安规之电气间距和爬电距离详细分析

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安规之电气间距和爬电距离详细分析

本文从安规距离基本定义入手，解析了 IEC60950、GB4943-2011 标准中的爬电距离和电气间隙的查询方法并描述了工作电压测试规范，最后针对实测电压波形图进行了分析与计算。从理论解析到实例分析，一步到位让你轻松了解开关电源的安规间距。
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基本概念
1 K# V  I# A! s- ~/ i1 t在 IEC60950、GB4943-2011 标准中，规定了不同电压等级需要的最小安全距离，而安全距离又包括电气间距和爬电距离两种。对于开关电源主要需要保证最小安全距离的地方有以下两个方面：

1、一次侧电路对外壳（保护地）的安全距离；
# E5 z1 M$ a' v6 b* W8 a
2、一次侧电路对二次侧电路之间的安全距离。

电气间隙
电气间隙是两个导电体之间在空气中的最短距离，而最小电气绝缘间隙主要由表格 2J、2K 和 2L 来确定。具体查表方法如下：
" s9 b$ T$ Y5 H
3 {$ ^8 I( ^- P. S( y1、根据交流电网电压有效值和过电压类别确认交流电网电源瞬态电压（由附录 Z 和表 2J 确定）；
9 g0 D3 V! N- z& B
/ p9 D) d6 [: |% h表 2J 交流电网电源瞬态电压

" O1 {/ Q3 l9 y! R5 h3 z

2、首先确定污染等级，再根据实测两点峰值工作电压 B 和上述确认的交流电网电源瞬态电压值可确定最小电气间隙为 C1（由表 2K 确定）；
) N/ I# f% H& k3 c, F) d3 P
表 2K 一次电路绝缘以及一次电路与二次电路之间绝缘最小电气间隙（海拔 2000m 以下）

: ~% P' K0 n  o" j7 X0 j) k单位为 mm

3、确定污染等级后，再根据实测两点峰值工作电压 B 和电网电源瞬态电压确认附加电气间隙 C2（由表 2L 确定）；
3 J4 D; ~* q8 l+ u  G
表 2L 一次电路的附加电气间隙（适用于海拔 2000m 以下）

( G/ J2 S% R9 d单位为 mm

* d. u2 Y0 p) e# a3 B8 ^' Z

4、如果 B 大于交流电网峰值则最小电气间隙为 C1+C2，如果 B 小于或等于交流电网峰值则最小电气间隙就等于 C1。
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- `2 ?2 d- G9 }5 {5 m' W' t/ c+ F爬电距离
爬电距离是两个导电体沿绝缘材料表面的最短距离，而最小爬电距离只由表格 2N 来确定；具体查表方法如下：

1、确定污染等级；

9 B) ^! J% q2 j2 n5 _. K+ w  D2、再根据实测工作电压有效值和绝缘材料的材料组别确定最小爬电距离（由表 2N 确定）。

表 2N 最小爬电距离
  V5 k" D/ O7 @, t: {2 n* _( E
单位为 mm

( x6 L' Y8 a  P

一次电路和二次电路之间的电压测试方法
6 K* |# Q4 M# B% Q2 B* H/ i/ W假如开关电源输入有 L、N 和 PE 则测试图如下图 1 所示：

# T3 E) T* }: c3 H( F% Q

! L- {3 t8 L# M4 r) Q图 1

假如开关电源输入只有 L、N 则测试图如下图 2 所示：

% X" D" D+ w, z

& l  a2 @+ i6 ?2 J' v! y图 2

$ A4 m9 G" Y0 g0 U实例分析
( |5 }# F8 B- U+ ?3 J+ Q. r实测 100~240VAC 输入开关电源初次级最大电压波形如下图 3 所示，工作电压峰值为 500V，工作电压有效值为 265V，根据表 2J 可知交流电网电源瞬态电压为 2500V。

4 M, O" c: g. k: _( ?" l图 3

' `, b- x# f) t0 W电气间隙计算：按照污染等级 2 的基本绝缘要求可知

即最小电气间隙的基本绝缘为 C1+C2=2.34mm(由于峰值电压 500V 大于输入电压峰值)，加强绝缘为 4.68mm；

0 c% @4 F) \' l6 w爬电距离计算：按照污染等级 2、材料类别Ⅲ可知 265V 有效值电压在表 2N 的 250V 和 320V 之间，而 250V 时基本绝缘为 2.5mm，320V 的基本绝缘为 3.2mm，即 265V 电压基本绝缘为
; Q- E& G1 a% v+ N3 H9 H( k
' c! t" Y( |3 I- i0 {即加强绝缘为 5.3mm
9 w+ V1 B$ m3 Y, m2 @- R9 K
海拔对安全距离影响
3 }1 D1 c$ w7 E& Z! V/ v以上查询的安全间距只适用于海拔 2000m 以下，而对于海拔 2000 以上的情况，安全距离需要乘以一定系数。标准 GB/T 16935.1 的表 A2 给出了海拔与系数的对应关系，比如海拔 5000mm 时，最小安全间距需要乘以 1.48 倍。

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