电气间隙和爬电距离测量方法的探讨

董雪礼， 范佳乐， 刘尚坤， 龚荣福

1. 镇江市产品质量监督检验中心 江苏镇江 212132 2. 国家中低压配电设备质量监督检验中心 江苏镇江 212132



电气间隙和爬电距离测量方法的探讨

董雪礼1,2， 范佳乐1,2， 刘尚坤1,2， 龚荣福1,2

1. 镇江市产品质量监督检验中心 江苏镇江 212132 2. 国家中低压配电设备质量监督检验中心 江苏镇江 212132

正确理解电气间隙和爬电距离的定义，准确应用CTL DSH590决议80°准则，考虑不同污染等级对电气间隙和爬电距离的影响，是测量电气间隙和爬电距离的关键。对2010年5月和2013月7日两次试验进行了详细介绍，为今后电气间隙与爬电距离测量与实验室内部质量控制提供参考。

电气间隙； 爬电距离； 测试

镇江市产品质量监督检验中心与国家中低压配电设备质量监督检验中心参加了国家认证认可监督管理委员会、中国家用电器研究院组织的2010年5月(项目编号CNAS T0529)和2013年7月(项目编号CNCA-13-B20)电气间隙、爬电距离能力验证试验，试验对电气间隙、爬电距离正确理解和测量所考虑的因素，路径分析、测量与计算，以及关键点的理解等进行了综合解析，通过试验和相关报告，对平面两侧不同导体间的电气间隙、爬电距离路径分析和测量有了进一步理解。

1 2010年5月比对试验

1.1 试验概述

试验样品如图1所示，样品的三角形内区域为镂空部分，红色线代表A面导体，蓝色线代表B面导体。

图1 2010年5月试验样品示意图

试验依据GB 16935.1—2008《低压系统内设备的绝缘配合 第1部分： 原理、要求和试验》、GB 8898—2011《音频、视频及类似电子设备 安全要求》、GB 49431—2011《信息技术设备安全 第1部分： 通用要求》、GB 2099.1—2008《家用和类似用途插头插座 第1部分： 通用要求》、GB 16915.1—2014《家用和类似用途固定式电气装置的开关 第1部分： 通用要求》、GB 14536.1—2008《家用和类似用途自动控制器 第1部分： 通用要求》、GB 15092.1—2010《器具开关 第1部分： 通用要求》、GB 19212.1—2008《电力变压器、电源、电抗器和类似产品的安全 第1部分： 通用要求》、GB 7000.1—2007《灯具 第1部分： 一般要求与试验》、GB 12350—2009《小功率电动机的安全要求》，此外还应考虑国际电工委员会下属检测实验室委员会CTL决议的要求[1]。

试验条件如下。

(1) 试验前，不需对样品进行任何预处理，保持15～25℃范围内的恒定环境温度[2]。

(2) 设定样品污染等级为2级。

(3) 样品中的角全部按尖角考虑。

(4) 爬电距离和电气间隙测量值精确到0.01mm。

测量项目包括T1与T2之间的电气间隙、爬电距离，T3与T4之间的电气间隙、爬电距离，T1与T4之间的电气间隙、爬电距离等。

几个重要概念说明如下。

(1) 电气间隙指两个导电部件在空气中的最短距离[3]，作用是保证瞬态过电压或峰值电压不击穿，没有绝缘体作陪衬。

(2) 爬电距离指两个导电部件之间沿绝缘材料表面的最短距离[3]，用于考核绝缘材料在给定工作电压和污染等级下的耐受能力，不产生闪络或击穿。爬电距离是两导体间通过绝缘体表面形成的[4]。

(3) 污染等级。如表1所示，如果涉及到的电气间隙小于3mm,则沟槽宽度最小可减小至该电气间隙的1/3。

表1 污染等级与对应的沟槽宽度

当沟槽宽度小于桥接距离时，爬电距离可直接桥接；当沟槽宽度大于或等于桥接距离时，爬电距离则不能桥接。

当存在V形槽时，V形槽底部可桥接。此处存在理解上的争议，即该V形槽是否有角度上的规定。因此CTL DSH590决议对此进行了补充，规定80°原则，即小于80°的V形槽可被桥接，适用于所有标准[5]。

1.2 T1与T2间的电气间隙、爬电距离

试验示意图如图2所示。

图2 2010年5月T1与T2间试验示意图

1.2.1 电气间隙

(1) 路径分析： T1与T2两导体在印制电路板的同一面，两点间的电气间隙就是最短的空间距离。

(2) 测量方法： 直接通过读数显微镜测量T1与T2间最短的两点间距离，如图2(b)虚线所示。

(3) 关键理解点： 确认T1与T2之间最短的空间距离。

1.2.2 爬电距离

(1) 考虑因素： CTL DSH590决议规定，角度小于80°时需要桥接，角度大于或等于80°时不需要桥接[5]。

(2) 路径分析： 试验要求给出了污染等级为2级、沟槽宽度最小值为1.0mm，关键要计算1.0mm的位置。

(3) 测量方法： 小△acb为等边三角形，测量c点到a点为1.0mm，c点到b点为1.0mm，连线a点与b点，从导体T1沿90°印制电路板边到污染点a处，经过1.0mm到b处后垂直架桥到T2，如图2(c)实线所示。

