電氣間隙是在兩個(gè)導(dǎo)電零部件之間或?qū)щ娏悴考c設(shè)備防護(hù)界面之間測(cè)得的最短空間距離。即在保證電氣性能穩(wěn)定和安全的情況下,通過(guò)空氣能實(shí)現(xiàn)絕緣的最短距離。
電氣間隙的大小和老化現(xiàn)象無(wú)關(guān)。電氣間隙能承受很高的過(guò)電壓,但當(dāng)過(guò)電壓值超過(guò)某一臨界值后,此電壓很快就引起電擊穿,因此在確認(rèn)電氣間隙大小的時(shí)候必須以設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)的最大的內(nèi)部和外部過(guò)電壓(脈沖耐受電壓為依據(jù))。在不同場(chǎng)合使用同一電氣設(shè)備或運(yùn)用過(guò)電壓保護(hù)器時(shí)所出現(xiàn)的過(guò)電壓大小各不相同。因此根據(jù)不同的使用場(chǎng)合將過(guò)電壓分為Ⅰ至Ⅳ四個(gè)等級(jí)。
爬電距離:沿絕緣表面測(cè)得的兩個(gè)導(dǎo)電零部件之間或?qū)щ娏悴考c設(shè)備防護(hù)界面之間的最短路徑。即在不同的使用情況下,由于導(dǎo)體周圍的絕緣材料被電極化,導(dǎo)致絕緣材料呈現(xiàn)帶電現(xiàn)象。此帶電區(qū)(導(dǎo)體為圓形時(shí),帶電區(qū)為環(huán)形)的半徑,即為爬電距離。
在絕緣材料表面會(huì)形成泄漏電流路徑。若這些泄漏電流路徑構(gòu)成一條導(dǎo)電通路,則出現(xiàn)表面閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象。絕緣材料的這種變化需要一定的時(shí)間,它是由長(zhǎng)時(shí)間加在器件上的工作電壓所引起的,器件周圍環(huán)境的污染能加速這一變化。
因此在確定端子爬電距離時(shí)要考慮工作電壓的大小、污染等級(jí)及所運(yùn)用的絕緣材料的抗爬電特性。根據(jù)基準(zhǔn)電壓、污染等級(jí)及絕緣材料組別來(lái)選擇爬電距離?;鶞?zhǔn)電壓值是從供電電網(wǎng)的額定電壓值推導(dǎo)出來(lái)的。
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,人們的生活水平的不斷提高,越來(lái)越多的電子產(chǎn)品進(jìn)入我們的家庭,為保證使用者的人身安全,世界各國(guó)均有相關(guān)法規(guī)以約束電器產(chǎn)品對(duì)人身造成的各種傷害。因此,安全性設(shè)計(jì)在產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中有著至關(guān)重要的作用,其中安全距離是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最重要的部分之一。在電氣間隙、爬電距離實(shí)際測(cè)量中往往有不同的結(jié)果差異、本篇結(jié)合自身實(shí)際工作,就電氣間隙,爬電距離的安全標(biāo)準(zhǔn)要求做一下概括總結(jié),談?wù)勔韵聨c(diǎn)理解。
名詞解釋
1、安全距離包括電氣間隙(空間距離),爬電距離(沿面距離)和絕緣穿透距離。
2、電氣間隙:兩相鄰導(dǎo)體或一個(gè)導(dǎo)體與相鄰電機(jī)殼表面的沿空氣測(cè)量的最短距離。
3、爬電距離:兩相鄰導(dǎo)體或一個(gè)導(dǎo)體與相鄰電機(jī)殼表面的沿絕絕緣表面測(cè)量的最短距離。
從GB4943-2011中2.10條款定義理解
