GB 9706.1—2020 與GB 9706.1—2007 關(guān)于爬電距離和電氣間隙要求的差異分析

余丹艷

摘要：GB 9706.1—2020相較于GB 9706.1—2007在標(biāo)準(zhǔn)名稱和結(jié)構(gòu)上發(fā)生了重大的變化，對(duì)電擊防護(hù)新增了很多內(nèi)容。借鑒了GB 4943.1的安全理念，引入了多重因素，綜合考量ME設(shè)備的爬電距離和電氣間隙。論文通過(guò)對(duì)GB ?9706.1—2020標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 9706.1—2007關(guān)于爬電距離和電氣間隙測(cè)試的差異分析，以期對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計(jì)及檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)能力儲(chǔ)備提供一些借鑒作用。

關(guān)鍵詞：爬電距離 電氣間隙 分析

Difference of Creepage Distance and Air Clearance Requirements between GB 9706.1—2020 and GB 9706.1—2007

Yu Danyan （Xiamen Products Quality Supervision& Inspection Institute National Testing Center for LED Application Products）

Abstract： Compared with GB 9706.1—2007， GB 9706.1—2020 has great changes in the name and structure of the standard， and a lot of new contents have been added to electric shock protection. Based on the safety concept of GB 4943.1， multiple factors are introduced to comprehensively consider the creepage distance and air clearance of ME equipment. This paper analyzes the differences between GB 9706.1—2020 and current Chinese standard GB 9706.1—2007 on creepage distance and electrical clearance test， in order to provide some reference for the research and development and design of related products and the testing capacity reserve of testing laboratories.

Key words： creepage distance， air clearance， analysis

0 引言

醫(yī)用電氣設(shè)備與患者、操作者及周邊人群關(guān)系密切。隨著對(duì)醫(yī)用電氣設(shè)備安全的研究不斷深入，IEC/TC 62一直致力于完善IEC 60601系列標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代及緊跟國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的需求，我國(guó)積極地推進(jìn)IEC 60601-1：2012標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化工作，GB 9706.1—2020《醫(yī)用電器設(shè)備 第1部分：基本安全和基本性能的通用要求》已于2020年4月9日發(fā)布，并將于2023年5月1日實(shí)施，我們應(yīng)關(guān)注新舊版本對(duì)爬電距離和電氣間隙要求的差異，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研究提供一些指導(dǎo)。

1 電擊危險(xiǎn)的防護(hù)

GB 9706.1—2020最重大的變化是安全理念，擴(kuò)大了安全的范圍和概念，強(qiáng)調(diào)企業(yè)需要在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制。“基本安全”及“基本性能”的安全定義又給企業(yè)提供了一定的自由度以選擇產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)方式。如GB 9706.1—2007《醫(yī)用電氣設(shè)備 第1部分：安全通用要求》對(duì)患者和設(shè)備操作者電擊防護(hù)是同等要求，而GB 9706.1—2020則區(qū)別對(duì)患者的防護(hù)措施（means of patient protection，MOPP）和對(duì)設(shè)備操作者的防護(hù)措施（means of operator protection，MOOP）的要求。

防護(hù)措施是指為了符合本部分的要求降低電擊風(fēng)險(xiǎn)的措施，包括絕緣、電氣間隙、爬電距離等。參考及改寫GB 4943.1中的相關(guān)定義，將工作電壓定義為電氣設(shè)備在正常使用的條件下運(yùn)行時(shí)，所考慮的絕緣或元器件上會(huì)出現(xiàn)的或可能出現(xiàn)的最高電壓。峰值工作電壓則為工作電壓的最高峰值或直流值。

醫(yī)用電氣設(shè)備（ME設(shè)備）要求有兩重防護(hù)措施（MOP）。每個(gè)防護(hù)措施應(yīng)區(qū)分歸類為MOPP或MOOP，而后對(duì)防護(hù)措施的質(zhì)量進(jìn)行要求。先通過(guò)結(jié)構(gòu)檢查來(lái)確定防護(hù)措施在設(shè)備中的具體位置，其所在位置所要求的電氣防護(hù)類別有對(duì)應(yīng)的電解質(zhì)強(qiáng)度、爬電距離和電氣間隙的限值。一重MOPP和兩重MOPP相當(dāng)于GB 9706.1—2007中的“基本絕緣”和“雙重/加強(qiáng)絕緣”的要求。對(duì)MOPP來(lái)說(shuō)，滿足GB 9706.1—2007要求的絕緣設(shè)計(jì)則基本可滿足GB 9706.1—2020的要求。而對(duì) MOOP的要求，參考了GB 4943.1的絕緣理念，可以允許使用信息技術(shù)設(shè)備的系統(tǒng)部件，一定程度上屬于要求的放寬。