(4) 关键理解点： 根据CTL DSH590决议，导体与绝缘表面角度小于80°时需要桥接，并垂直于T2[6-7]。

1.3 T3与T4间的电气间隙、爬电距离

试验示意图如图3所示，图中X为沟槽宽度。

图3 2010年5月T3与T4间试验示意图

1.3.1 电气间隙

(1) 路径分析： T3与T4两导体间在垂直时距离最短，此时的距离即为电气间隙。CTL 717决议规定： 如果相关的电气间隙距离小于3mm，沟槽宽度最小值将被减小至此电气间隙的1/3；这些情况不区分缺口和凹槽，也不区分绝缘类型。

(2) 测量方法： T3与T4之间导体在印制电路板的同一面，可以直接通过读数显微镜测量T3与T4之间的最短距离，如图3(b)虚线所示。

(3) 关键理解点： 在T3与T4之间，只有虚线与T3垂直时两者之间距离最短，如果相关的电气间隙距离小于3mm，那么沟槽宽度最小值将被减小至这一电气间隙的1/3。

1.3.2 爬电距离

(1) 考虑因素： 遵守CTL DSH590决议的规定，角度大于或等于80°则不架桥。污染等级为2级时，沟槽宽度最小值为1.0mm。

(3) 测量方法： 首先确定污染等级为2级、沟槽宽度最小值为1.0mm时对应的两个点，然后从导体T4沿90°印制电路板边到污染点a处，再经过1.0mm到b处垂直架桥至T3，如图3(c)实线所示。

1.4 T1与T4间的电气间隙、爬电距离

试验示意图如图4所示。

图4 2010年5月T1与T4间试验示意图

1.4.1 电气间隙

(1) 路径分析： T1与T4两个导体在同一面，两点之间的电气间隙就是最短的空间距离。

(2) 测量方法： 第一种为直接通过读数显微镜测量T1与T4间的最短距离，如图4(b)虚线所示；第二种为测量计算法，通过读数显微镜分别测量直角的两直角边长，再应用勾股定理计算得出弦长，T1与T4间的电气间隙如图4(b)虚线所示。

(3) 关键理解点： T1与T4两导体在同一面，两导体间的空间最短距离即为电气间隙。

随着国家和山东省地下水监测工程的实施，山东省地下水长期监测点密度达到了0.98个/100km2，站网布局得到有效优化完善，监测范围覆盖全省17个市、涵盖3大水文地质区(表1)和14个亚区，控制面积达15万km2，加强了对地下水超采漏斗区、地面沉降中—强发育区、岩溶塌陷易发区、大中型水源地等重点地区的监测能力，基本实现了“区域控制和重点监测相结合”监测目的，地下水监测能力得到有效提升。全省17市地下水监测点分布见图2，国家和山东省地下水监测工程实施前后监测站网布局情况见图3和图4。

1.4.2 爬电距离

(1) 考虑因素： 考虑T1到T4的爬电距离，T1爬电路径先到R1，经过R1时不应计算R1的导体宽度；再向T4，经过一个小于1mm的沟槽。因为给定样品污染等级为2级，沟槽宽度最小值为1.0mm，所以可直通。

(2) 路径分析： 以A-A′为轴，将该部分印制电路板竖直镂空面逆时针水平展开俯视。因为T1到T4的爬电路径中，T1到R1路径最短，所以必须先经过R1后再向T4。T1到T4的爬电距离为T1与R1的距离，以及R1与T4的距离之和。

(3) 测量方法： 通过读数显微镜直接测量，以A-A′为轴展开俯视，分别测量T1到R1的距离和R1到T4的距离，两段距离之和即为T1与T4之间的爬电距离，如图4(c)实线所示。

(4) 关键理解点： 一般情况下会这样理解，T1与T4为同一面，将T1与T4的爬电距离等同为两导体的直线距离，但这是错误的。T1与R1的距离比T1与T4的距离近，所以T1爬电必然先向R1，之后再从R1的另一侧向T4。

2 2013年7月对比试验

试验样品为印制电路板，如图5所示。

试验依据标准与2010年5月试验相同，试验条件如下。

(1) 在试验前，不需对样品进行任何预处理。试验环境为15～25℃的温度恒定房间[8]。

(2) 设定样品污染等级为3级。

(3) 样品中的角全部按尖角考虑，不视为圆角[9]。

测量项目包括T1到T2的电气间隙、爬电距离，T1到R1的电气间隙，T3到R1的爬电距离，T2到T3的电气间隙、爬电距离。

2.1 T1与T2间的电气间隙、爬电距离

试验示意图如图6所示。

图5 2013年7月试验样品示意图

图6 2013年7月T1与T2间试验示意图

2.1.1 电气间隙

(1) 路径分析： T1与T2两导体在印制电路板同一面，两点之间最短的空间距离即为电气间隙。

(2) 测量方法： 通过读数显微镜可直接测量T1与T2间最短的空间距离，如图6(b)所示。

2.1.2 爬电距离

(1) 路径分析： 首先通过圆心O与T1(b)和开槽(1)画半径R，对应两半径的弧画一条弦线，围成等腰三角形。圆心垂直于弦画垂线，通过直角三角形计算出圆心角，再通过弦长公式计算出对应的弧长；给出污染等级为3级，沟槽宽度最小值为1.5mm，实际测量开槽端点尺寸为0.92mm，小于1.5mm，则可忽略槽宽，即视为没有槽；然后测量开槽(1)到T2(a)的距离，这一距离加上之前计算出的弧长，即为T1与T2间的爬电距离，如图6(c)所示。

