電氣間隙和爬電距離理論在電連接器設計中的應用

【摘 要】簡單介紹了電氣間隙和爬電距離理論，并以EN50124-1標準為依據對連接器設計進行舉例說明。

【關鍵詞】電氣間隙；爬電距離；電連接器設計

0.引言

在武器裝備、軌道交通、電力工業、日常民品的各類電子系統中，電連接器在器件與器件、組件與組件、系統與系統之間進行電氣連接和信號傳遞 ，是構成一個完整系統所必須的基礎元件。因此，電連接器除了要滿足一般的性能要求外，特別重要的要求是涉及整個主機的電氣安全。在電連接器的設計中，絕緣性必須考慮電氣間隙和爬電距離指標要求，通過對標準要求的理解，正確合理的結構設計，使電氣性能得到很大提升。

1.電氣間隙和爬電距離概述

1.1電氣間隙

在兩個導電零部件之間或導電零部件與設備防護界面之間測得的最短空間距離。即在保證電氣性能穩定和安全的情況下，通過空氣能實現絕緣的最短距離。

不同帶電部件之間或帶電部件與大地之間，當它們的空氣間隙小到一定程度同時電場達到一定強度時，空氣介質將被擊穿，絕緣會失效或者暫時失效，因此兩個導電部件之間應該維持一個不會發生擊穿的安全距離，這就是電氣間隙。最小電氣間隙由額定沖擊電壓決定。

1.2爬電距離

沿絕緣表面測得的兩個導電零部件之間，在不同的使用情況下，由于導體周圍的絕緣材料被電極化，導致絕緣材料呈現帶電現象，此帶電區的半徑即為爬電距離。爬電距離即兩導電部分之間沿絕緣體材料表面的最短距離。

在電流產生的電場的作用下，導體周圍的絕緣材料被電極化，導致絕緣材料呈現帶電現象，在絕緣材料表面會形成泄漏電流路徑，若這些泄漏電流路徑構成一條導電通路，則出現表面閃絡或擊穿現象。絕緣材料的這種變化需要一定的時間，它是由長時間加在器件上的工作電壓所引起的。

2.電連接器絕緣性電氣設計

按EN50124確定最小電氣間隙的參數設計步驟如下：

最小爬電距離根據額定絕緣電壓、宏觀環境條件和材料組別確定。最小爬電距離不低于最小電氣間隙。

EN50124也規定了電氣間隙和爬電距離的測量方法。其中規定了槽的寬度的最小值。在圖2中，若CD間距小于EN50124中規定的槽寬度X，則爬電距離直接跨過槽測量，此時爬電距離和電氣間隙的距離相同。槽寬度X的最小值根據污染等級確定。

按EN50124標準確定額定電壓600V電連接器的電氣間隙和爬電距離：

額定電壓為600V，按標準要求查表D.1得額定絕緣電壓最小值為720V，按過電壓等級為OV2，查表A.2得額定沖擊電壓為5000V，按宏觀條件為PD4，查表A.3得最小電氣間隙為8.5mm。

30%玻纖增強尼龍66的相對耐漏電起痕指數為500，按EN50124中2.6.1.3的規定材料組別為Ⅱ，按額定絕緣電壓為800V，宏觀條件為PD4，查表A.6得最小爬電距離為20。

按GB/T 11918-2001中對電氣間隙和爬電距離的規定，額定電壓為600V的插頭插座的最小電氣間隙為8mm，最小爬電距離為10mm，不考慮產品的使用環境。但是GB/T 11918-2001的適用范圍是額定電壓在690V以下的產品。

圖3是安費諾一款電連接器插座產品，額定電壓為1500V，查EN50124得最小爬電距離為30mm。該圖中的產品通過尺寸測繪得出爬電距離為57mm，通過前后絕緣體互插折回的結構，很大程度增加了電氣間隙和爬電距離，提高了電絕緣性能。

3.結語

在各種軍機、武器裝備和軌道交通設備中，電連接器的用量較大，特別是飛機上使用電連接器的用量特大。一般來講一架飛機電連接器的使用量可達數百件至幾千件，涉及到好幾萬個線路。那么，根據電氣理論，通過合理的結構設計，可使得電連接器的絕緣性能得到可靠提高，從設計的根源解決絕緣不可靠的危害。

【參考文獻】

[1]劉笙.電氣工程基礎（第2版）[J].北京：科學出版社，2008-08.

[2]劉增良.電氣設備及運行維護[J].北京：中國電力，2003-11.

[3]EN50124-1.鐵路應用 絕緣配合歐洲標準，2001.

[4]GB4943-2001 信息技術設備的安全，國家標準.