1、第 29 章 电气间隙、爬电距离和固体绝缘一、 条款解释29 电气间隙、爬电距离和固体绝缘器具的结构应使电气间隙、爬电距离和固体绝缘足够承受器具可能经受的电气应力。通过 29.129.3 的要求和试验确定其是否合格。如果在印刷电路板上使用涂层保护微观环境（A 类涂层）或提供基本绝缘（B 类涂层） ，附录 J 适用。使用 A 类涂层的微观环境中，1 级污染沉积。使用 B 类涂层，则对电气间隙与爬电距离不做要求。注 1：本要求和试验以 GB/T16935.1(idt IEC60664-1)为基础，从该标准可得到更多信息。注 2：对爬电距离、电气间隙和固体绝缘的评定必须分别进行。29.1 考虑到表
2、15 中过电压类别的额定脉冲电压，电气间隙应不小于表 16 中的规定值，除非基本绝缘与功能绝缘的电气间隙满足第 14 章的脉冲电压试验。但如果结构中距离受磨损、变形、部件运动或装配影响时，则额定脉冲电压为 1500V 或更高时所对应的电气间隙要增加 0.5mm，并且 脉冲电压试验不适用 。在微观环境为 3 类污然沉积或在 0 类与 0I 类器具的基本绝缘上，脉冲电压试验不适用。注 1：适用该试验的例子如带刚性部件或模制定位部件的结构。距离可能会被影响的例子是含有焊接、搭锁、螺钉端子和电机绕组电气间隙的结构。器具属于 II 类过电压类别。注 2：如果电路由器具内特别的装置保护，如符合 GB188
3、02.1(idt IEC61643-1)的浪涌抑制装置，可应用 I 类过电压类别。注 3：附录 K 给出了关于过电压类别的信息。表 15 额定脉冲电压额定脉冲电压/V额定电压/V过电压类别 I 过电压类别 II 过电压类别 III5050 和150150 和30033080015005001500250080025004000注 1：对于多相器具，以相线对中性线或相线对地线的电压作为额定电压。注 2：这些值是基于器具不会产生高于所规定的过电压的假设。如果产生更高的过电压，电气间隙必须相应增加。表 16 最小电气间隙额定脉冲电压/V 最小电气间隙 a /mm330 0.5b,c500 0.5b,
4、c800 0.5b,c1500 0.5b,c2500 1.54000 3.06000 5.58000 8.010000 11.0a 规定值仅适用于空气中电气间隙。b 出于实际操作的情况，不采用 GB/T16935.1(idt IEC60664-1)中规定的更小电气间隙 ，例如批量产品的公差。c 污染等级为 3 时，该值增加到 0.8mm。通过测量和视检确定其是否合格。在装配时可拧紧到不同位置的部件，如六角螺母之类，和可活动部件要被置于最不利的位置上。除电热元件的裸露导线外，测量时施加一个作用力于裸露导线和易触及表面以尽量减少电气间隙。该作用力数值如下：对裸露导线，为 2N。对易触及表面，为 3
5、0N。该力通过 IEC61032 的 B 型试验探棒施加。窄孔假定为被金属平板盖住。注 4：测量电气间隙的方法按 GB/T16935.1(idt IEC60664-1)规定进行。注 5：附录 L 给出了评定电气间隙的程序。理解要点：一. 电气间隙电气间隙是与其可能承受的过电压以及环境的污秽程度相关的，因此在解释电气间隙要求之前应该明确过电压、过电压类别、额定冲击电压、污染等级等概念。1. 过电压在理想的环境（没有由于雷电、开关造成的过电压、干燥条件等）下，如果单单从实现绝缘功能来讲，很小的电气间隙就足够了。试验表明，在接近海平面处，1mm 的电气间隙可以承受近 2kV 的工频电压而不发生击穿。
6、但是，在现实当中，存在各种过电压情况，电气间隙应该能够承受这些过电压，而不仅仅是电器的额定电压。过电压按照其时间长短可分为瞬态过电压和暂态过电压，瞬态过电压通常为高阻尼的，持续时间只有几毫秒或者更短，表现形式是振荡或非振荡的；而暂态过电压指持续时间相对长的工频过电压，通常由于电网波动或线路故障（比如供电系统单相接地、断相）引起的。瞬态过电压可以分为雷电过电压、操作过电压和功能过电压。其中雷电过电压由自然界中的雷电放电现象引起，包括直接雷击、雷电感应和雷电波侵入三种形式，具有时间短暂（微秒级） 、冲击电压幅值高的特点，是危害最大的过电压，可能造成设备短路、触电等危害；操作过电压可能由于正常操作（