(2) 爬电路径展开图如图7所示。

图7 2013年7月T1与T2间试验爬电路径展开图

2.2 T1与R1间的电气间隙

试验示意图如图8所示。

图8 2013年7月T1与R1间试验示意图

2.2.1 路径分析

T1与R1两导体不在同一个平面，两点间的空间最短距离为对角线长度。

2.2.2 测量方法

(1) 通过读数显微镜可直接测量T1与R1对角线的空间距离。

(2) 从R1导体投影到与T1同一面，得到R1′，然后将T1点和R1′点相连。测量弦长和印制电路板厚度，通过勾股定理便可得到T1与R1之间的电气间隙，如图8(b)所示。

2.3 T3与R1间的爬电距离

试验示意图如图9所示[10]。

图9 2013年7月T3与R1间试验示意图

(1) 路径分析： R1与T3两导体不在印制电路板的同一面，将R1垂直投影到反面，得R1′，测量T3与R1′之间的爬电距离，再通过勾股定理计算出T3到R1的爬电距离，如图9(b)所示。

(2) 爬电路径展开图如图10所示。

图10 2013年7月T3与R1间试验爬电路径展开图

2.4 T2与T3间的电气间隙、爬电距离

试验示意图如图11所示。

图11 2013年7月T2与T3间试验示意图

2.4.1 电气间隙

(1) 路径分析： T2与T3两导体在同一个平面，两点间的最短空间距离就是电气间隙。

(2) 测量方法： 通过读数显微镜可直接测量，如图11(b)所示。

2.4.2 爬电距离

(1) 考虑因素： 污染等级为3级，沟槽宽度最小值为1.5mm，按CTL DSH590决议规定，角度小于80°时需要桥接。

3 结束语

(1) 正确理解标准中关于电气间隙和爬电距离的定义，是准确检测和防止错误的关键。电气间隙指两导电部件在空气中的最短距离，爬电距离指两导电部件之间沿绝缘材料表面的最短距离，两者之间的区别在于电气间隙没有绝缘体作陪衬，而爬电距离需要两导体通过绝缘体表面才能形成。

(2) 爬电距离可从展开图直观了解，能够直接测量时可直接测量，不能够直接测量时可利用已知的量确定相互关系，通过计算得到。

(3) 多数情况下，可使用卡尺、千分尺、塞规等量具，选择量具时需要满足测量精度要求。在精度要求较高时，还需要使用放大镜或读数显微镜等设备，甚至还会用到数学模型和较复杂的数学计算。

[1] 国家认证认可监督管理委员会,中国家用电器研究院.爬电距离和电气间隙试验中期报告： CNAS T0529[Z].2010.

[2] 王勇.爬电距离和电气间隙的测量方法[J].电气开关,2010(6)： 70-73.

[3] 低压系统内设备的绝缘配合 第1部分： 原理、要求和试验： GB 16935.1—2008[S].

[4] 音频、视频及类似电子设备安全要求： GB 8898—2001[S].

[5] 国际电工委员会检测实验室委员会.CTL DSH590决议[Z].

[6] 黄科.印制板中爬电距离和电气间隙检测的探讨[J].印制电路信息,2013(6)： 56-60.

[7] 王泽科,何建国,余云辉,等.电蚊香加热器电气间隙与爬电距离检测注意事项[J].中华卫生杀虫药械,2011(4)： 323-324.

[8] 王奂,李凯.爬电距离与电气间隙典型案例分析[J].电子世界,2012(17)： 47-48.

[9] 罗永兵,佘铎.比对试验中爬电距离测试分析[J].电子产品可靠性与环境试验,2011,29(4)： 44-49.

[10] 张锐.电器产品的爬电距离和电气间隙路径绘制[J].认证技术,2011(3)： 54-55.

(编辑： 尔 东)

The key to measure the electrical clearance and creepage distance depends on correct understanding of the definition of electric clearance and creepage distance, accurate application of 80° criteria of CTL DSH590 resolution and consideration of the impact of different pollution levels to the electric clearance and creepage distance. The introduction on the two tests carried out in May 2010 and June 2013 may provide a reference for the future measurement of electric clearance and creepage distance and internal quality control in the laboratory.

Electric Clearance； Creepage Distance； Testing

2016年12月

董雪礼(1986— )，男，本科，工程师，主要从事低压电器检测和研究工作， E-mail： 476249433@qq.com

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