浅析GB 标准的爬电距离和电气间隙
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3.3 确定最小电气间隙的替换方法
GB4943-2001 标准第 2.10.3 条相关的确定最小电气间隙的替 换方法见 GB4943-2001 标准附录 G,现将有关方法用方框图型式 标示出来。以便于更好的理解和确定最小电气间隙的替代方法。
四、工作电压的测量
工作电压定义: 当设备在正常使用的条件下工作时,所考 虑的绝缘或元器件上所承受到的或能够承受的最高电压。
两个导电零部件之间的工作电压测量是爬电距离和电气间隙 测试项目的基础,其工作电压值的大小只是为爬电距离和电气间 隙指标的确定提供必要的参数,并不涉及合格与否的判定。
6
日用电器 2008.09
www . qschina . com
标准 市场
标准 法规
图 5 确定最小电气间隙的替换方法
4.1 工作电压的测量 1) 供电电源: 被测样品的供电采用隔离电源,
浅析 GB4943-2001 标准的爬电距离 和电气间隙
文|广州威凯检测技术研究所电子试验室 陈永强
[摘 要] 从爬电距离和电气间隙的定义入手,阐述了 GB4943-2001 标准中爬电距离和电气间隙的考核目的,及污染等级 对爬电距离和电气间隙的影响,并归纳了影响爬电距离和电气间隙的决定因素,用方框图的形式总结了爬电距离和电气 间隙要求的查询步骤,最后简单介绍了工作电压的测试与注意事项。 [关键词] 爬电距离、电气间隙、污染等级、工作电压
间隙[J].安全和电磁兼容,2006.3 [4] 刘群兴 对 GB4943-2001 中电气
间 隙 和 爬 电 距 离 要 求 的 理 解 [J]. 安全和电磁兼容,2004.4 [5] 司徒 军 Gb4706.1-2005 电 气 间 隙和爬电距离的合格判定 [J]. 电 子质量,2006.10
7
电子产品由于电路中采用滤波器等元器件,使得该 部位的实际瞬态电压值有所下降时,有关电气间隙的要 求可以根据实际测得的瞬态电压值来确定。 GB4943-2001 标准第 2.10.3.4 条有关“瞬态电压电平 的测量”的要求,正是对“电气间隙的尺寸应使得进入 设备的瞬态过电压和设备内部产生的峰值电压不能使其 击穿”这一规定的灵活运用。
绝缘属 性要求
导体
导体
图 2 爬电距离和电气间隙的决定因素
图 3 电气间隙要求的查询步骤
3.2Байду номын сангаас爬电距离指标的查询步骤
决定爬电距离和电气间隙的因素有很多,归纳 起来主要有功能性因素、工作环境因素、电路工作 因素、绝缘属性因素这四大方面的决定因素,表 3 是上述 4 大决定因素的实际表现。
编号 决定因素
一、爬电距离和电气间隙的定义
标准编号 GB4943-2001
IEC 60950- 1:2005
爬电距离 Creepage distance
电气间隙 clearance
沿绝缘表面测得的两个导电零 在两个导电零部件之间和 部件之间或导电零部件与设备 导电零部件与设备界面之 防护界面之间的最短路径。 间测得的最短空间距离。
2) 在显示屏上调出完整的正弦 波形而不能是局部波形,在完整的 波形上进行有效值、峰值、频率等 波形参数的测量,否则将影响示波 器的电压读数。
4.3 工作电压测试的注意事项 1) 在进行初级与地之间
工作电压测试过程中,若被测 初级部位是直接与网电源的相 线或中线相连,该点的工作电 压值就是被测样品的网电源输 入电压。而其它初级点与地之 间的工作电压值仍以实际测量 值为准。
示波器等测试设备的供电采用稳压 电源。采用样品与测试设备分开供 电的方法,对测试人员起到更好的 安全保护作用。