7、比如开关操作） 、线路故障引起；而功能过电压则是由于功能所需而设置的（比如电子灭虫器的高压部分） 。因此，在确定电气间隙时，必须考虑这些过电压的影响。2. 过电压类别为了限制过电压幅度，通常在供电线路中都安装了过电压的保护装置，比如避雷器、放电管等。但是，除了这些保护装置，电器本身也应按照其经受过电压的严酷程度来提供足够的绝缘保护。为了表征经受过电压的严酷程度，将所有的直接由低压电网供电的电气设备分成四个过电压类别：过电压类别、过电压类、过电压类别 II、过电压类别 I。如果没有特别规定，本标准适用的器具为过电压类别 II（各个过电压类别的解释见附录 K） 。3. 额定脉冲电压对于电器来讲，其
8、电气间隙能够承受多大的过电压才认为是合格呢？通常，是以脉冲电压的形式来模拟过电压的，因此就要确定电器的额定脉冲电压。对于绝缘配合，将不造成击穿、具有一定形状和极性的脉冲电压最高峰值称为冲击耐压，制造厂为电器规定的冲击耐压叫做额定脉冲电压。额定脉冲电压的选取见表 15。以额定电压为 220V 的电冰箱为例，相电压小于 300V，过电压类别为 II 类，其额定脉冲电压应为 2500V。注：在 GB/T 16935.1 中，将 impulse voltage 翻译为“冲击电压” ，在 GB4706.1-1998 翻译为脉冲电压。表 15 额定脉冲电压（V ）额定脉冲电压/V额定电压/V过电压类别 I
9、 过电压类别 II 过电压类别 III5050 和150150 和300330800150050015002500800250040004. 污染等级在电器的使用过程中，大气中的固体颗粒、尘埃和水能够完全桥接小的电气间隙，而且在潮湿的环境下，非导电性污染也会转化为导电性污染，因此，必须考虑到电器使用环境中的大气污秽程度对电气间隙的影响。将电气间隙所处微观环境按照污染等级分为 4 级：污染等级 1。表示无污染或者仅有干燥的、非导电性的污染，该污染没有任何影响。通常，如果有防止污物沉积的保护措施，例如电路版的隔离放置，可以认为是属于该污染等级。污染等级 2。表示一般仅有非导电性污染，或者有凝露等偶
10、然发生的导电性污染。多数家用电器被认为属于该污染等级。污染等级 3。表示有导电性污染或者由于预期的凝露使得干燥的非导电性污染变为导电性污染。比如冰箱中可能承受凝露的某些绝缘材料、风扇加热器中空气流经的绝缘材料、干衣机中的绝缘材料。在特殊要求中，通常会指明哪部分材料属于该污染等级。污染等级 4。表示会造成持久的导电性污染。例如由于导电尘埃或雨雪引起的。5. 电气间隙的确定根据额定脉冲电压和污染等级，标准的表 16 给出了最小电气间隙要求。在进行电气间隙的测量之前，应使得器具处于正常安装条件下的最不利状态，例如六角螺母之类可活动部件要被置于最不利的位置上，对除电热元件外的裸露导线施加一个作用力以尽
11、量减少电气间隙等等。29.1.1 基本绝缘的电气间隙应足以承受正常使用期间出现的过电压，应考虑额定脉冲电压。表 16 的值是适用的。注：过电压可能来源于外部电源或开关动作。如果微环境为 1 级污染，管状外鞘电热元件端子的电气间隙可减少到 1.0mm。绕组漆包线导线被假定为裸露导线。通过测量确定其是否合格。理解要点：对于基本绝缘，通过标准当中表 16 的值进行判断。根据额定电压、过电压类别确定额定脉冲电压，可以方便地查出对应的限值。在该条款中，对于管状外鞘电热元件端子的电气间隙做了特别规定。29.1.2 附加绝缘的电气间隙应不小于表 16 对基本绝缘的规定值。通过测量确定其是否合格。理解要点：对
12、于附加绝缘，也通过标准当中表 16 的值进行判断，这与上版标准有较大差别。29.1.3 加强绝缘的电气间隙应不小于表 16 对基本绝缘的规定值，但用下一个更高等级的额定脉冲电压值作为基准。注：对于双重绝缘，当在基本绝缘和附加绝缘之间无中间导电部件时，电气间隙通过带电部件和易触及表面测量，且该绝缘系统认为是如图 11 所示的加强绝缘。通过测量确定其是否合格。理解要点：需要注意的是，加强绝缘的电气间隙并不一定等于基本绝缘的两倍，而是采用更高一个等级的额定脉冲电压来确定的，该额定脉冲电压的过电压类别不变。29.1.4 对于功能性绝缘，表 16 的值是适用的。但如该功能性绝缘被短路时器具仍符合第 19
13、章要求，则不规定其电气间隙。绕组漆包线导体，作为裸露导体考虑，不需要测量在漆包线交叉点上的电气间隙。PTC 电热元件表面之间的电气间隙可减少至 1mm。通过测量，如果需要，通过试验确定其是否合格。理解要点：该条款规定的功能性绝缘的电气间隙，通常，功能性绝缘的电气间隙限值等于对应电压的基本绝缘，但是，如果即使某绝缘的电气间隙短路器具仍然符合第 19 章的要求，即不会造成过度的危害，则对该绝缘的电气间隙不作要求。对于 PTC 元件的电气间隙要求与上一版标准有较大差别。29.1.5 对于工作电压高于额定电压的器具，例如在升压变压器的次级，或存在谐振电压，用于确定表 16 电气间隙的电压应是额定脉冲电
