UL标准中电气安全距离要求的比对与解析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在UL 1310以及其他的一些UL传统标准里，通常还 提供了另外一种电气距离要求的替代方法——UL 840。 UL 840标准提出可以运用耐压测试法或控制过电压的条 件下重新评估电气距离要求限值。但需要注意的是对于 现场配线的不同极性输入端子之间，以及带电部件到铁 壳之间的电气距离不能应用UL 840的替代方法。
技术壁垒与市场准入
415 Vp，在表中可以索引到第一列第三行420表值， 瞬 态电压值属于2500 V，污染等级为2，绝缘保护级别属 于R 加强绝缘，由此可以在表中检索到“420 V”对应 的查表值“R 4.0”，由此得出该产品初级到次级的电 气间隙（Clearance）要求限值为4.0毫米。而对于工作 电压实测值超过420 V的情形，其要求的电气间隙即需 要在上述查得数值再附加上UL 60950-1标准中表2L的 电气间隙额外值。该产品爬电距离（Creepage）的要 求限值可以采用类似查找方法，根据实测的工作电压有 效值（非峰值），再结合沿面绝缘材料组别核对标准 UL 60950-1中表2N 即可得出。
Electrical; North American Testing; Clearance; Creepage Distance; Spacing through Air; Spacing over Surface
引言
电气距离的评估是电气产品安全标准里一个非常重 要的结构审查环节。在北美的电气产品安全标准里，关 于电气安全距离的要求以及描述与IEC标准体系有着明 显的差异。
出口美国的机电产品，其电气安全要求常用ANSI/ UL标准（以下简称UL标准）进行评估。UL标准中就 有两种不同架构的体系，一种是与IEC相协调的安全标 准，例如信息设备安全标准UL 60950-1:2007《信息技 术设备的安全性.第1部分：一般要求》、音视频产 品安全标准UL 60065:2003《音频、视频及类似电 子设备、安全要求》等。这类标准关于电气安全 距离的要求与IEC同类产品标准等同；另外一种是 传统架构的UL标准， 例如2类（Class 2）电源标 准 UL 1310、电加热器具标准UL 499等。这类标 准的电气距离要求的评估和描述与IEC 标准有所 不同。本文以UL 60950-1 以及 UL1310 为代表例
表3 IEC相协调的UL标准与传统UL标准的电气距离评估方法的差异
产品：输入电压为100~240 Vac， 污染等级为2 级，外壳带开孔
比对位置
与IEC 相协调的UL标准
代表： UL 60950-1
电气间隙
爬电距离
F B/S R F B/S R
电气距离要求 （单位：毫米）
UL 传统标准 代表： UL 1310
１／４ （６．４）
２５１－６００ （３５３．６－８４８．５）
３／８ （９．５）
最小距离 英寸（单位
１／１６ （１．６）
１／１６ （１．６）
１／４ （６．４）
１／４ （６．４）
３／８ （９．５）
１／２ （１２．７）
１／２ （１２．７）
１／２ （１２．７）
39 2012年10月
3、UL标准关于电气安全距离要求的评估
在UL传统标准中，对于电气安全距离的评估没有 引入绝缘保护级别的概念，电气距离的核查主要与工作 电压相关。对出口美国的家用电器以及其他的一些机电 产品，常用传统UL标准评估，而其定义的电气距离主 要对整机以下的位置作了要求描述：不同极性的带电体 （如零线火线之间，保险丝两端）；带电部件到金属 导体；带电部件到铁壳之间。例如电发热器具标准UL 499就是典型的例子，如果一些家电产品中含有内置电 源或变压器，对于电源或变压器的初级到次级的距离需 要符合电源类或变压器的UL标准，如2类电源标准UL 1310 ，非2类电源标准 UL 1012 或UL 5085-1。此处以 UL 1310为例，对UL传统标准的电气距离要求进行简单 的比对分析。
电气距离如图1所示，实线为电气间隙， 虚线为爬 电距离。