2 關(guān)于爬電距離和電氣間隙的差異

（1）電氣間隙的測(cè)試差異

電氣間隙：兩個(gè)導(dǎo)體部件之間在空氣中的最短路徑。電氣間隙的尺寸應(yīng)當(dāng)保證設(shè)備在正常使用過(guò)程中可能存在的瞬態(tài)過(guò)電壓和設(shè)備內(nèi)部的峰值電壓不會(huì)擊穿該間隙。對(duì)操作者的防護(hù)措施，最小電氣間隙取決于峰值工作電壓或者直流電壓。

與網(wǎng)電源連接的設(shè)備在電源輸入端可能承受的瞬態(tài)電壓的最大峰值來(lái)自于網(wǎng)電源的瞬態(tài)電壓。通常與交流電網(wǎng)連接的設(shè)備的電氣間隙都是按Ⅱ類過(guò)電壓來(lái)設(shè)計(jì)。依據(jù)GB 9706.1—2020條款8.9.1.10網(wǎng)電源部分的電氣間隙的規(guī)定：對(duì)標(biāo)稱網(wǎng)電源不超過(guò)300 V有效值（420 V峰值）的網(wǎng)電源，如果峰值工作電壓不超過(guò)標(biāo)稱網(wǎng)電源電壓的峰值，按標(biāo)準(zhǔn)中表13來(lái)確定最小電氣間隙;如果峰值工作電壓超過(guò)標(biāo)稱網(wǎng)電源電壓的峰值，最小電氣間隙應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)中表13最小電氣間隙和標(biāo)準(zhǔn)中表14對(duì)應(yīng)附加電氣間隙的總和。對(duì)標(biāo)稱網(wǎng)電源電壓超過(guò)300 V有效值（420 V峰值）的網(wǎng)電源部分電氣間隙按標(biāo)準(zhǔn)中表13確定。

供電網(wǎng)供電的設(shè)備的次級(jí)電路通常是過(guò)電壓Ⅰ類，不同供電網(wǎng)的最大瞬態(tài)電壓依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中表15確定。

依據(jù)上述的分析，列出GB 9706.1—2020與GB 9706.1—2007針對(duì)電氣間隙的測(cè)試差異見(jiàn)表1。

（2）爬電距離的測(cè)試差異

爬電距離定義為兩個(gè)導(dǎo)體部件之間沿絕緣材料表面的最短距離。如果最小的爬電距離小于最小的電氣間隙，那么最小電氣間隙值應(yīng)作為最小爬電距離。影響爬電距離的因素：有效值工作電壓或直流電壓值、污染等級(jí)和材料組別等。

對(duì)操作者的兩重防護(hù)措施的最小爬電距離是標(biāo)準(zhǔn)中表16中規(guī)定的一重對(duì)操作者的防護(hù)措施的限值的 2倍。當(dāng)查表爬電距離值小于電氣間隙值，應(yīng)使用電氣間隙值作為爬電距離值。

關(guān)于爬電距離的限值計(jì)算，新舊版本間的差距巨大，見(jiàn)表2。

3 實(shí)例分析

某醫(yī)療電氣設(shè)備供電電壓為220 V，頻率50/60 Hz，變壓器初次級(jí)之間工作電壓有效值是280 V，峰值工作電壓510 V。其污染等級(jí)：2級(jí)，材料組別：Ⅲb，海拔高度5000 m。防除顫應(yīng)用部分存在外來(lái)電壓250 V的可能。

考核部位為：A：網(wǎng)電源和接地外殼之間，防護(hù)

措施屬于1MOOP;

B：變壓器初次級(jí)之間，防護(hù)措施

屬于2MOOP或2MOPP;

C：防除顫應(yīng)用部分與外殼之間，

防護(hù)措施屬于1MOPP。

依據(jù)GB 9706.1—2020確定爬電距離和電氣間隙限值：

A：設(shè)備工作電壓有效值220 V，依據(jù)表3確定限值為2.0 mm。設(shè)備工作在海拔高度5000 m，查表6可知MOOP的倍增系數(shù)為1.48，一重MOOP的最小電氣間隙為2.0×1.48=2.96 mm。因此，一重MOOP最小電氣間隙值為3.0 mm。