在GB4943;2.10條款中指出電氣間隙的尺寸應(yīng)使得進(jìn)入設(shè)備的瞬態(tài)過(guò)電壓和設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的峰值電壓不能使其擊穿。爬電距離的的尺寸應(yīng)使得絕緣在給定的工作電壓和污染等級(jí)下不會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)或擊穿(起痕)。由此可以看出,電氣間隙和爬電距離的防范對(duì)象和考核目的不同。電氣間隙防范的是瞬態(tài)過(guò)電壓或峰值電壓;而爬電距離是考核絕緣在給定的工作電壓和污染等級(jí)下的耐受能力。
從對(duì)一次電路二次電路的名詞定義可以看出,二次電路可能是安全可觸及的,也可能是危險(xiǎn)帶電的;一個(gè)設(shè)備內(nèi)可能同時(shí)存在一次電路和二次電路,例如預(yù)定與電網(wǎng)電源直接相連使用的電源適配器;一個(gè)設(shè)備也可能本身就是二次電路,例如采用一臺(tái)發(fā)電機(jī)或電池供電的設(shè)備。在理解和區(qū)分一次電路和二次電路的基礎(chǔ)上,也就理解標(biāo)準(zhǔn)中為什么二次電路中也有對(duì)基本絕緣、附加絕緣、加強(qiáng)絕緣等的電氣間隙的要求。
具體測(cè)量步驟步驟如下:
確定工作電壓峰值和有效值;
確定設(shè)備的供電電壓和供電設(shè)施類別;
根據(jù)過(guò)電壓類別來(lái)確定進(jìn)入設(shè)備的瞬態(tài)過(guò)電壓大?。?/span>
確定設(shè)備的污染等級(jí)(一般設(shè)備為污染等級(jí)2);
確定電氣間隙跨接的絕緣類型(功能絕緣、基本絕緣、附加絕緣、加強(qiáng)絕緣)。
確定工作電壓的有效值或直流值;
確定材料組別(根據(jù)相比漏電起痕指數(shù),其劃分為:Ⅰ組材料,Ⅱ組材料,Ⅲa組材料, Ⅲb組材料。注:如不知道材料組別,假定材料為Ⅲb組)確定污染等級(jí);確定絕緣類型(功能絕緣、基本絕緣、附加絕緣、加強(qiáng)絕緣)電氣間隙、爬電距離的要求值:電氣間隙根據(jù)測(cè)量的工作電壓及絕緣等級(jí),查表(GB4943:2H 和2J和2K,60065-2001表:表8和表9和表10) 檢索所需的電氣間隙即可決定距離;作為電氣間隙替代的方法,4943使用附錄G替換,60065-2001使用附錄J替換。
從GB8898-2011中13條款定義理解
爬電距離根據(jù)工作電壓、絕緣等級(jí)及材料組別,查表(GB4943為表2L,65-2001中為表11)確定爬電距離數(shù)值,如工作電壓數(shù)值在表兩個(gè)電壓范圍之間時(shí),需要使用內(nèi)差法計(jì)算其爬電距離。*GB4943中只有功能絕緣的電氣間隙和爬電距離可以減小,但必須滿足 標(biāo)準(zhǔn)5.3.4規(guī)定的高壓或短路試驗(yàn)。
在GB8898-001中13條款中電氣間隙考慮的主要因素是工作電壓,查圖9來(lái)確定。(對(duì)和電壓有效值在220-250V范圍內(nèi)的電網(wǎng)電源導(dǎo)電連接的零部件,這些數(shù)值等于354V峰值電壓所對(duì)應(yīng)的那些數(shù)值:基本絕緣3.0mm,加強(qiáng)絕緣6.0mm)。
GB8898-2001其判定數(shù)值等于電氣間隙,如滿足下列三個(gè)條件,電氣間隙和爬電距離加強(qiáng)絕緣可減少2mm,基本絕緣可減少1mm。
1.這些爬電距離和電氣間隙會(huì)受外力而減小,但它們不處在外殼的可觸及導(dǎo)電零部件與危險(xiǎn)帶電零部件之間;
2.它們靠剛性結(jié)構(gòu)保持不變;
3.它們的絕緣特性不會(huì)因設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的灰塵而受到嚴(yán)重影響。
*注意:但直接與電網(wǎng)電源連接的不同極性的零部件間的絕緣,爬電距離和電氣間隙不允許減小?;窘^緣和附加絕緣即使不滿足爬電距離和電氣間隙的要求,只要短路該絕緣,設(shè)備仍滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,則是可以接受的(8898中4.3.1條)。
