防爆電氣間隙和爬電距離的檢查

(佳木斯防爆電機(jī)研究所，黑龍江佳木斯154005)

0 引言

電氣間隙和爬電距離是兩個不同的概念，兩者之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，前者與純空氣的絕緣強(qiáng)度(或者是擊穿電壓)密切關(guān)聯(lián)，后者則與固體表面擊穿電壓(表面放電電壓、污染等級)密切關(guān)聯(lián)，在同一個分布電場里，電氣間隙和爬電距離相當(dāng)于兩個并聯(lián)的擊穿通道。試驗證明，沿絕緣材料表面放電，電壓大大低于純電氣間隙的擊穿電壓，為了保證防爆電氣設(shè)備的安全使用，對于不同電壓等級和不同絕緣材料分別規(guī)定了電氣間隙和爬電距離值。因此，在防爆電器的檢測過程中，必須嚴(yán)格測量電氣間隙和爬電距離的值，這對防爆電氣設(shè)備的安全運(yùn)行起著重要作用。

1 結(jié)構(gòu)概念

為使防爆電器具有可靠的絕緣能力，在電器的絕緣結(jié)構(gòu)中任何帶電部件的“電氣間隙”和“爬電距離”均應(yīng)符合防爆規(guī)程的要求 。

1.1 電氣間隙

是指具有電位差的兩個導(dǎo)電部件間的最短直線距離。與額定沖擊耐受電壓、電場條件及污染等級有關(guān)。防爆電器的絕緣結(jié)構(gòu)中電氣間隙主要指如下三種，詳見表1。

表1 電氣間隙

1.2 爬電距離

是指具有電位差的兩個導(dǎo)電部件間沿絕緣表面的最短距離。與電器的額定就絕緣電壓(或?qū)嶋H工作電壓)、污染等級及絕緣材料的組別有關(guān)。兩個絕緣材料部件之間的接縫應(yīng)認(rèn)為是表面的一部分。

1.3 電場條件

電場條件分為兩種：均勻電場條件和非均勻電場條件。均勻電場是指電極之間的電壓梯度基本上恒定的電場，例如，兩球之間，每一球的半徑均大于兩者間的距離的電場。非均勻電場是指電極之間的電壓梯度不恒定的電場。例如靜電系電表兩電極間的電場就屬于非均勻電場。

1.4 污染等級

污染等級是根據(jù)導(dǎo)電的或吸濕的塵埃、游離氣體或鹽類和相對濕度的大小，以及由于吸濕或凝露導(dǎo)致表面介電強(qiáng)度和電阻率下降事件發(fā)生的頻度，而對環(huán)境條件作出的分級。為了便于確定電氣間隙和爬電距離，按其所處的周圍環(huán)境可分為4個污染等級，1級：無污染或僅有干燥的非導(dǎo)電性污染，對設(shè)備沒有影響；2級：一般情況下只有非導(dǎo)電性污染，但是由于凝露偶爾成造的暫時的導(dǎo)電性；3級：存在導(dǎo)電性污染，或者由于凝露使干燥的非導(dǎo)電性污染變成導(dǎo)電性污染，工業(yè)用電器通常適用于3級污染環(huán)境；4級：造成持久性的導(dǎo)電性污染。

1.5 絕緣材料組別

絕緣材料按其相比漏電起痕指數(shù)(CTT值)劃分為4個組別，詳見表2。

表2 絕緣材料組別

2 檢查依據(jù)

2.1 電氣間隙

電器在空氣中的最小電氣間隙如表3所示，最小電氣間隙與額定耐受電壓、電場條件及污染等級有關(guān)。

表3 電器在空氣中的最小電氣間隙

注：空氣中最小電器間隙是1.2μs/5μs沖擊電壓為基礎(chǔ)，其氣壓為80，相當(dāng)于2000m海拔處正常的大氣壓力。

電氣間隙應(yīng)使電器具有承受額定沖擊耐受電壓的能力，表3中規(guī)定的最小電氣間隙是以沖擊電壓為基礎(chǔ)，按海拔2000m考慮的，也適用于海拔2000m以下范圍。電器應(yīng)采用大于表4中情況B規(guī)定的最小電器間隙，若采用小于情況A規(guī)定的最小電氣間隙，可不必進(jìn)行沖擊耐受電壓試驗而用測量來驗證即可。