設(shè)備工作電壓有效值220 V，污染等級(jí)：2級(jí)，材料組別：Ⅲb，依據(jù)表7，插值可得最小爬電距離為2.2 mm。當(dāng)查表爬電距離值小于電氣間隙值，應(yīng)使用電氣間隙值作為爬電距離值。因此，一重MOOP最小爬電距離值為3.0 mm。

B1（2MOPP）：設(shè)備工作電壓有效值280 V，峰值工作電壓510 V，依據(jù)表5確定電氣間隙限值為7.0 mm。設(shè)備工作在海拔高度5000 m，查表6可知MOPP的倍增系數(shù)為1.29，最小電氣間隙為7.0×1.29=9.03 mm。因此，2MOPP最小電氣間隙值為9.1 mm。

設(shè)備工作電壓有效值280 V，依據(jù)表5，用插值法計(jì)算最小爬電距離為8.8 mm。當(dāng)查表爬電距離值小于電氣間隙值，應(yīng)使用電氣間隙值作為爬電距離值。2MOPP最小爬電距離為9.1 mm。

B2（2MOOP）： 設(shè)備工作電壓有效值280 V，依據(jù)表3確定限值為4.0 mm。設(shè)備峰值工作電壓510 V，依據(jù)表4可得附加電氣間隙0.4 mm，工作在海拔高度5000 m，查表6可知MOOP的倍增系數(shù)為1.48，2MOOP的最小電氣間隙為（4.0+0.4）×1.48=6.512 mm。因此，2MOOP最小電氣間隙值為6.6 mm。

設(shè)備工作電壓有效值280 V，污染等級(jí)：2級(jí)，材料組別：Ⅲb，依據(jù)表7，插值可得1MOOP最小爬電距離為2.8 mm。因此，2MOOP的最小爬電距離為5.6 mm。當(dāng)查表爬電距離值小于電氣間隙值，應(yīng)使用電氣間隙值作為爬電距離值。因此，最小爬電距離值為6.6 mm。

B1和B2的要求不同，生產(chǎn)者可以根據(jù)自身的情況滿足其一就可。

C： 防除顫應(yīng)用部分存在外來(lái)電壓250 V的可能，因此工作電壓有效值為250 V，依據(jù)表5電氣間隙限值為2.5 mm。設(shè)備工作在海拔高度5000 m，查表6可知MOPP的倍增系數(shù)為1.29，最小電氣間隙為2.5×1.29=3.3 mm。標(biāo)準(zhǔn)條款8.9.1.15防除顫應(yīng)用部分的爬電距離和電氣間隙的距離不小于4 mm，最小電氣間隙為4×1.29=5.16 mm，電氣間隙限值為5.2 mm。

工作電壓有效值為250 V，依據(jù)表5爬電距離限值為4 mm，當(dāng)爬電距離值小于電氣間隙值，應(yīng)使用電氣間隙值作為爬電距離值。因此，最小爬電距離值為5.2 mm。

依據(jù)現(xiàn)行GB 9706.1—2007確定爬電距離和電氣間隙限值：

設(shè)備工作電壓220 V，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中表16，

A：基本絕緣，電氣間隙限值為2.5 mm，爬電距離為4.0 mm。

B：雙重絕緣，電氣間隙限值為5.0 mm，爬電距離為8.0 mm。

C：在防除顫應(yīng)用部分和其他部分之間，爬電距離和電氣間隙應(yīng)不小于4 mm，

電氣間隙限值為4.0 mm，爬電距離為4.0 mm

針對(duì)樣品，依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)確定的爬電距離和電氣間隙的限值見(jiàn)表8。

4 結(jié)論

GB 9706.1—2020對(duì)爬電距離和電氣間隙的的限值的確定較GB 9706.1—2007有很大的變化，考慮設(shè)備的使用環(huán)境、微環(huán)境和材料等相關(guān)因素的影響。峰值工作電壓、直流電壓值以及交流電壓有效值均有使用，查表的時(shí)候需要區(qū)分不同防護(hù)措施和電壓值，確定的過(guò)程更為復(fù)雜。對(duì)操作者的防護(hù)措施要求略有降低，對(duì)生產(chǎn)者而言有了更大的自由度。