關(guān)于GB19212.1-2016中26條款的理解
GB19212.5-2011、GB19212.7-2012、GB19212.18-2006,GB19212.1-2016作為通用要求和試驗(yàn),在 26 條款中電氣間隙爬電距離的主要考慮因素為電壓類別、污穢等級(jí),絕緣材料組別。對(duì)于采用浸漬、灌封或者使用粘結(jié)膠帶覆蓋繞組來(lái)進(jìn)行隔離的變壓器,如果能滿足 GB/T16935.1-2008 的 4.1.1.2.1的試驗(yàn),爬電距離可有有相應(yīng)的減小值,但應(yīng)當(dāng)按適用的情況進(jìn)行附加的試驗(yàn)(見 26.2 條中 a),b),能通過(guò)相應(yīng)的介電強(qiáng)度試驗(yàn)。
關(guān)于GB15092.1-2010中20條款的理解
電氣間隙的測(cè)量主要考慮因素額定電壓、電壓類別和污染等級(jí),對(duì)基本絕緣、工作絕緣、附加絕緣、加強(qiáng)絕緣、三種斷開狀態(tài)分別加以說(shuō)明,另外對(duì)于基本絕緣及附加絕緣有必要時(shí)可進(jìn)行附錄M脈沖電壓試驗(yàn)以驗(yàn)證電氣間隙經(jīng)得起規(guī)定的瞬時(shí)過(guò)電壓。爬電距離的測(cè)量主要考慮因素為正常使用中預(yù)期會(huì)出現(xiàn)的電壓、污染等級(jí)、材料組別。對(duì)基本絕緣、工作絕緣、附加絕緣、加強(qiáng)絕緣、三種斷開狀態(tài)也分別加以說(shuō)明。
四份標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量路徑的考慮
1)GB4943,GB19212.1,GB15092.1中從污染等級(jí)的角度規(guī)定了的X寬度是相同的。
污染等級(jí) X寬度
1 0.25mm
2 1.0mm
3 1.5mm
注:如果涉及到的電氣間隙小于3mm,則溝槽寬度X最小可減小到該距離的1/3。
2)GB8898對(duì)直接與電網(wǎng)電源連接的,X值規(guī)定為1.0mm。對(duì)不直接與電網(wǎng)電源連接的,且經(jīng)過(guò)防灰塵和潮氣侵入的封閉、包封或氣密密封的設(shè)備、組件或元器件,X值規(guī)定為0.25mm。如果涉及到的電氣間隙(伴有相關(guān)的爬電距離)的要求小于3mm,則溝槽寬度X最小可減小到該距離的1/3,但不小于0.2mm。
a)所考慮的路徑包括一個(gè)具有任一深度而寬度≧Xmm的平行邊溝槽。
b)所考慮的V形溝槽路徑在GB4943,GB8898,GB19212.1包括內(nèi)角角度,而寬度大于Xmm。
在GB15092.1開關(guān)中路徑包括寬度大于Xmm,對(duì)角度沒(méi)有作出相關(guān)要求。
c)所考慮的路徑包括肋。
d)所考慮的路徑包括兩邊溝槽寬度≧Xmm的一個(gè)非粘合接縫。
e)所考慮的路徑包括一個(gè)擴(kuò)展邊的溝槽。
f)在螺釘頭與槽壁之間的空隙太窄<Xmm,可不予考慮。
結(jié)束語(yǔ)
在日常測(cè)量電氣間隙爬電距離不同的人往往結(jié)論有差異,首先要注意是否引入了過(guò)多的人為誤差,包括測(cè)試手段,測(cè)量時(shí),一般使用卡尺\(yùn)千分尺\(yùn)塞規(guī)等,更進(jìn)一步的手段有讀數(shù)顯微鏡\投影法,甚至極精細(xì)情況下,有電鏡等手段。根據(jù)以上四份標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比,還可以看出不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量電氣間隙,爬電距離考核角度、測(cè)量要求是有差異的。針對(duì)具體產(chǎn)品選用恰當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn),具體情況具體分析這樣才能保證結(jié)論的準(zhǔn)確性。