2) 参考平衡点的选择: 将 I 类试验样品的中线与地相 连,II 类试验样品的可触及金属件 或变压器次级与中线连接。 3) 样品情况: 被测样品的网电源输入电压设定 在额定电压或额定电压范围的上限, 负载保持在额定或最大负载情况下, 被测样品在正常工作条件下运行。 4) 测量点的选择:
GB4793.1-2007
面的最短距离。
的最短距离。
表 1 各大安全标准中爬电距离和电气间隙的定义
4
器件
槽
L
电气间隙
器件
槽
L
爬电距离
图 1 爬电距离和电气间隙的图示
日用电器 2008.09
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标准 法规
GB4943-2001 标准中爬电距离和电气间隙的相关 内容是依据 IEC 60664-1 《低压系统内设备的绝缘配合 第 1 部分:原则、要求和试验》 制定的。从各大安全标 准中爬电距离和电气间隙的定义可以得出如下结论:
设备的局部环境受导电污染的地方,或受干的非导电 3 物污染的地方,这种干的污染物在达到所预料的凝露
情况下可能会导电。
表 2 污染等级的确定
2.4 材料组别对爬电距离的影响 “材料组别”只对电子产品的爬电距离产生影响。 对爬电距离进行测量时,必须注意到绝缘材料的漏
电起痕指数 (CT)I 。材料组别的确定是通过进行材料的 CTI 测试完成的。表 4 列举了材料组别和 CTI 的对应关 系。当获得了被测材料的 CTI 测试值后,对照表 3 的关 系就可以确定材料的材料组别。
在表 2J 中按额定电源电压和污染等级来选择适当 的列,在这列中按实际工作电压峰值来选定相适应的行, 读出右手边两列中的一列所需要的附加电气间隙值,并 把它加到从表 2H 中得到的最小电气间隙上就得到了所 需的最小电气间隙总和。”
注 4 凸显了“电气间隙的尺寸应使得进入设备的瞬 态过电压和设备内部产生的峰值电压不能使其击穿”这 一原则。
1、电气间隙就是在两个导电零部件之间或导电零 部件与设备界面之间必须维持一个不会产生空气介质被 击穿的安全距离。两个导电零部件之间和导电零部件与 设备界面之间,当其中的空气间隙小到一定程度时,在 电场的作用下空气介质将被击穿,绝缘会永久失效或者 暂时失效。
2、在确定两种不同额定电气强度材料之间的最短 距离时,由于空气的额定电气强度通常是最弱的,因此两 个导电部件之间的爬电距离由空气的绝缘性能来决定的。
而电气间隙在一次电路和二次电路的不同要求也是由 于一次电路和二次电路所承受的瞬态过电压不同所造成的。
2.2 爬电距离 爬电距离是考核绝缘在给定的工作电压和污染等级
下的耐受能力。 GB4943-2001 标准第 2.10.1 条: “爬电距离的尺寸应使得绝缘在给定的工作电压和污
染等 级 下 不 会 产 生 闪 络 或击 穿 (起 痕),详 细 要 求 见 2.10.4。”
Shortest path between two Shortest distance between conductive parts,or between two conductive parts, or a conductive part and the between a conductive part Bounding Surface of the e- and the Bounding Surface quipment, measured along of the equipment, mea- the surface of the insulation. sured through air.