在评估产品的电气安全距离的时候，需要结合一些 相关参数才可评估出电气距离限值的要求。在与IEC相 协调的UL标准（如UL 60950-1）中，评估电气距离需 要考虑的参数有工作电压（Working Voltage），污染 等级（Pollution Degree），过电压类别（Overvoltage category），电源瞬态电压（Transient voltage），以 及沿面绝缘材料组别（Material Group）等。
standards of North American. The article had made an introduction and contrast analysis description for the spacing requirement and evaluation based on two kinds of UL standards with different structures. Key words
以电源适配器为例，输入电压为100~240 Vac，若 初级到次级电路在线路板上的最大工作电压峰值测到为
表2 UL1310 关于电气距离的要求
涉及的工作电压有效值 （峰值） 空气间隙
≤５０ （７０．７）
１／１６ （１．６）
５１－１５０ （７０．８－２１２．１）
１／８ （３．２）
１５１－２５０ （２１２．２－３５３．５）
４２０
Ｆ １．５ Ｂ／Ｓ ２．０ Ｒ ４．０
２．５ ３．２ ６．４
即两导电部件通过空气中的最短距离；在UL传统标准 （如UL 1310）中称为 “Spacing through air”。
2) 爬电距离：又称为沿面距离，在与IEC相协调 的UL标准（如UL 60950-1）中称为“Creepage”， 即两导电部件沿着绝缘材料表面的最短距离；在 UL传统标准（如UL 1310）中称为“Spacing Over surface”。如果沿面有沟槽，若沟槽的开槽尺寸少于 标准界限值（X，详见UL 60950-1的附录G），则测量 爬电距离时该沟槽忽略不计。
2、与IEC相协调的UL标准关于电气安全 距离要求的评估
根据与IEC相协调的UL标准要求，产品在评估电气 距离的过程中，需要考量位置的绝缘等级以及工作电 压，结合相关参数，得出电气距离的要求限值，然后把 该限值与实测值比较，从而判断产品是否符合相应标准 的电气安全距离的要求。这里以UL 60950-1为代表， 以初级线路的电气距离要求为例。
UL标准中电气安全距离要求的比对与解析
Comparison and Analysis of the Safety Spacing Requirement in UL Standards
文/德国莱茵TÜV大中华区电子电气北美认证部 李世灵
摘要 在北美的电气产品安全标准里，电气安全距离的要求以及描述与IEC标准体系有着明显的差异。本文就电气
图 1 电气距离示意图
38 October. 2012 TECHNICAL BARRIERS AND MARKET ACCESS
FOCUS 热点聚焦
表1 UL 60950-1 初级电路绝缘以及初级电路与次级电路之间的绝缘最小电气间隙要求
电气间隙 (单位：毫米)
电源瞬态电压
１５００ Ｖ 工作电压峰值
工作电压
空气间隙
沿面距离
无绝缘保护级别概念
有效值 Vrms
峰值 Vpeak
火线到零线（ＰＣＢ） １．５ －－ －－ １．５ －－ －－ ６．４
保险丝 两端（ＰＣＢ）
１．５ －－ －－ １．５ －－ －－ ６．４
初级元件到接地 －－ ２．０ －－ －－ ２．０ －－ １２．７
铁壳
９．５
２４０
３３９．４
９．５
２４０
３３９．４
１２．７
２４０
３３９．４
40 October. 2012 TECHNICAL BARRIERS AND MARKET ACCESS
表1是从UL 60950-1截取的简化表格，表格中 “F”、“B/S”、“R”分别为功能绝缘、基本/附加绝缘 以及加强绝缘。根据UL 60950-1的规则，产品的污染 等级常为2级，过电压类别是认为Overvoltage category II 级。在UL 60950-1标准中可以查得，针对美国家庭 常用的两种电压有如下对应的瞬态电压：120 Vac对应 的电源瞬态电压为1500 V；240 Vac对应的电源瞬态电 压为2500 V。
（V）
１和２
３
２５００ Ｖ
污染等级
１和２
３
４０００ Ｖ １，２ 和３
Ｆ Ｂ／Ｓ Ｒ Ｆ Ｂ／Ｓ Ｒ Ｆ Ｂ／Ｓ Ｒ Ｆ Ｂ／Ｓ Ｒ Ｆ Ｂ／Ｓ Ｒ
７１
