爬电距离和电气间隙路径选取方法及在能力验证中的应用

爬电距离和电气间隙路径选取方法及在能力验证中的应用

谢红佳1郭俊豪2邓伟清3

广东省建筑科学研究院集团股份有限公司广州530510

摘要：本文介绍了电子产品爬电距离和电气间隙路径的确定依据，分析了污染等级、V形槽的80°原则、1/3原则对爬电距离的影响。阐述了爬电距离和电气间隙路径的确定方法，以及将此方法应用于能力验证中爬电距离和电气间隙路径的绘制和计算。

关键词：爬电距离；电气间隙；路径选取；能力验证

引言

随着科技和生活的快速发展，在满足安全性的同时，人们对电子产品的便携性要求越来越高，但是产品体积越小，安全性则相应的会受到影响，特别是爬电距离和电气间隙会成为电气产品安全事故的主要诱因，也更值得引起我们关注。在检测电子产品的爬电距离时，需要考虑的因素较多，有电压等级、海拔高度、污染等级、绝缘类型、表面形状、跨接角度等。根据爬电距离的定义：爬电距离是两导电部件间沿绝缘材料表面的最短距离[1]，其测试的第一步是正确绘制出爬电距离的路径。在实际测试中，待测的电气产品绝缘材料外表形状不完全平整规则，有时候会有槽、凸起和镂空等形状，如果对爬电距离最短路径确定依据把握不准，则很容易绘制出错误的路径。

如何正确理解爬电距离的确定依据相关标准，和电子产品材料表面的形状各异，使得爬电距离的路径绘制难度大大提高。本文针对这一难点，结合IEC60664-1：2007[1]、CTL590决议[2]和DSH0717（2008）决议[3]，对爬电距离和电气间隙路径选取和测量方法进行探讨和应用。本文针对2016年由国家认证认可监督管理委员会（CNCA）组织，威凯检测技术有限公司承担的能力验证计划“电气产品的爬电距离和电气间隙试验能力验证”，对一个类似于PCB电路板的特制试验样块进行了详细说明。

1确定爬电距离的依据

1.1污染等级

IEC60664-1：2007[1]规定了不同污染等级对应的X取值的大小，如表1[4]所示：

注：如果有关的电气间隙小于3mm，则尺寸X的最小值可减小至该电气间隙的1/3[4]。

1.280°原则

当电子产品形状有绝缘槽（如图1所示），此时爬电距离的路径需要跨越这个V型（角度为φ）的绝缘槽，跨越路径跟槽的角度有很大关系，当φ≥80°时，爬电距离的路径直接紧贴着槽的V型内表面到达另一条金属带；当φ＜80°时，爬电距离先沿着V型槽的内表面走一段，不直接到达槽的V型角顶点，而是发生了跨接现象，跨接到V型槽令一边，再沿内表面到达另一条金属带，其中跨接V型槽的那段距离的大小即为X值。X值的大小由污染等级来确定，这就是确定爬电距离路径的80°原则。CTL590决议明确规定，80°原则适用于所有的电气设备。

1.31/3原则

IEC60664-1：2007[1]指出X值与污染等级有关，不同的污染等级，X取值也不同，具体取值见表1。但有些特殊情况，X值的大小并不完全按污染等级决定。DSH0717（2008）决议指出，如果有关的电气间隙小于3mm，最小尺寸X可以减小到该电气间隙的三分之一[5]。这个电气间隙并非实测的电气间隙，而是指要求的电气间隙，即要求的最小电气间隙限值。

2.在能力验证试验中的实际应用

2.1能力验证的样品和试验说明

2.1.1样品说明

本次爬电距离和电气间隙能力验证提供的试验样品为一个类似于PCB电路板的特制试验样块，采用气泡膜和自封袋包装，本次能力验证的样品已通过均匀性检验。示意图如图2所示：

