安规之电气间距和爬电距离

　　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。

　　基本概念

　　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;

　　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：

　　1、 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);

　　表2J 交流电网电源瞬态电压

　　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);

　　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)

　　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);

　　表2L 一次电路的附加电气间隙(适用于海拔2000m以下)

　　单位为mm

　　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。

　　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;

　　2、 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

　　单位为mm

　　有效值工作电压(小于或等于V)污染等级

　　12123

　　材料组别

　　印制板其他材料

　　Ⅰ、Ⅱ、Ⅲa、ⅢbⅠ、Ⅱ、ⅢaⅠ、Ⅱ、Ⅲa、ⅢbⅠⅡⅢa、ⅢbⅠⅡⅢa、Ⅲb

　　2000.40.630.421.01.42.02.52.83.2

　　2500.561.00.561.251.82.53.23.64.0

　　3200.751.60.751.62.23.24.04.55.0

　　一次电路和二次电路之间的电压测试方法

　　假如开关电源输入有L、N和PE则测试图如下图1所示：

　　图1

　　假如开关电源输入只有L、N则测试图如下图2所示：　　

图2

　　实例分析

　　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。　

　　图3

　　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;

　　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

　　即加强绝缘为5.3mm

　　海拔对安全距离影响

　　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。