尺寸应使得进入设备的瞬态过电压和设备内部产生的峰 值电压不能使其击穿,详细要求见 2.10.3。”电气间隙的 要求涉及 GB4943-2001 标准表 2H、2J 和 2K 三个表。 表 2H 和 2J 适用于一次电路的电气间隙要求;表 2K 适 用于二次电路的电气间隙要求。
GB4943-2001 标准第 2.10.3.2 条注 4:“确定电气 间隙使用表 2H 和表 2J:在表 2J 中按额定电源电压和 污染等级来选择合适的列,再按等于工作电压的电源电 压来选择适当的行。注意最小电气间隙值。
实际表现
防止短路,达到试验中电气强度的要 1 功能性要求
求,偶然性的浪涌,瞬时过电压;
导电性微粒或灰尘,潮湿和冷凝水的 2 工作环境要求
堆积,海拔高度的变化;
3 电路工作要求 开关负载,内部提升电压;
绝缘属性的 热应力和机械应力,绝缘漏电起痕的
4
要求
特性。
表 4 爬电距离和电气间隙的决定因素解释
图 4 爬电距离要求的查询步骤
2) 工作电压完整波形的 频率应是与被测样品网电源的 频率或是叠加在网电源频率上 的高频信号;
3) 测 量 多 管 脚 元 器 件 (变压器或光电耦合器等) 的工 作电压时,要将所有的管脚进 行排列组合测量以确定最大值;
4) 示波器的测量探头外 层是接地的,测量时为了保证 测量人员的安全,建议用探头 外层测量电源的次级,探头中 心测量电源的初级;
·初次级之间起隔离作用的元 器件 (如电源变压器,开关电源变 压器,光电耦合器,Y 电容器等);
·初级与地距离较小的地方测量。
4.2 示波器的使用 工作电压的测量中最主要的测
试设备就是示波器。测量过程中需 要注意下述两点:
1) 首选 100:1 衰减的测试探 头,防止被测部位的工作电压过高, 损坏示波器。
5
材料组 Ⅰ Ⅱ Ⅲa Ⅲb
材料 CTI 值 600≤CTI 400≤CTI<600 175≤CTI<400 100≤CTI<175
表 3 材料组别和 CTI 的关系
三、电气间隙和爬电距离要求查询步骤
3.1 电气间隙指标的查询步骤
2.5 爬电距离和电气间隙的决定因素
功能性 工作环 要求 境要求
电话开 关要求
GB4706.1-2005
两个导电部件之间,或一个导 两个导电部件之间,或一
电部件与器具的易触及表面之 个导电部件与器具的易触
间沿绝缘材料表面测量的最短 及表面之间的空间最短距
距离。
离。
沿两个导电部件之间绝缘材料 两个导电部件之间的最短
GB9706.1-1995
表面的最短路径。
空气距离。
两个导电零部件沿绝缘材料表 两个导电零部件在空气中
GB8898-2001
在两个导电零部件间沿绝缘材 在两个导电零部件间在空
料表面的最短距离。
气中的最短距离。
IEC 60065: 2001+A1:2005
Shortest distance along the Shortest distance in air surface of an insulating mate- between two conductive rial between two conductive parts parts
5) 由于测量工作电压时, 被测样品必须恢复所有的接地 连接;
6) 当工作电压的测量值 小于网电源的输入电压时,工 作电压要网电源的输入电压的 参数确定。
参考文献: [1] GB4943-2001《信息技术设备的
安全》 [2] GB8898-2001《音频、视频及类似
电子设备 安全要求》 [3] 沈宇雯 正确理解爬电距离和电气
考虑导电部件距离的一个重要因素是污染等级。污 染等级是依据产品的工作环境来确定的,一般情况下可 以通过查找表 2 的适用范围来确定相关产品和部位的污 染等级。
污染等级
适用范围
被密封或能隔绝灰尘和潮气的元器件和组件,能通过 1
第 2.10.7 条试验封装的和密封的零部件
2 GB4943 标准适用范围内所包括的所有设备