14、压与工作电压峰值和额定电压峰值之差的和。注 1：表 16 的电气间隙中间值可由插值法确定。注 2：如果用以确定电气间隙的电压高于 10000V，则在 GB/T16935.1(idt IEC60664-1)表 2 指明的 A 类电气间隙值适用。如果降压变压器的次级绕组接地，或在初级与次级绕组间有接地屏蔽层，次级端基本绝缘的电气间隙应不少于表 16 的规定值，但使用下一个更低的额定脉冲电压值作为基准。注 3：不带接地屏蔽层或次级不接地的隔离变压器的使用不允许减少额定脉冲电压值。对于供电电压低于额定电压的电路，例如变压器的次级，功能性绝缘的电气间隙基于其工作电压，该工作电压在表 15 中是作为额定电
15、压使用的。理解要点：该条款对于工作电压高于或低于额定电压的场合进行了规定。对于工作电压高的情况，用于确定电气间隙的额定脉冲电压为：额定脉冲电压=原额定脉冲电压 +（工作电压 -额定电压）如果计算出来的额定脉冲电压不是表 16 的列出的值，可以采用差值法计算得出电气间隙限值。对于工作电压低于额定电压的场合，该条也作出的详细规定。在附录 L 当中给出了电气间隙的测量的流程图，见下图。额 定 电 压 额 定 冲 击 电 压 （ 表 15） 过 电 压 类 别 额 定 冲 击 电 压 150V，且 间 隙 受 磨 损 等 影 响 最 小 电 气 间 隙(表 16值 +0.5) 管 状 外 鞘 电 热
16、元 件 端 部 （ 污 染 等 级 1） 最 小 电 气 间 隙 （ 表 16） 基 本 或 功 能 绝 缘 （ 刚 性 部 件 ） 冲 击 电 压 试 验 （ 第 14章 ） , , 类 器 具 0, 类 器 具 最 小 电 气 间 隙 （ 表 16） 电 气 间 隙 污 染 等 级 3 适 用 是 否 否 是 29.2 器具的结构应使其爬电距离不小于与其工作电压相应的值，并考虑其材料组和污染等级。注 1：连接到中性线部件的工作电压值与连接到相线部件工作电压值是一样的。适用 2 级污染，除非：采取了预防措施保护绝缘，此时适用 1 级污染。绝缘经受导电性污染，此时适用 3 级污染。注 2：附录
17、 M 给出了污染等级的解释。通过测量确定其是否合格。注 3：测量爬电距离的方法按 GB/T16935.1(idt IEC60664-1)规定进行。在装配时可拧紧到不同位置的部件，如六角螺母之类，和可活动部件要被置于最不利的位置上。除电热元件的裸露导线外，测量时施加一个作用力于裸露导线和易触及表面以尽量减少爬电距离。该作用力数值如下：对裸露导线，为 2N。对易触及表面，为 30N。该力通过 IEC61032 的 B 型试验探棒施加。由 GB/T16935.1(idt IEC60664-1)的 2.7.1.3 给出的材料组与相对漏电起痕指数（CTI ）值之间的关系，如下所示：材料组 I： 600C
18、TI ；材料组：400CTI600；材料组a：175CTI400；材料组b ：100CTI 175；这些 CTI 值根据 IEC60112 使用溶液 A 得到。如果不知道材料的 CTI 值，按附录 N 在规定的 CTI 值进行耐漏电起痕指数（PTI）试验，以确定材料组。注 4： IEC60112 的相对漏电起痕指数（CTI）试验，其设计是为了在该试验条件下比较各种绝缘材料的性能，即含水污染物液滴落在引起电解传导的水平表面上。它给出了定性的比较，但在绝缘材料有形成漏电起痕的倾向时，它也给出了定量的比较，即相对漏电起痕指数。注 5：附录 L 给出了爬电距离的评定程序。理解要点：爬电距离与其所处的微
19、观环境、电压、方向和位置、绝缘表面的形态、电压作用的时间以及绝缘材料的种类都有密切关系，其中绝缘材料的种类影响很大。对于绝缘材料，利用“相比漏电起痕指数（CTI） ”进行分组。当绝缘表面污染到一定程度时，带电部件之间的漏电流已经比较大，这时由于水汽蒸发等原因会使得漏电流分断，并形成闪烁，闪烁过程中释放得能量使绝缘表面遭到损伤，在长时间作用下，绝缘性能逐渐劣化，并形成导电通道（漏电起痕） ，从而使得绝缘失效。为了表征绝缘材料的耐损伤特性，设计了耐漏电起痕的试验，并且以“相比漏电起痕指数（CTI） ”的大小来进行分级。具体为：绝缘材料组别 I：600CTI绝缘材料组别 II：400CTI50 和1