０．４ １．０ ２．０ ０．８ １．３ ２．６ １．０ ２．０ ４．０ １．３ ２．０ ４．０ ２．０ ３．２ ６．４
２１０
０．５ １．０ ２．０ ０．８ １．３ ２．６ １．４ ２．０ ４．０ １．５ ２．０ ４．０ ２．０ ３．２ ６．４
子，对两种不同架构体系的UL标准的电气安全距离要 求进行对比分析。
1、 电气安全距离的概念与相关参数
在UL标准中，与IEC协调的UL标准以及UL传统标 准关于电气安全距离的定义是类似的，只是在英文描述 上有一些差异：
1) 电气间隙：又称为空气间隙，在与IEC相协调 的UL标准（如UL 60950-1）中称为“Clearance”，
距离的评估方法以及要求限值方面，对UL两种不同架构体系的标准进行了介绍并作比对。 关键词
电气产品；北美认证；电气间隙；爬电距离；空气间隙；沿面距离
Abstract Compared with IEC standards, there is obvious difference for the spacing requirement and description in the safety
表2是从UL 1310中截取的简化表格，根据该标准的 定义，外壳到开孔产品和没开孔产品的电气距离要求有
所不同，表2为针对带开孔的电源的电气距离要求。从表 中可以看出，电气距离与产品的绝缘保护级别无关。
以输入电压为120 Vac的充电器为例，根据UL 1310评估，查表检索到第二行电压值第四列的表格， 其初级元件到金属铁壳的距离限值为6.4毫米（无论该 铁壳是否接地）；充电器输入零线与火线两端距离限 值为3.2毫米（空气间隙）/6.4毫米（沿面距离）；若 初级到次级侧电路在线路板上相对工作电压实测为245 Vrms，即根据表2查到空气间隙限值为6.4毫米，沿面 距离为9.5毫米。由此看出按此标准得出的电气距离限 值比UL 60950-1的要求严格。
4、比对与小结
综上述分析，可以得出与IEC相协调的UL标准以及 传统UL标准的电气距离评估方法具有显著差异，特别 在产品的以下三个位置的不同要求：不同极性的带电体 （如零线火线之间，保险丝两端）；带电部件到金属导 体；带电部件到铁壳。如表3所示。
通过上述表格以及比对可以看出， UL两种不同架构 体系的标准对于电气距离的评估方法以及要求限值有不 同，产品设计人员若能把标准的差异要求融入在产品设 计过程中，可以进一步降低产品设计以及认证成本。 T
技术壁垒与市场准入
415 Vp，在表中可以索引到第一列第三行420表值， 瞬 态电压值属于2500 V，污染等级为2，绝缘保护级别属 于R 加强绝缘，由此可以在表中检索到“420 V”对应 的查表值“R 4.0”，由此得出该产品初级到次级的电 气间隙（Clearance）要求限值为4.0毫米。而对于工作 电压实测值超过420 V的情形，其要求的电气间隙即需 要在上述查得数值再附加上UL 60950-1标准中表2L的 电气间隙额外值。该产品爬电距离（Creepage）的要 求限值可以采用类似查找方法，根据实测的工作电压有 效值（非峰值），再结合沿面绝缘材料组别核对标准 UL 60950-1中表2N 即可得出。
Electrical; North American Testing; Clearance; Creepage Distance; Spacing through Air; Spacing over Surface
引言
电气距离的评估是电气产品安全标准里一个非常重 要的结构审查环节。在北美的电气产品安全标准里，关 于电气安全距离的要求以及描述与IEC标准体系有着明 显的差异。
出口美国的机电产品，其电气安全要求常用ANSI/ UL标准（以下简称UL标准）进行评估。UL标准中就 有两种不同架构的体系，一种是与IEC相协调的安全标 准，例如信息设备安全标准UL 60950-1:2007《信息技 术设备的安全性.第1部分：一般要求》、音视频产 品安全标准UL 60065:2003《音频、视频及类似电 子设备、安全要求》等。这类标准关于电气安全 距离的要求与IEC同类产品标准等同；另外一种是 传统架构的UL标准， 例如2类（Class 2）电源标 准 UL 1310、电加热器具标准UL 499等。这类标 准的电气距离要求的评估和描述与IEC 标准有所 不同。本文以UL 60950-1 以及 UL1310 为代表例