爬电距离的要求只涉及表 2L,因为爬电距离是根据 工作电压、污染等级和材料组别决定的,通常和一二次 电路的瞬态过电压无关。
二、爬电距离和电气间隙的考核目的
2.1 电气间隙 一定程度的电气间隙是为了防范跨接在绝缘的上瞬
态过电压或重复峰值电压。 GB4943-2001 标准第 2.10.1 条规定“电气间隙的
2.3 污染等级对爬电距离和电气间隙的影响 大气中的固体颗粒、灰尘、水份和过小的距离间隙,
在潮态环境下非导电性污染转化为导电性污染,会引起 印刷线路板的漏电起痕甚至电气导通。
当电子产品绝缘表面的污染达到一定程度时,电气 绝缘间隙属性降低,导电部件之间的漏电流加大,形成 闪络,造成绝缘材料的损伤,最终形成带电通道。
GB4943-2001 标准第 2.10.3 条相关的确定最小电气间隙的替 换方法见 GB4943-2001 标准附录 G,现将有关方法用方框图型式 标示出来。以便于更好的理解和确定最小电气间隙的替代方法。
四、工作电压的测量
工作电压定义: 当设备在正常使用的条件下工作时,所考 虑的绝缘或元器件上所承受到的或能够承受的最高电压。
两个导电零部件之间的工作电压测量是爬电距离和电气间隙 测试项目的基础,其工作电压值的大小只是为爬电距离和电气间 隙指标的确定提供必要的参数,并不涉及合格与否的判定。
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图 5 确定最小电气间隙的替换方法
4.1 工作电压的测量 1) 供电电源: 被测样品的供电采用隔离电源,
浅析 GB4943-2001 标准的爬电距离 和电气间隙
文|广州威凯检测技术研究所电子试验室 陈永强
[摘 要] 从爬电距离和电气间隙的定义入手,阐述了 GB4943-2001 标准中爬电距离和电气间隙的考核目的,及污染等级 对爬电距离和电气间隙的影响,并归纳了影响爬电距离和电气间隙的决定因素,用方框图的形式总结了爬电距离和电气 间隙要求的查询步骤,最后简单介绍了工作电压的测试与注意事项。 [关键词] 爬电距离、电气间隙、污染等级、工作电压
间隙[J].安全和电磁兼容,2006.3 [4] 刘群兴 对 GB4943-2001 中电气
间 隙 和 爬 电 距 离 要 求 的 理 解 [J]. 安全和电磁兼容,2004.4 [5] 司徒 军 Gb4706.1-2005 电 气 间 隙和爬电距离的合格判定 [J]. 电 子质量,2006.10
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电子产品由于电路中采用滤波器等元器件,使得该 部位的实际瞬态电压值有所下降时,有关电气间隙的要 求可以根据实际测得的瞬态电压值来确定。 GB4943-2001 标准第 2.10.3.4 条有关“瞬态电压电平 的测量”的要求,正是对“电气间隙的尺寸应使得进入 设备的瞬态过电压和设备内部产生的峰值电压不能使其 击穿”这一规定的灵活运用。
绝缘属 性要求
导体
导体
图 2 爬电距离和电气间隙的决定因素
图 3 电气间隙要求的查询步骤
3.2Байду номын сангаас爬电距离指标的查询步骤
决定爬电距离和电气间隙的因素有很多,归纳 起来主要有功能性因素、工作环境因素、电路工作 因素、绝缘属性因素这四大方面的决定因素,表 3 是上述 4 大决定因素的实际表现。
编号 决定因素
一、爬电距离和电气间隙的定义
标准编号 GB4943-2001
IEC 60950- 1:2005
爬电距离 Creepage distance
电气间隙 clearance
沿绝缘表面测得的两个导电零 在两个导电零部件之间和 部件之间或导电零部件与设备 导电零部件与设备界面之 防护界面之间的最短路径。 间测得的最短空间距离。
2) 在显示屏上调出完整的正弦 波形而不能是局部波形,在完整的 波形上进行有效值、峰值、频率等 波形参数的测量,否则将影响示波 器的电压读数。
4.3 工作电压测试的注意事项 1) 在进行初级与地之间
