防爆電氣間隙和爬電距離的檢查

(佳木斯防爆電機研究所，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致表面介電強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電性污染，對設(shè)備沒有影響；2級：一般情況下只有非導電性污染，但是由于凝露偶爾成造的暫時的導電性；3級：存在導電性污染，或者由于凝露使干燥的非導電性污染變成導電性污染，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，不同電壓的電路導體之間及帶電導體部件與外露導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)標準規(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)標準的規(guī)定，檢測產(chǎn)品在設(shè)計制造上影響安全運行的缺陷，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。