本次试验的部位，分布于样品的正面及背面，详见图3，样品平面示意图：

说明如下：

①只考虑PCB板悬空的情况；

②图3中绿色线条所含区域为镂空部分；

③正面上包含有金属条T1、T2（图3中用红色标记），以及边长为5.5mm等边三角形的镂空部分；

④背面上包含有金属条T3、T4（图3中用蓝色标记），以及顶端处边长为1.2mm等边三角形的长条形镂空部分；

⑤样品上所有角都按理论尖角，不按实际圆角处理；

⑥金属条T1、T2、T3、T4紧贴镂空处的边沿；

⑦样品厚度为1.5mm；

⑧样品长度为45.0mm、宽度为30.0mm，金属条T1、T2关于样品宽度的中线对称分布，金属条T3、T4关于样品宽度的中线对称分布；

⑨T1、T2、T3、T4金属条的长度都为11.0mm，宽度为1.0mm。

注：由于样品间工艺存在差异，请按照①-⑨提供的说明及数据进行本次测量。

2.1.2检测要求和方法说明

2.1.2.1此次能力验证计划要求每个实验室按照正常检测程序进行试验，要求测量：

（１）T1与T2之间的爬电距离和电气间隙测量路径；

（２）T3与T4之间的爬电距离和电气间隙测量路径；

（３）T1与T3之间的爬电距离测量路径。

2.1.2．2本次能力验证计划依据的基础方法标准包括：GB/T16935.1-2008[4]、IEC60664-1：2007。

此外，本次计划还应考虑相关的CTL决议（NO.0717、NO.590）。

2.1.2.3试验说明

（１）试验前，样品不需要进行预处理。测试时应使实验室环境温度保持在（２０±５）℃之间。

（２）设T1和T2之间的污染等级为1级，T3和T4之间的污染等级为3级，T1和T3之间的污染等级为2级

（３）设T1和T2之间的最小电气间隙限值为0.75mm，T3和T4之间最小电气间隙限值为4.5mm。

根据上述条件，分别找出T1和T2之间，以及T3和T4之间的爬电距离和电气间隙、T1和T3之间的爬电距离的路径，并使用我们提供的平面图绘制出相应的路径。

1.2爬电距离和电气间隙路径与测量

1.2.1电气间隙的路径与测量

该样品的电气间隙路径很简单，如下图4所示，可直接用投影仪测量，具体数据见表2。

①T1与T2之间的电气间隙

A点为T1的端点，D点为T2的端点

根据CTL决议（NO.0717、NO.590）及GB/T16935.1-2008

∴L电气间隙=LAD=2.7mm，即AD之间的连线

的端点，根据CTL决议（NO.0717、NO.590）及GB/T16935.1-2008

∴L电气间隙=LAD=1.2mm，即AD之间的连线

2.2.2爬电距离的路径绘制与测量

①T1与T2之间的爬电距离

A点为T1的端点，D点为T2的端点，E点为等边三角形的顶点，∠BEC=60o

根据DSH0717（2008）。由于T1、T2之间的最小电气间隙限值为0.75mm，即要求的电气间隙为0.75mm。

∴X取值为要求的电气间隙的三分之一。

取LBC=LBE=LEC=0.25mm

则L爬电距离=LAB+LBC+LCD=（2.7-0.25）×2+0.25=5.15mm

根据CTL决议（NO.0717、NO.590）及GB/T16935.1-2008，所以，L爬电距离=LAD=1.2mm，即AD之间的连线。

②T1与T3之间的爬电距离路径绘制与测量（请根据实际情况提供适当的不会产生歧义的路径描述图和文字说明）。

爬电距离和电气间隙作为电器产品安全性能中的重要指标之一，在测试中需要特别注意几点：

1.跨接最短距离X的理解，三分之一原则：“X的值较小到相关电气间隙的1/3”是指减小到要求的电气间隙的三分之一，而不是实测的电气间隙值。

2.X在不同污染等级下跨接距离的取值不同，在实际样品测试中要关注污染等级对爬电距离和电气间隙测试的影响和正确取值。

3.爬电距离和电气间隙应考虑空间立体结构，在实际测试中，需要应用立体几何和平面几何知识对模型进行综合分析。

参考文献：

[1]EC60664-1：2007Insulationcoordinationforequip-mentwithinlowvoltagesystems-partl：principles，requirementandtest[S].2007.

[2]CTL590决议IECEE[S].2007.

[3]CTLDSH0717CreepageClearanceGroove.2008.

[4][5]GB/T16935.1-2008《低压系统内设备的绝缘配合第1部分原理、要求和试验》.

[5]王莹.关于IEC60664-1[J].安全与电磁兼容，2010，（02）：87-89.[5]