2.2 爬電距離

電器的最小爬電距離如表4所示，由表4可見，最小爬電距離與電器的額定工作電壓，污染等級及絕緣材料的組別有關(guān)。

表4 電器的最小爬電距離

注：1絕緣在實際工作電壓32V及以下不會產(chǎn)生漏電起痕現(xiàn)象，但必須考慮電解腐蝕的可能性，因此規(guī)定最小爬電距離。

①材料組別Ⅰ、Ⅱ、Ⅲa、Ⅲb；

②材料組別Ⅰ、Ⅱ、Ⅲa；

③該區(qū)域的爬電距離尚未確定，因此材料組別Ⅲb一般不被推薦用于污染等級3、電壓630以上和污染等級4；

④額定絕緣電壓127、208、415的爬電距離可采用相應(yīng)的較低電壓值，125、200、400；

⑤印刷線路材料專用的最小爬電距離可以在此兩列數(shù)值中選定。

安裝在污染等級1和2的電器，其最小爬電應(yīng)不小于表3中規(guī)定的最小電氣間隙，對安裝在污染等級3和4的電器，雖然最小電氣間隙允許按表3已選定為小于情況A的規(guī)定值，但為了減少過電壓引起擊穿的危險性，電器的最小爬電距離應(yīng)不小于情況A規(guī)定的最小電氣間隙。

3 測量方法

在測量電器間隙和爬電距離時，關(guān)鍵是應(yīng)該了解測量的部位，應(yīng)測量電器極與極之間，不同電壓的電路導(dǎo)體之間及帶電導(dǎo)體部件與外露導(dǎo)電部件之間的最小電氣間隙和爬電距離。測量時應(yīng)采用的工具是分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺。電器按規(guī)定的方法測得的電氣間隙和爬電距離的最小值應(yīng)滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，電氣間隙和爬電距離的測量及計算方法應(yīng)按GB/T 4048.1附錄G進(jìn)行。

3.1 基本要求

如表5中圖所示，槽的寬度X基本上適用于以污染等級為函數(shù)的所有例子，其具體對應(yīng)關(guān)系是污染等級為1、2、3、4的槽寬度的最小值分別為0.25mm、1.0mm、1.5mm、2.5mm。

對于支持觸頭的固定的和移動的絕緣件間的爬電距離，其相對運(yùn)動的絕緣件無最小X值的要求。如果有關(guān)的電氣間隙小于3 mm，槽寬度的最小值可減小至該電氣間隙的1/3。

3.2 測量方法

測量電氣間隙和爬電距離的方法見表5，表5中舉例對氣隙和槽之間或在各種絕緣形式之間沒有區(qū)別。 表5中所列圖形中虛線的長度表示電氣間隙，中間帶點(diǎn)的兩條實線的長度表示爬電距離。

表5 電氣間隙和爬電距離

3.3 筋的使用

由于筋受污染物的影響小且筋的干透效果好，筋的使用大大地減少了泄露電流的形成，因此，假定筋的最小高度為2mm時，爬電距離可以減少到規(guī)定值的0.8倍，如圖1所示，對于支持觸頭的固定和移動的絕緣件間的爬電距離見圖2。

圖1 筋的使用

圖2 支持觸頭的絕緣件間的爬電距離

4 結(jié)語

防爆電器的電氣間隙和爬電距離是鑒定防爆電器質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)，檢測的目的就是驗證產(chǎn)品的性能是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，檢測產(chǎn)品在設(shè)計制造上影響安全運(yùn)行的缺陷，防爆電器對爬電距離和電氣間隙做出限制，是為了防止在兩導(dǎo)電體之間，通過絕緣材料表面或空間可能出現(xiàn)的漏電起痕和電氣擊穿事故。因此，新的IEC/61347對爬電距離和電氣間隙部分進(jìn)行了較大篇幅的修改和完善。充分體現(xiàn)了防爆電器對爬電距離和電氣間隙檢測的重要性。