工作电压测试过程中,若被测 初级部位是直接与网电源的相 线或中线相连,该点的工作电 压值就是被测样品的网电源输 入电压。而其它初级点与地之 间的工作电压值仍以实际测量 值为准。
示波器等测试设备的供电采用稳压 电源。采用样品与测试设备分开供 电的方法,对测试人员起到更好的 安全保护作用。
2) 参考平衡点的选择: 将 I 类试验样品的中线与地相 连,II 类试验样品的可触及金属件 或变压器次级与中线连接。 3) 样品情况: 被测样品的网电源输入电压设定 在额定电压或额定电压范围的上限, 负载保持在额定或最大负载情况下, 被测样品在正常工作条件下运行。 4) 测量点的选择:
GB4793.1-2007
面的最短距离。
的最短距离。
表 1 各大安全标准中爬电距离和电气间隙的定义
4
器件
槽
L
电气间隙
器件
槽
L
爬电距离
图 1 爬电距离和电气间隙的图示
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标准 法规
GB4943-2001 标准中爬电距离和电气间隙的相关 内容是依据 IEC 60664-1 《低压系统内设备的绝缘配合 第 1 部分:原则、要求和试验》 制定的。从各大安全标 准中爬电距离和电气间隙的定义可以得出如下结论:
设备的局部环境受导电污染的地方,或受干的非导电 3 物污染的地方,这种干的污染物在达到所预料的凝露
情况下可能会导电。
表 2 污染等级的确定
2.4 材料组别对爬电距离的影响 “材料组别”只对电子产品的爬电距离产生影响。 对爬电距离进行测量时,必须注意到绝缘材料的漏
电起痕指数 (CT)I 。材料组别的确定是通过进行材料的 CTI 测试完成的。表 4 列举了材料组别和 CTI 的对应关 系。当获得了被测材料的 CTI 测试值后,对照表 3 的关 系就可以确定材料的材料组别。
在表 2J 中按额定电源电压和污染等级来选择适当 的列,在这列中按实际工作电压峰值来选定相适应的行, 读出右手边两列中的一列所需要的附加电气间隙值,并 把它加到从表 2H 中得到的最小电气间隙上就得到了所 需的最小电气间隙总和。”
注 4 凸显了“电气间隙的尺寸应使得进入设备的瞬 态过电压和设备内部产生的峰值电压不能使其击穿”这 一原则。
1、电气间隙就是在两个导电零部件之间或导电零 部件与设备界面之间必须维持一个不会产生空气介质被 击穿的安全距离。两个导电零部件之间和导电零部件与 设备界面之间,当其中的空气间隙小到一定程度时,在 电场的作用下空气介质将被击穿,绝缘会永久失效或者 暂时失效。
2、在确定两种不同额定电气强度材料之间的最短 距离时,由于空气的额定电气强度通常是最弱的,因此两 个导电部件之间的爬电距离由空气的绝缘性能来决定的。
而电气间隙在一次电路和二次电路的不同要求也是由 于一次电路和二次电路所承受的瞬态过电压不同所造成的。
2.2 爬电距离 爬电距离是考核绝缘在给定的工作电压和污染等级
下的耐受能力。 GB4943-2001 标准第 2.10.1 条: “爬电距离的尺寸应使得绝缘在给定的工作电压和污
染等 级 下 不 会 产 生 闪 络 或击 穿 (起 痕),详 细 要 求 见 2.10.4。”
Shortest path between two Shortest distance between conductive parts,or between two conductive parts, or a conductive part and the between a conductive part Bounding Surface of the e- and the Bounding Surface quipment, measured along of the equipment, mea- the surface of the insulation. sured through air.