表3 IEC相协调的UL标准与传统UL标准的电气距离评估方法的差异
产品：输入电压为100~240 Vac， 污染等级为2 级，外壳带开孔
比对位置
与IEC 相协调的UL标准
代表： UL 60950-1
电气间隙
爬电距离
F B/S R F B/S R
电气距离要求 （单位：毫米）
UL 传统标准 代表： UL 1310
１／４ （６．４）
２５１－６００ （３５３．６－８４８．５）
３／８ （９．５）
最小距离 英寸（单位
１／１６ （１．６）
１／１６ （１．６）
１／４ （６．４）
１／４ （６．４）
３／８ （９．５）
１／２ （１２．７）
１／２ （１２．７）
１／２ （１２．７）
39 2012年10月
3、UL标准关于电气安全距离要求的评估
在UL传统标准中，对于电气安全距离的评估没有 引入绝缘保护级别的概念，电气距离的核查主要与工作 电压相关。对出口美国的家用电器以及其他的一些机电 产品，常用传统UL标准评估，而其定义的电气距离主 要对整机以下的位置作了要求描述：不同极性的带电体 （如零线火线之间，保险丝两端）；带电部件到金属 导体；带电部件到铁壳之间。例如电发热器具标准UL 499就是典型的例子，如果一些家电产品中含有内置电 源或变压器，对于电源或变压器的初级到次级的距离需 要符合电源类或变压器的UL标准，如2类电源标准UL 1310 ，非2类电源标准 UL 1012 或UL 5085-1。此处以 UL 1310为例，对UL传统标准的电气距离要求进行简单 的比对分析。
电气距离如图1所示，实线为电气间隙， 虚线为爬 电距离。
在评估产品的电气安全距离的时候，需要结合一些 相关参数才可评估出电气距离限值的要求。在与IEC相 协调的UL标准（如UL 60950-1）中，评估电气距离需 要考虑的参数有工作电压（Working Voltage），污染 等级（Pollution Degree），过电压类别（Overvoltage category），电源瞬态电压（Transient voltage），以 及沿面绝缘材料组别（Material Group）等。
standards of North American. The article had made an introduction and contrast analysis description for the spacing requirement and evaluation based on two kinds of UL standards with different structures. Key words
以电源适配器为例，输入电压为100~240 Vac，若 初级到次级电路在线路板上的最大工作电压峰值测到为
表2 UL1310 关于电气距离的要求
涉及的工作电压有效值 （峰值） 空气间隙
≤５０ （７０．７）
１／１６ （１．６）
５１－１５０ （７０．８－２１２．１）
１／８ （３．２）
１５１－２５０ （２１２．２－３５３．５）
４２０
Ｆ １．５ Ｂ／Ｓ ２．０ Ｒ ４．０
２．５ ３．２ ６．４
即两导电部件通过空气中的最短距离；在UL传统标准 （如UL 1310）中称为 “Spacing through air”。
2) 爬电距离：又称为沿面距离，在与IEC相协调 的UL标准（如UL 60950-1）中称为“Creepage”， 即两导电部件沿着绝缘材料表面的最短距离；在 UL传统标准（如UL 1310）中称为“Spacing Over surface”。如果沿面有沟槽，若沟槽的开槽尺寸少于 标准界限值（X，详见UL 60950-1的附录G），则测量 爬电距离时该沟槽忽略不计。
2、与IEC相协调的UL标准关于电气安全 距离要求的评估
根据与IEC相协调的UL标准要求，产品在评估电气 距离的过程中，需要考量位置的绝缘等级以及工作电 压，结合相关参数，得出电气距离的要求限值，然后把 该限值与实测值比较，从而判断产品是否符合相应标准 的电气安全距离的要求。这里以UL 60950-1为代表， 以初级线路的电气距离要求为例。
UL标准中电气安全距离要求的比对与解析
Comparison and Analysis of the Safety Spacing Requirement in UL Standards