20、25125 和250250 和400400 和500500 和800800 和10001000 和12501250 和16001600 和20002000 和25002500 和32003200 和40004000 和50005000 和63006300 和80008000 和1000010000 和125000.20.30.61.01.31.82.43.24.25.67.510.012.516.020.025.032.040.00.60.81.32.02.53.24.05.06.38.010.012.516.020.025.032.040.050.00.91.11.82.83.64.55.6
21、7.19.011.014.018.022.028.036.045.056.071.01.21.52.54.05.06.38.010.012.516.020.025.032.040.050.063.080.0100.01.51.93.25.06.38.010.012.516.020.025.032.040.050.063.080.0100.0125.01.72.13.65.67.19.011.014.018.022.028.036.045.056.071.090.0110.0140.01.9a2.44.06.38.010.012.516.020.025.032.040.050.063.080.0
22、100.0125.0160.0注 1：绕组漆包线认为是裸露导线，但考虑到 29.1.1 的要求，爬电距离不必大于表 16 规定的相应电气间隙。注 2：对于不会发生漏电起痕的玻璃、陶瓷和其他无机绝缘材料，爬电距离不必大于相应的电气间隙。注 3：除了隔离变压器的次级电路，工作电压不认为小于器具的额定电压。a 如果工作电压不超过 50V，允许使用材料组 b.通过测量确定其是否合格。理解要点：该条款规定了基本绝缘得爬电距离限值。应该注意的是，在确定工作电压时，如果该电压小于额定电压，但不是通过隔离变压器供电的，则仍然按照器具额定电压确定其爬电距离。29.2.2 附加绝缘的爬电距离至少为表 17 对基本
23、绝缘的规定值。注：表 17 的注 1 和注 2 不适用。通过测量确定其是否合格。理解要点：该条款规定了附加绝缘的爬电距离，其限值与电气间隙类似，也采用基本绝缘的限值。29.2.3 加强绝缘的爬电距离至少为表 17 对基本绝缘的规定值的两倍。注:表 17 的注 1 和注 2 不适用。通过测量确定其是否合格。理解要点：该条款规定了加强绝缘的爬电距离限值，明确规定为基本绝缘的两倍。29.2.4 功能性绝缘的爬电距离不应小于表 18 的规定值。但如该功能性绝缘被短路时器具仍符合第 19 章要求，爬电距离可减小。表 18 功能性绝缘的最小爬电距离爬电距离/mm污染等级 2 污染等级 3材料组 材料组工作
24、电压/V 污染等级1 a/ b a/ b5050 和125125 和250250 和400 b400 和500500 和800800 和10001000 和12501250 和16001600 和20002000 和25002500 和32003200 和40004000 和50005000 和63006300 和80008000 和1000010000 和125000.20.30.40.81.01.82.43.24.25.67.510.012.516.020.025.032.040.00.60.71.01.62.03.24.05.06.38.010.012.516.020.025.032.0
25、40.050.00.81.01.42.22.84.55.67.19.011.014.018.022.028.036.045.056.071.01.11.42.03.24.06.38.010.012.516.020.025.032.040.050.063.080.0100.01.41.82.54.05.08.010.012.516.020.025.032.040.050.063.080.0100.0125.01.62.02.84.55.69.011.014.018.022.028.036.045.056.071.090.0110.0140.01.8a2.23.25.06.310.012.516.