尺寸应使得进入设备的瞬态过电压和设备内部产生的峰 值电压不能使其击穿,详细要求见 2.10.3。”电气间隙的 要求涉及 GB4943-2001 标准表 2H、2J 和 2K 三个表。 表 2H 和 2J 适用于一次电路的电气间隙要求;表 2K 适 用于二次电路的电气间隙要求。
GB4943-2001 标准第 2.10.3.2 条注 4:“确定电气 间隙使用表 2H 和表 2J:在表 2J 中按额定电源电压和 污染等级来选择合适的列,再按等于工作电压的电源电 压来选择适当的行。注意最小电气间隙值。
实际表现
防止短路,达到试验中电气强度的要 1 功能性要求
求,偶然性的浪涌,瞬时过电压;
导电性微粒或灰尘,潮湿和冷凝水的 2 工作环境要求
堆积,海拔高度的变化;
3 电路工作要求 开关负载,内部提升电压;
绝缘属性的 热应力和机械应力,绝缘漏电起痕的
4
要求
特性。
表 4 爬电距离和电气间隙的决定因素解释
图 4 爬电距离要求的查询步骤
2) 工作电压完整波形的 频率应是与被测样品网电源的 频率或是叠加在网电源频率上 的高频信号;
3) 测 量 多 管 脚 元 器 件 (变压器或光电耦合器等) 的工 作电压时,要将所有的管脚进 行排列组合测量以确定最大值;
4) 示波器的测量探头外 层是接地的,测量时为了保证 测量人员的安全,建议用探头 外层测量电源的次级,探头中 心测量电源的初级;
·初次级之间起隔离作用的元 器件 (如电源变压器,开关电源变 压器,光电耦合器,Y 电容器等);
·初级与地距离较小的地方测量。
4.2 示波器的使用 工作电压的测量中最主要的测
试设备就是示波器。测量过程中需 要注意下述两点:
1) 首选 100:1 衰减的测试探 头,防止被测部位的工作电压过高, 损坏示波器。
5
材料组 Ⅰ Ⅱ Ⅲa Ⅲb
材料 CTI 值 600≤CTI 400≤CTI<600 175≤CTI<400 100≤CTI<175
表 3 材料组别和 CTI 的关系
三、电气间隙和爬电距离要求查询步骤
3.1 电气间隙指标的查询步骤
2.5 爬电距离和电气间隙的决定因素
功能性 工作环 要求 境要求
电话开 关要求
GB4706.1-2005
两个导电部件之间,或一个导 两个导电部件之间,或一
电部件与器具的易触及表面之 个导电部件与器具的易触
间沿绝缘材料表面测量的最短 及表面之间的空间最短距
距离。
离。
沿两个导电部件之间绝缘材料 两个导电部件之间的最短
GB9706.1-1995
表面的最短路径。
空气距离。
两个导电零部件沿绝缘材料表 两个导电零部件在空气中
GB8898-2001
在两个导电零部件间沿绝缘材 在两个导电零部件间在空
料表面的最短距离。
气中的最短距离。
IEC 60065: 2001+A1:2005
Shortest distance along the Shortest distance in air surface of an insulating mate- between two conductive rial between two conductive parts parts
5) 由于测量工作电压时, 被测样品必须恢复所有的接地 连接;
6) 当工作电压的测量值 小于网电源的输入电压时,工 作电压要网电源的输入电压的 参数确定。
参考文献: [1] GB4943-2001《信息技术设备的
安全》 [2] GB8898-2001《音频、视频及类似
电子设备 安全要求》 [3] 沈宇雯 正确理解爬电距离和电气
考虑导电部件距离的一个重要因素是污染等级。污 染等级是依据产品的工作环境来确定的,一般情况下可 以通过查找表 2 的适用范围来确定相关产品和部位的污 染等级。
污染等级
适用范围
被密封或能隔绝灰尘和潮气的元器件和组件,能通过 1
第 2.10.7 条试验封装的和密封的零部件
2 GB4943 标准适用范围内所包括的所有设备
爬电距离的要求只涉及表 2L,因为爬电距离是根据 工作电压、污染等级和材料组别决定的,通常和一二次 电路的瞬态过电压无关。
二、爬电距离和电气间隙的考核目的
2.1 电气间隙 一定程度的电气间隙是为了防范跨接在绝缘的上瞬
态过电压或重复峰值电压。 GB4943-2001 标准第 2.10.1 条规定“电气间隙的
2.3 污染等级对爬电距离和电气间隙的影响 大气中的固体颗粒、灰尘、水份和过小的距离间隙,
在潮态环境下非导电性污染转化为导电性污染,会引起 印刷线路板的漏电起痕甚至电气导通。
当电子产品绝缘表面的污染达到一定程度时,电气 绝缘间隙属性降低,导电部件之间的漏电流加大,形成 闪络,造成绝缘材料的损伤,最终形成带电通道。