爬电距离与电气间隙典型案例分析

爬电距离和电气间隙是家用电器产品检测中重要的安全检测项目，由于产品的多样性和结构的复杂性，正确理解标准中爬电距离和电气间隙的涵义是进行准确检测的关键。

在GB4706.1-2005中，对爬电距离和电器间隙是这样定义的，爬电距离：两个导电部件之间，或一个导电部件与器具的易触及表面之间沿绝缘材料表面测量的最短路径；电气间隙：两个导电零部件之间，或一个导电部件与器具的易触及表面之间的空间最短距离。可见，在测试过程中，确定产品绝缘结构的组成、导电部件和易触及表面，选取正确的爬电距离和电气间隙的路径，并用适合的测量设备确定数据，是取得准确检测结果和防止误判的关键。

2010年，在CNAS电器分技术委员会/中国家用电器研究院对各省相关试验室进行的关于爬电距离与电气间隙能力验证试验中，由于样品的特殊性和此次试验所考察的全面性，试验中部分典型的爬电距离和电气间隙在测试方法和结果的判定上无法直接得出结论，下面对测试过程中的典型部分进行分析。

此次爬电距离和电气间隙试验的样品为一印刷电路板，其立体图及平面图分别如图1、2所示。

其中，三角形区域为样品中间镂空部分，红色线代表样品正面的导电区域，蓝色线代表样品背面的导电区域。

其它相关试验说明：

1）在进行试验之前，不需对样品进行任何形式的预处理。试验的场所应是保持恒定温度在20±5℃之间的房间。

2）设定样品污染等级为2（正常情况）。

3）样片中的角全部按“尖角”考虑，不视为圆角。

4）爬电距离和电气间隙测量值精确到0.01mm。

试验过程中，最典型的部分为确定T1与T4之间的爬电距离。直观上不难看出，T1与T4之间的爬电距离即沿着三角形的直角边，从T1下端至T4左端的距离（路径一：图3中黄色线长度之和）。重点在于极容易被忽略的另外一种可能，即T1与T2的爬电距离（LT1T2）、T2与T3的爬电距离（LT2T3）、T3与T4的爬电距离（LT3T4）之和（路径二：图3中绿色线长度之和）。两种路径如图3中所示。

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由图3可见，直观上并无法判断出哪种路径为最短路径，所以必须通过测量和计算之后比较，才能得出试验结果。

首先，需要引入GB4943中关于X值的说明表F1，具体内容如下：

污染等级 Xmm 1 0.25 2 1.0 3 1.5

路径一：在此路径中，EF路线中涉及到一条沟槽，在GB4943中，对于涉及类似沟槽的爬电距离和电气间隙是这样规定的（在以沟槽示意图4、5中，虚线代表爬电距离，实线代表电气间隙）

条件：所测量的路径包含有一条任意深度、宽度小于Xmm、槽壁平行或收敛的沟槽。

规则：直接跨越沟槽测量爬电距离和电气间隙。

条件：所测量的路径有一条任意深度、宽度等于或大于Xmm、槽壁平行的沟槽。

规则：电气间隙就是“视线”距离。爬电距离的路径就是沿沟槽轮廓线伸展的通路。

此样品中，EF线中涉及的沟槽小于表F1中相应X值，即图4中所指的窄沟槽情况，所以直接跨越此沟槽测量即可。

所以，L1＝DE＋EF＝34.33mm

路径二：计算路径二的过程较为复杂，直观可测的数据为T2与T3的爬电距离LT2T3即MN值为21.09mm，重点在于确定T1与T2的爬电距离LT1T2和T3与T4的爬电距离LT3T4。

图1 样品立体图

图2 样品平面图

图3 路径图

图4 窄沟槽

图5 宽沟槽

图6 V形沟槽

图7

1、确定T1与T2的爬电距离

在GB4943中，适用于确定LT1T2的路径的情况为“V形沟槽（图6）”，其相应规定如下：

条件：所测量的路径中有一条内角小于80°和宽度大于Xmm的V形沟槽。

规则：电气间隙就是“视线”距离。爬电距离的路径就是沿沟槽轮廓线伸展的通路，但沟槽底部用Xmm的连线“短接”。

由于∠A小于80°，CO即为其中的“沟槽宽度”并大于Xmm，因此可以确定“短接”位置BQ，且BQ值为X值，再由Q点向T2做垂线，即可得出T1与T2的爬电距离路径，其值LT1T2为CB、BQ、QP之和。

2、确定T3与T4的爬电距离

在确定T3与T4的爬电距离的过程中，关键在于X值的选取问题。在GB4943中提到：只有当所要求的最小电气间隙为大于或等于3mm时，表F1中的X值才有效。如果最小电气间隙小于3mm，则X值中为下述值中较小者：表F1中相应值或所要求最小电气间隙值的三分之一。由此可见，首先需要确定T3与T4的电气间隙，才可确定此情况下的X值。在目测样品T3与T4的位置，可以确定由G向LM做垂线，垂足刚好可以落在T4上，由此可求得T3与T4的电气间隙值为GI×sin30°＝2.29mm。故，X值应选为T3与T4电气间隙的三分之一，即图中HJ长度，为0.763mm。再由J点向T3做垂线，即可得出T3与T4的爬电距离路径，其值LT3T4为GH、HJ、JK之和。

由此可得L2＝LT1T2＋LT2T3＋LT3T4＝31.82mm

通过两种路径的计算可见，路径二为正确的T1与T4的爬电距离路径。

试验中，不同平面之间的爬电距离与电气间隙的测量也较为典型，即T1与R1之间的爬电距离和电气间隙的确定。由于样品长和宽均为30mm左右，而厚度仅为1.9mm，所以在样品上直观确定T1与R1之间的爬电距离和电气间隙有一定难度，最终，通过绘制样品仿真图，在相当于放大样品细节的条件下，确定了T1与R1的爬电距离和电气间隙路径（图7）。

由图7可见，T1与R1的爬电距离为黄色线即AC与CE之和，C点的位置，为A点从面ABD至面BDE中的E点的最短距离，即为将平面ABD向水平方向展开与平面BDE呈同一平面时，AE与BD的交点，计算过程如下：

图5中直观可测数据为AB＝11.46mm、BD＝1.90mm、DE＝2.28mm

T1与R1的电气间隙为绿色线即AE的长度，计算过程如下：

由此可见，对于类似特殊情况的爬电距离和电气间隙的测量，首先需要全面考虑可能的最短路径，同时注意X值选取问题，再通过计算分析，得出正确结论。对于非同一平面上直观很难找出正确路径的情况，可以通过绘制样品仿真图来选取正确路径，确保检测结果的准确性。实际测试过程中，还应注意选择适合的测量仪器，减少引入过多的人为误差，针对具体产品选用适合的标准，另外，还要注意考虑额定电压、污染状况、绝缘材料等多种使用条件和环境因素，以确保检测结果的准确性。

[1]中华人民共和国国家标准GB/4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求》2005-08-26发布

[2]中华人民共和国国家标准GB/4943-2001《信息技术设备的安全》2001-11-12发布