电气间隙确定

电气间隙

一、电气间隙和爬电距离

[1]爬电距离：沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径。即在不同的使用情况下，由于导体周围的绝缘材料被电极化，导致绝缘材料呈现带电现象。此带电区（导体为圆形时，带电区为环形）的半径，即为爬电距离；

在绝缘材料表面会形成泄漏电流路径。若这些泄漏电流路径构成一条导电通路，则出现表面闪络或击穿现象。绝缘材料的这种变化需要一定的时间，它是由长时间加在器件上的工作电压所引起的，器件周围环境的污染能加速这一变化。

因此在确定端子爬电距离时要考虑工作电压的大小、污染等级及所运用的绝缘材料的抗爬电特性。根据基准电压、污染等级及绝缘材料组别来选择爬电距离。基准电压值是从供电电网的额定电压值推导出来的。

[2]电气间隙：在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离。即在保证电气性能稳定和安全的情况下，通过空气能实现绝缘的最短距离。

电气间隙的大小和老化现象无关。电气间隙能承受很高的过电压，但当过电压值超过某一临界值后，此电压很快就引起电击穿，因此在确认电气间隙大小的时候必须以设备可能会出现的最大的内部和外部过电压（脉冲耐受电压为依据）。在不同场合使用同一电气设备或运用过电压保护器时所出现的过电压大小各不相同。因此根据不同的使用场合将过电压分为Ⅰ至Ⅳ四个等级。

可见，爬电距离和电气间隙实际是两个相关参数，都是针对电气绝缘性而来。特别是在继电器、开关等工控产品的选用中，需要遵守相关标准的同时，还要按实际的使用环境要求（气压、污染等），设定合适的爬电距离及电气间隙，以保障人民生命财产安全和电气性能的稳定。

二、设定爬电距离及电气间隙

一般选型是按以下步骤进行：

1、确定电气间隙步骤

确定工作电压峰值和有效值；

确定设备的供电电压和供电设施类别；

根据过电压类别来确定进入设备的瞬态过电压大小；

确定设备的污染等级（一般设备为污染等级2）；

确定电气间隙跨接的绝缘类型（功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘）。

2、确定爬电距离步骤

确定工作电压的有效值或直流值；

确定材料组别（根据相比漏电起痕指数，其划分为：Ⅰ组材料，Ⅱ组材料，Ⅲa组材料, Ⅲb组材料。注：如不知道材料组别，假定材料为Ⅲb组）

确定污染等级；

确定绝缘类型（功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘）。

3、确定电气间隙要求值

根据测量的工作电压及绝缘等级，查表（4943：2H 和2J和2K，60065-2001表：表8和表9和表10）检索所需的电气间隙即可决定距离；作为电气间隙替代的方法，4943使用附录G替换，60065-2001使用附录J替换。

GB 8898-2001：电器间隙考虑的主要因素是工作电压，查图9来确定。（对和电压有效值在220-250V范围内的电网电源导电连接的零部件，这些数值等于354V峰值电压所对应的那些数值：基本绝缘3.0mm ,加强绝缘6.0mm）

4、确定爬电距离要求值

根据工作电压、绝缘等级及材料组别，查表(GB 4943为表2L，65-2001中为表11）确定爬电距离数值，如工作电压数值在表两个电压范围之间时，需要使用内差法计算其爬电距离。

GB 8898-2001其判定数值等于电气间隙，如满足下列三个条件，电气间隙和爬电距离加强绝缘可减少2m m,基本绝缘可减少1mm：

1）这些爬电距离和电气间隙会受外力而减小，但它们不处在外壳的可触及导电零部件与危险带电零部件之间；

2）它们靠刚性结构保持不变；

3）它们的绝缘特性不会因设备内部产生的灰尘而受到严重影响。

*注意：但直接与电网电源连接的不同极性的零部件间的绝缘，爬电距离和电气间隙不允许减小。基本绝缘和附加绝缘即使不满足爬电距离和电气间隙的要求，只要短路该绝缘，设备仍满足标准要求，则是可以接受的（8 898中4.3.1条）。

*GB 4943中只有功能绝缘的电气间隙和爬电距离可以减小，但必须满足标准5.3.4规定的高压或短路试验。

5、确定爬电距离和电气间隙注意

可动零部件应使其处在最不利的位置；

爬电距离值不能小于电气间隙值；

承受了机械应力试验；

断路器的电气间隙与爬电距离

确定电器产品的电气间隙，必须依据低压系统的绝缘配合，而绝缘配合则是建立在瞬时过电压被限制在规定的冲击耐受电压，而系统中的电器或设备产生的瞬时过电压也必须低于电源系统规定的冲击电压。因此：

1.电器的额定绝缘电压应≥电源系统的额定电压

2.电器的额定冲击耐受电压应≥电源系统的额定冲击耐受电压

3.电器产生的瞬态过电压应≤电源系统的额定冲击耐受电压。

基于以上三原则，电器的额定冲击耐受电压(优先值)Uimp就与电源系统的相对地电压和电器的安装类别等有很大的关系：相对地电压值越大，安装类别越高[分为I(信号水平级)、Ⅱ(负载水平级)、Ⅲ(配电水平级)、Ⅳ(电源水平级)]，要求额定冲击耐受电压就越大。例如相对地电压为220V，安装类别为Ⅲ时，Uimp为4.0KV，要是安装类别为Ⅳ，Uimp为6.0KV。一般塑壳式断路器的Uimp为6.0KV污染等级3级或4级，其最小的电气间隙是5.5mm。而产品的实际的电气间隙，都大于5.5mm。

关于爬电距离，GB/T14048.1《低压开关设备与控制设备总则》规定：电器(产品)的最小爬电距离与额定绝缘电压(或实际工作电压)、电器产品使用场所的污染等级以及产品本身使用的绝缘材料的性质(绝缘组别)有关。例如：额定绝缘电压为660(690)V，污染等级为3，产品使用的绝缘材料组别为Ⅲa(175≤cti〈400，CTI为绝缘材料的漏电起痕指数〉，最小爬电距离为10mm。一般塑壳式断路器的爬电距离都大大超过规定的数值。

综上所述，如果电器产品的电气间隙和爬电距离，达到绝缘配合要求，就不会因为外来过电压或线路设备本身的操作过电压造成设备的介质电击穿。GB7251.1-1997《低压成套开关设备和控制设备第一部分：型式试验和部分型式试验成套设备》(等效于IEC439-1：1992)，对绝缘配合的要求与GB/T14048.1是完全一样的。有一些成套电器制造厂提出断路器接线用铜排，其相与相之间的(空气)距离应大于12mm，有的甚至提出断路器的电气间隙应大于20mm。这种要求是不合理的，它已经超出了绝缘配合的要求。对于大电流规格，为了避免在出现短路电流时产生电动斥力，或是大电流时导体发热，为了增加散热空间，因而适当加宽相间的空间距离也是可以的。此时无论是达到12mm或20mm，都可由成套电器制造厂自行解决，或请电器元件厂提供有弯头的接线端子或联结板(片)来实现。一般断路器出厂时，都提供电源端相间的隔弧板，以防止电弧喷出时造成相间短路。零飞弧的断路器为防开断短路电流时有电离分子逸出，也安装这种隔弧板。如果没有隔弧板，则对裸铜排可包扎绝缘带，其距离应不小100mm。