电气间隙和爬电距离(图文分析)经典

电气间隙和爬电距离(图文分析)经典！IEC60335-1：2001《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200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EN60335-1进行了换版，而中国国家标准GB4706.1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GB4706.1-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TC61(制订IEC60335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，TC61委员会就有了修订标准的技术基础。因而参照IEC60664所制订的新版IEC60335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。l3.3.5功能绝缘functionalinsulation：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GB4943-1995（idtIEC60950-1:1991）《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1.2.9.1“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，带电件1和带电件2之间的绝缘即为功能绝缘。而在IEC60335-1：1991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。IEC60335-1：1991（第三版）标准的要求：绝缘试验电压值——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试验电压V工作电压额定电压VSELV≤150V＞150V≤250V＞250V基本绝缘500100010001.2U+700附加绝缘100017501.2U+1450加强绝缘200030002.4U+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。29.1.1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；29.2.2条附加绝缘的爬电距离要求：按表17中基本绝缘的限值；29.2.3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；29.2.4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29.1.2条附加绝缘是采用基本绝缘的限值，即2.0mm。而按IEC60335-1:1991标准，查表得到4.0mm的限值，由此可见，要求的确是降低了。IEC60335-1:2001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IIIIII≤50330500800＞50且≤15080015002500＞150且≤300150025004000IEC60335-1:2001表16-最小电气间隙额定冲击电压(V)最小电气间隙(mm)注13300,5注25000,5注28000,5注215001,0注325002,0注340003,5注360006,0注380008,5注31000011,5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IEC60664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IEC60664中最小间隙增加了0.5mm。IEC60335-1:2001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123材料组别材料组别材料组别ⅠⅡⅢa/ⅢbⅠⅡⅢa/Ⅲb≤500.20.60.91.21.51.71.9a50≤1250.30.81.11.51.92.12.4125≤2500.61.31.82.53.23.64.0250≤4001.02.02.84.05.05.66.3400且≤5001.32.53.65.06.37.18.0500且≤8001.83.24.56.28.09.010.0800≤10002.44.05.68.010.011.012.51000且≤12503.25.07.110.012.514.016.01250且≤16004.26.39.012.516.018.020.01600且≤20005.68.011.016.020.022.025.02000且≤25007.510.014.020.025.028.032.02500且≤320010.012.518.025.032.036.040.03200且≤400012.516.022.032.040.045.050.04000且≤500016.020.028.040.050.056.063.05000且≤630020.025.036.050.063.071.080.06300且≤800025.032.045.063.080.090.0100.08000且≤1000032.040.056.080.0100.0110.0125.010000且≤1250040.050.071.0100.0125.0140.0160.0a如果部件的工作电压小于50V，允许使用Ⅲb的材料IEC60335-1:2001表18-功能绝缘的最小爬电距离工作电压（V）爬电距离（mm）防污等级123材料组别材料组别材料组别ⅠⅡⅢa/ⅢbⅠⅡⅢa/Ⅲb≤500.20.60.81.11.41.61.8a50且≤1250.30.71.01.41.82.02.2125且≤2500.41.01.42.02.52.83.2250且≤400b0.81.62.23.24.04.55.0400且≤5001.02.02.84.05.05.66.3500且≤8001.83.24.56.38.09.010.0800且≤10002.44.05.68.010.011.012.51000且≤12503.25.07.110.012.514.016.01250且≤16004.26.39.012.516.018.020.01600且≤20005.68.011.016.020.022.025.02000且≤25007.510.014.020.025.028.032.02500且≤320010.012.518.025.032.036.040.03200且≤400012.516.022.032.040.045.050.04000且≤500016.020.028.040.050.056.063.05000且≤630020.025.036.050.063.071.080.06300且≤800025.032.045.063.080.090.0100.08000且≤1000032.040.056.080.0100.0110.0125.010000且≤1250040.050.071.0100.0125.0140.0160.0a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IEC60664制订标准时，TC61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IEC60664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