26、020.025.032.040.050.063.080.0100.0125.0160.0注 1：对于工作电压小于 250V 且污染等级 1 和 2 的 PTC 电热元件，PTC 材料表面上的爬电距离不必大于相应的电气间隙。但其端子间的爬电距离按本规定。注 2：对于不会发生漏电起痕的玻璃、陶瓷和其他无机绝缘材料，爬电距离不必大于相应的电气间隙。a 如果工作电压不超过 50V，允许使用材料组 b。b 额定电压为 380V415V 的器具，其相线间工作电压为 250V 和400V。通过测量确定其是否合格。理解要点：该条款对于功能性绝缘的爬电距离作出规定。爬电距离的测试流程：从定义中可以看出，爬电距离
27、不能小于相关的电气间隙。其测试流程见下图。电气间隙上的脉冲电压试验材料组 污染等级附加绝缘（表 17）功能绝缘（表 18）加强绝缘（29.2.4）工作电压基本绝缘（表 17）表 16 的电气间隙值污染等级 2,3 污染等级 1表 16 的电气间隙值爬电距离29.3 附加绝缘与加强绝缘应有足够的厚度，或有足够的层数，以经受器具在使用中可能出现的电气应力。通过下述内容确定其是否合格： 依据 29.3.1 的测量方法，或 依据 29.3.2 进行电气强度试验，如果由一层以上绝缘（天然云母或类似的鳞状材料除外）组成，或 依据 29.3.3 进行电气强度试验，评估合成材料的热性能。29.3.1 绝缘应具
28、备的最低厚度 附加绝缘为 1mm； 加强绝缘为 2mm。29.3.2 每一层材料都应进行 16.3 针对附加绝缘的电气强度试验。附加绝缘至少应由两层材料组成，加强绝缘至少有 3 层。29.3.3 绝缘要依据 GB/T2423.2(idt IEC 60068-2-2)的 Bb 试验进行 48h 的干热试验，温度为第19 章所进行的试验中测量到的最大温升值加上 50K。在试验周期最后，在该试验温度下器具进行 16.3 的电气强度试验，并且冷却至室温后，也应进行 16.3 的电气强度试验。如果在第 19 章的试验中所测到的温升没有超过表 3 的规定值，则不进行GB/T2423.2(idt IEC 6
29、0068-2-2)的试验。理解要点：固体绝缘材料绝缘性能的损坏是不可恢复的，偶尔发生的高压峰值就可能出现破坏性效果，比如正常使用中的过电压或者出厂的耐压试验。通过研究发现，对绝缘的不利影响是可以积累的，电场强度、热以及环境等不利因素的叠加造成了绝缘的老化。值得注意的是，标准 GB/T16935.1 指出绝缘厚度与绝缘失效基本没有关系（排除机械方面的影响） ，只有通过试验才能评价绝缘材料的性能，规定固体绝缘的最小厚度以求得长期耐电能力是不合适的。但是在有些产品标准中，由于考虑使用以及制造过程中的影响因素，对于穿通绝缘距离进行了规定。外加电压的频率会极大的影响绝缘材料的电气性能。在施加电压不变的情
30、况下频率升高，则失效时间变短。然而，在较高频率下，也存在其他的失效机理，比如发热增加。大多数情况下，器具绝缘承受的电压等于其电源电压，因此，根据电源电压以及使用寿命可以选择合适的材料。但是，在某些情况下，内部工作电压可能超过电源电压，也要引起注意。比如电动机因为付绕组中的电容器会产生谐振电压，负离子发生器的高压电场等。发热会造成绝缘材料性能下降，例如挥发、氧化和长期化学反应，但是失效通常由于物理原因造成，例如断裂、变脆和击穿等，这个过程是个长期的过程。任何绝缘都有适用温度，当温度超过时，绝缘性能将急剧变差。其他方面，机械应力（如震动、冲击）会造成绝缘材料脱落、断裂；湿度会使得表面污染恶化形成漏电起痕，会降低吸湿材料的性能；紫外线可以使橡胶老化；化学溶剂会造成的应力裂纹；温度升高可以使非金属材料变形等等，都是影响绝缘性能的因素。与上一版标准相比，在 GB4706.1-2005 中对固体绝缘材料的规定增加了厚度小于规定值时的机械强度试验，测试例程如下：否是合成材料 19 章试验温升不超过表 3 规定通过 21.2 条划痕试验多层材料符合29.3.2 条规定符合最低厚度要求合格通过 29.3.3 条的干热试验是是是是
