作电压峰值来选定相适应的行，读出右手边两列中的一列所需要的附加电气间隙值，并把它加到从表２Ｈ中得到的最小电气间隙上就得到了所需的最小电气间隙总和。”

注４凸显了“电气间隙的尺寸应使得进入设备的瞬态过电压和设备内部产生的峰值电压不能使其击穿”这一原则。

电子产品由于电路中采用滤波器等元器件，使得该部位的实际瞬态电压值有所下降时，有关电气间隙的要求可以根据实际测得的瞬态电压值来确定。ＧＢ４９４３－２００１标准第２．１０．３．４条有关“瞬态电压电平的测量”的要求，正是对“电气间隙的尺寸应使得进入设备的瞬态过电压和设备内部产生的峰值电压不能使其击穿”这一规定的灵活运用。

２．３污染等级对爬电距离和电气间隙的影响

大气中的固体颗粒、灰尘、水份和过小的距离间隙，在潮态环境下非导电性污染转化为导电性污染，会引起印刷线路板的漏电起痕甚至电气导通。

当电子产品绝缘表面的污染达到一定程度时，电气绝缘间隙属性降低，导电部件之间的漏电流加大，形成闪络，造成绝缘材料的损伤，最终形成带电通道。

考虑导电部件距离的一个重要因素是污染等级。污染等级是依据产品的工作环境来确定的，一般情况下可以通过查找表２的适用范围来确定相关产品和部位的污染等级。

污染等级

１２

适用范围

被密封或能隔绝灰尘和潮气的元器件和组件，能通过第２．１０．７条试验封装的和密封的零部件ＧＢ４９４３标准适用范围内所包括的所有设备

设备的局部环境受导电污染的地方，或受干的非导电

３

物污染的地方，这种干的污染物在达到所预料的凝露情况下可能会导电。

表２污染等级的确定

２．４材料组别对爬电距离的影响

“材料组别”只对电子产品的爬电距离产生影响。对爬电距离进行测量时，必须注意到绝缘材料的漏电起痕指数（ＣＴＩ）。材料组别的确定是通过进行材料的ＣＴＩ测试完成的。表４列举了材料组别和ＣＴＩ的对应关系。当获得了被测材料的ＣＴＩ测试值后，对照表３的关系就可以确定材料的材料组别。

５

材料组ⅠⅡⅢａⅢｂ

材料ＣＴＩ值６００≤ＣＴＩ４００≤ＣＴＩ＜６００１７５≤ＣＴＩ＜４００１００≤ＣＴＩ＜１７５

表３材料组别和ＣＴＩ的关系

三、电气间隙和爬电距离要求查询步骤

３．１电气间隙指标的查询步骤

２．５爬电距离和电气间隙的决定因素

功能性要求

工作环境要求

电话开关要求

绝缘属性要求

导体图３电气间隙要求的查询步骤

３．２爬电距离指标的查询步骤

导体

图２爬电距离和电气间隙的决定因素

决定爬电距离和电气间隙的因素有很多，归纳起来主要有功能性因素、工作环境因素、电路工作因素、绝缘属性因素这四大方面的决定因素，表３是上述４大决定因素的实际表现。

图４爬电距离要求的查询步骤

编号１

决定因素功能性要求

实际表现

防止短路，达到试验中电气强度的要求，偶然性的浪涌，瞬时过电压；导电性微粒或灰尘，潮湿和冷凝水的堆积，海拔高度的变化；

３．３确定最小电气间隙的替换方法

ＧＢ４９４３－２００１标准第２．１０．３条相关的确定最小电气间隙的替换方法见ＧＢ４９４３－２００１标准附录Ｇ，现将有关方法用方框图型式标示出来。以便于更好的理解和确定最小电气间隙的替代方法。

２３４

工作环境要求

电路工作要求开关负载，内部提升电压；绝缘属性的要求

热应力和机械应力，绝缘漏电起痕的特性。

四、工作电压的测量

工作电压定义：当设备在正常使用的条件下工作时，所考虑的绝缘或元器件上所承受到的或能够承受的最高电压。

两个导电零部件之间的工作电压测量是爬电距离和电气间隙测试项目的基础，其工作电压值的大小只是为爬电距离和电气间隙指标的确定提供必要的参数，并不涉及合格与否的判定。

表４爬电距离和电气间隙的决定因素解释

６

日用电器２００８．０９

ｗｗｗ．ｑｓｃｈｉｎａ．

ｃｏｍ

标准市场

标准法规

４．３工作电压测试的注意事项

１）在进行初级与地之间工作电压测试过程中，若被测初级部位是直接与网电源的相线或中线相连，该点的工作电压值就是被测样品的网电源输入电压。而其它初级点与地之间的工作电压值仍以实际测量值为准。

２）工作电压完整波形的频率应是与被测样品网电源的频率或是叠加在网电源频率上的高频信号；

３）测量多管脚元器件（变压器或光电耦合器等）的工作电压时，要将所有的管脚进行排列组合测量以确定最大值；

４）示波器的测量探头外层是接地的，测量时为了保证测量人员的安全，建议用探头外层测量电源的次级，探头中心测量电源的初级；

５）由于测量工作电压时，被测样品必须恢复所有的接地连接；

图５确定最小电气间隙的替换方法

６）当工作电压的测量值小于网电源的输入电压时，工作电压要网电源的输入电压的

４．１工作电压的测量

１）供电电源：

被测样品的供电采用隔离电源，示波器等测试设备的供电采用稳压电源。采用样品与测试设备分开供电的方法，对测试人员起到更好的安全保护作用。

２）参考平衡点的选择：将Ｉ类试验样品的中线与地相连，ＩＩ类试验样品的可触及金属件或变压器次级与中线连接。

３）样品情况：

被测样品的网电源输入电压设定在额定电压或额定电压范围的上限，负载保持在额定或最大负载情况下，被测样品在正常工作条件下运行。

４）测量点的选择：

·初次级之间起隔离作用的元器件（如电源变压器，开关电源变压器，光电耦合器，Ｙ电容器等）；

参数确定。

参考文献：

［１］ＧＢ４９４３－２００１《信息技术设备的安全》

［２］ＧＢ８８９８－２００１《音频、视频及类似电子设备安全要求》

［３］沈宇雯正确理解爬电距离和电气间隙［Ｊ］．安全和电磁兼容，２００６．３［４］刘群兴对ＧＢ４９４３－２００１中电气间隙和爬电距离要求的理解［Ｊ］．安全和电磁兼容，２００４．４［５］司徒军Ｇｂ４７０６．１－２００５电气间隙和爬电距离的合格判定［Ｊ］．电

子质量，２００６．１０

·初级与地距离较小的地方测量。

４．２示波器的使用

工作电压的测量中最主要的测试设备就是示波器。测量过程中需要注意下述两点：

１）首选１００：１衰减的测试探头，防止被测部位的工作电压过高，损坏示波器。

２）在显示屏上调出完整的正弦波形而不能是局部波形，在完整的波形上进行有效值、峰值、频率等波形参数的测量，否则将影响示波器的电压读数。

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