电气间隙与爬电距离

参见国外标准《IEC60664-1》
国内对应标准《GB T 16935-1》

1.术语和定义

（1）绝缘配合 insulation coordination
考虑了预期微观环境及其他影响作用情况下电气设备绝缘特性的相互关系。

（2）电气间隙 clearance
两导电部件之间在空气的最短距离。

（3）爬电距离 creepage distance
两导电部件之间沿固体绝缘材料表面的最短距离。

（4）固体绝缘 solid insulation
插在两导电部件之间的固体绝缘材料。

（5）工作电压 working voltage
在额定电压下,在设备的任何特定绝缘两端可能产生的交流电压或直流电压的最高有效值。
注1:不考虑瞬时现象。
注 2:开路和正常运行二种情况都要考虑。

（6）过电压 overvoltage
峰值大于在正常运行下最大稳态电压的相应峰值的任何电压。

（7）瞬时过电压 transient overvoltage
振荡的或者非振荡、通常为高阻尼的持续时间只有几毫秒或更短的短时间过电压。

（8）耐受电压 withstand voltage
在规定的试验条件下施加在样品上的电压，该电压不会引起样品的击穿/或闪络。

（9）有效值耐受电压 rms withstand voltage
在规定的条件下，不造成绝缘击穿的电压的最高有效值。

（10）额定电压 rated voltage
制造商对元件、电器或设备规定的电压值，它与运行(包括操作)和性能等特性有关。
注:设备可有一个以上的额定电压或可具有额定电压范围。

（11）污染 pollution
使绝缘的电气强度和表面电阻率下降的外来物质（固体·液体或气体）的任何组合。

（12）环境 environment
可能影响设备或系统性能的周围情况。

（13）污染等级 pollution degree
用数字表征微观环境受预期污染程度。

2.概念解释

（1）绝缘配合
绝缘配合意指根据设备的使用及其周围的环境来选择设备的电气绝缘特性。
只有设备的设计基于在其期望寿命中所承受的应力(例如电压)时才能实现绝缘配合。

（2）污染
微观环境决定污染对绝缘的影响，然而在考虑微观环境时必须注意到宏观环境。有效地使用外壳，封闭式或气密封闭式等措施可减少对绝缘的污染。这些减少污染的措施对设备受凝露或正常运行中其本身产生的污染时可能无效。

固体微粒、尘埃和水能完全桥接小的电气间隙,因此凡微观环境可存在污染之处都要规定最小电气间隙。

注 1:在潮湿的情况下污染将会变为导电性污染。由污染的水、油烟、金属尘埃、碳尘埃引起的污染是常见的导电性污染。

注 2:电离气体或金属沉积物引起的导电性污染仅在特定的情况下发生，例如开关设备和控制设备的灭弧室，这种情况不包括在本部分中。

（3）污染等级
为了计算爬电距离和电气间隙，微观环境的污染等级规定有以下 4 级；
污染等级 1
无污染或仅有干燥的、非导电性的污染,该污染没有任何影响;
污染等级 2
一般仅有非导电性污染，然而必须预期到凝露会偶然发生短暂的导电性污染;
污染等级 3
有导电性污染或由于预期的凝露使干燥的非导电性污染变为导电性污染;
污染等级 4
造成持久的导电性污染，例如由于导电尘埃或雨或其他潮湿条件所引起的污染。

（4）用于绝缘材料分类的CTI值
根据规定的性能无法对绝缘材料进行分类，在各种不同的污染和电压下绝缘材料的性能是非常复杂的。在各种不同条件下许多材料可能呈现出两种甚至三种上述特性。绝缘材料与所述材料组别实际上无直接关系。然而,经验和试验表明，具有较高相关性能的绝缘材料的排列也与按相比电痕化指数(CTI)相应等级的排列大致相同。因此本部分采用 CTI值进行绝缘材料分类。

材料组别：

本部分将绝缘材料按其 CTI值划分为四组，CTI值是根据GB/T 4207-2003 使用溶液 A 所测得的。具体分组如下:
绝缘材料组别I 600≤CTI;
绝缘材料组别II 400≤CTI<600;
绝缘材料组别IIIa 175 绝缘材料别组 IIIb 100≤CT1<175.

绝缘材料可采用耐电痕化指数(PTI)来表明耐电痕化性能。某一绝缘材料属于上述四种绝缘材料组别之一是基于其 PTI值不小于该材料组别规定的较小值来决定。根据 GB/T 4207一2003 规定的方法使用溶液 A 验证 PTI值。

（5）电气间隙与爬电距离
1、安全距离包括电气间隙（空间距离），爬电距离（沿面距离）和绝缘穿透距离
2、电气间隙：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿空气测量的最短距离。
3、爬电距离：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿绝绝缘表面测量的最短距离。

电气间隙应以承受所要求的冲击耐受电压来确定。对于直接接至低压电网供电的设备,其所要求的冲击耐受电压是在基础上确定的额定冲击电压。如果稳态有效值电压暂时过电压或再现峰值电压比冲击耐受电压所要求的电气间隙更大，则表 F.7a 中的相应值适用。应在综合考虑冲击耐受电压、稳态有效值电压、暂时过电压和再现峰值电压之后，选择最大的电气间隙。注:对于稳态有效值电压或再现峰值电压电气间隙的确定应保证在这些电压连续施加时无击穿现象发生，产品标准技术委员会应考虑这情况。

简单地讲，爬电距离是：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的现象。此带电区的半径，即为爬电距离。电气间隙是指：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。

在布局大功率继电器PCB的时候，需要将强电AC220V和弱电DC24V（及以下）保持在符合安全标准的距离范围内，才能保障用户安全和电气性能的稳定。

过电压：是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大于1分钟的长时间电压变动现象；过电压的出现通常是负荷投切的瞬间的结果。正常使用时在感性或容性负载接通或断开情况下发生。通俗的说，是电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高。过电压属于电力系统中的一种电磁扰动现象。

3.确定爬电距离

1.根据实际的额定电压查表15，比如220V，过电压类别II的情况下额定冲击电压2500V，这个过电压的等级划分有标准的，Ⅱ类指的是：如家用电器、手提工具和类似负荷；

2.查表16得出基本绝缘在额定冲击电压2500V情况下最小电气间隙为2.0mm；

所以在我们平时接触到的220V家用电器的范畴里，电气间隙至少应保持在2mm以上，注意：电气间隙指的是空气距离。

4.确定爬电间距

爬电距离的确定步骤就稍微繁琐一些了：
1.确定被考核部位的工作电压；
2.确定被考核部位的材料组别（CTI指数）；
3.确定被考核部位的污染等级；
4.按不同的绝缘，在相应的表中查在该工作电压、材料组别和污染等级下的爬电距离要求。

在基本绝缘的条件下：我们使用的FR4的CTI值一般低于250V。也就是属于材料组别中的IIIa和IIIb。对应的是表格中3级污染情况下的4.0mm，即：我们平时接触到的220V家用电，即强电，应该与PCB板子上的弱电保持4mm以上的安全距离。

另外，强弱电之间的开槽是可以增加爬电距离的。比如，如果强弱电之间的板上间距只能保持在3mm，那在其中间开个槽就能够符合安全标准了，注意：捷配PCB开槽的线宽应在0.8mm及以上。

附录：《GB T 16935.1》表