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電氣間隙和爬電距離的測(cè)量方法有哪些?

電氣間隙Clearance

 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)象無關(guān)。電氣間隙能承受很高的過電壓,但當(dāng)過電壓值超過某一臨界值后,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)用過電壓保護(hù)器時(shí)所出現(xiàn)的過電壓大小各不相同。因此根據(jù)不同的使用場(chǎng)合將過電壓分為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;

電氣間隙和爬電距離的測(cè)量方法有哪些?

 

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)出來的。

電氣間隙和爬電距離的測(cè)量方法有哪些?


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?br/>幾點(diǎn)理解。 
 
一.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。 
4、 一次電路:一次電路是直接與交流電網(wǎng)電源連接的電路。 
5、 二次電路:二次電路是不與一次電路直接連接,而是由位于設(shè)備內(nèi)的變壓器、變換器或等效的隔離裝置或由電池供電的一種電路。 
 二.從 GB4943-2001 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: 
一)電氣間隙的測(cè)量步驟: 
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)過電壓類別來確定進(jìn)入設(shè)備的瞬態(tài)過電壓大??;    
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)。 
 二)確定爬電距離步驟  
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。 
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。 *GB 4943 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)。  
 
三.從 GB8898-2001 中 13 條款定義理解: 
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)。 
GB 8898-2001 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。基本絕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)。 
 
四.關(guān)于 GB19212.1-2003 中 26 條款的理解。 
自 2007 年3月 1 日開始實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB19212.5-2006《一般用途隔離變壓器的特殊要求》、GB19212.7-2006《一般用途安全隔離變壓器的特殊要求》、GB19212.18-2006《開關(guān)型電源用變壓器的特殊要求》。GB19212.1-2003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、污染等級(jí),絕緣材料組別。對(duì)于采用浸漬、灌封或者使用粘結(jié)膠帶覆蓋繞組來進(jìn)行隔離的變壓器,如果能滿足 GB/T16935.1-2007 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),能通過相應(yīng)的介電強(qiáng)度試驗(yàn)。 
  
五.關(guān)于 GB15092.1-2003 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)也分別加以說明 
  
六.四份標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量路徑的考慮。

一)X值的選取 
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 3mmm,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。 
二)電氣間隙爬電距離的測(cè)量路徑。 
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。 
 
七.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。 

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