文/德国莱茵TÜV大中华区电子电气北美认证部 李世灵
摘要 在北美的电气产品安全标准里，电气安全距离的要求以及描述与IEC标准体系有着明显的差异。本文就电气
图 1 电气距离示意图
38 October. 2012 TECHNICAL BARRIERS AND MARKET ACCESS
FOCUS 热点聚焦
表1 UL 60950-1 初级电路绝缘以及初级电路与次级电路之间的绝缘最小电气间隙要求
电气间隙 (单位：毫米)
电源瞬态电压
１５００ Ｖ 工作电压峰值
工作电压
空气间隙
沿面距离
无绝缘保护级别概念
有效值 Vrms
峰值 Vpeak
火线到零线（ＰＣＢ） １．５ －－ －－ １．５ －－ －－ ６．４
保险丝 两端（ＰＣＢ）
１．５ －－ －－ １．５ －－ －－ ６．４
初级元件到接地 －－ ２．０ －－ －－ ２．０ －－ １２．７
铁壳
９．５
２４０
３３９．４
９．５
２４０
３３９．４
１２．７
２４０
３３９．４
40 October. 2012 TECHNICAL BARRIERS AND MARKET ACCESS
表1是从UL 60950-1截取的简化表格，表格中 “F”、“B/S”、“R”分别为功能绝缘、基本/附加绝缘 以及加强绝缘。根据UL 60950-1的规则，产品的污染 等级常为2级，过电压类别是认为Overvoltage category II 级。在UL 60950-1标准中可以查得，针对美国家庭 常用的两种电压有如下对应的瞬态电压：120 Vac对应 的电源瞬态电压为1500 V；240 Vac对应的电源瞬态电 压为2500 V。
（V）
１和２
３
２５００ Ｖ
污染等级
１和２
３
４０００ Ｖ １，２ 和３
Ｆ Ｂ／Ｓ Ｒ Ｆ Ｂ／Ｓ Ｒ Ｆ Ｂ／Ｓ Ｒ Ｆ Ｂ／Ｓ Ｒ Ｆ Ｂ／Ｓ Ｒ
７１
０．４ １．０ ２．０ ０．８ １．３ ２．６ １．０ ２．０ ４．０ １．３ ２．０ ４．０ ２．０ ３．２ ６．４
２１０
０．５ １．０ ２．０ ０．８ １．３ ２．６ １．４ ２．０ ４．０ １．５ ２．０ ４．０ ２．０ ３．２ ６．４
子，对两种不同架构体系的UL标准的电气安全距离要 求进行对比分析。
1、 电气安全距离的概念与相关参数
在UL标准中，与IEC协调的UL标准以及UL传统标 准关于电气安全距离的定义是类似的，只是在英文描述 上有一些差异：
1) 电气间隙：又称为空气间隙，在与IEC相协调 的UL标准（如UL 60950-1）中称为“Clearance”，
距离的评估方法以及要求限值方面，对UL两种不同架构体系的标准进行了介绍并作比对。 关键词
电气产品；北美认证；电气间隙；爬电距离；空气间隙；沿面距离
Abstract Compared with IEC standards, there is obvious difference for the spacing requirement and description in the safety
表2是从UL 1310中截取的简化表格，根据该标准的 定义，外壳到开孔产品和没开孔产品的电气距离要求有
所不同，表2为针对带开孔的电源的电气距离要求。从表 中可以看出，电气距离与产品的绝缘保护级别无关。
以输入电压为120 Vac的充电器为例，根据UL 1310评估，查表检索到第二行电压值第四列的表格， 其初级元件到金属铁壳的距离限值为6.4毫米（无论该 铁壳是否接地）；充电器输入零线与火线两端距离限 值为3.2毫米（空气间隙）/6.4毫米（沿面距离）；若 初级到次级侧电路在线路板上相对工作电压实测为245 Vrms，即根据表2查到空气间隙限值为6.4毫米，沿面 距离为9.5毫米。由此看出按此标准得出的电气距离限 值比UL 60950-1的要求严格。
4、比对与小结
综上述分析，可以得出与IEC相协调的UL标准以及 传统UL标准的电气距离评估方法具有显著差异，特别 在产品的以下三个位置的不同要求：不同极性的带电体 （如零线火线之间，保险丝两端）；带电部件到金属导 体；带电部件到铁壳。如表3所示。
通过上述表格以及比对可以看出， UL两种不同架构 体系的标准对于电气距离的评估方法以及要求限值有不 同，产品设计人员若能把标准的差异要求融入在产品设 计过程中，可以进一步降低产品设计以及认证成本。 T