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電氣間隙、爬電距離和絕緣耐壓試驗檢測

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發(fā)布時間：2025-07-23 19:45:25 更新時間：2025-07-22 19:45:26

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

電氣間隙、爬電距離和絕緣耐壓試驗檢測：確保電氣安全的核心防線

在電氣設(shè)備的設(shè)計、制造和使用中，電氣安全是至關(guān)重要的考量因素。其中，電氣間隙（Clearance）、爬電距離（Creepage Distance）和絕緣耐壓試驗（Dielectric Strength Test）構(gòu)成了評估電氣設(shè)備絕緣性能和安全性的三大核心檢測項目。電氣間隙指的是兩個導(dǎo)電部件之間通過空氣的最短直線距離，其作用是防止空氣介質(zhì)在高電壓下被擊穿產(chǎn)生電弧。爬電距離則是指兩個導(dǎo)電部件之間沿絕緣材料表面的最短路徑長度，主要作用是防止污染物（如灰塵、濕氣）在絕緣體表面積聚導(dǎo)致沿面閃絡(luò)。而絕緣耐壓試驗（俗稱“打耐壓”）則是通過施加遠高于設(shè)備工作電壓的高壓，在短時間內(nèi)驗證絕緣系統(tǒng)（包括固體絕緣、空氣間隙和爬電路徑）能否承受規(guī)定的過電壓而不發(fā)生擊穿或閃絡(luò)。這三項檢測相互關(guān)聯(lián)、互為補充，共同構(gòu)成了電氣設(shè)備絕緣安全的“三重防護網(wǎng)”，對于防止觸電、火災(zāi)和設(shè)備損壞等事故具有決定性意義，是國內(nèi)外各類電氣安全標(biāo)準(zhǔn)（如IEC、UL、GB）強制要求的基礎(chǔ)性試驗。

主要檢測項目

1. 電氣間隙測量： 測量不同電位（如相與相、相與地、初級與次級電路）的裸露導(dǎo)電部件之間通過空氣的最短空間距離。重點檢查位置通常包括：開關(guān)觸點間、變壓器繞組間、PCB板上的導(dǎo)體間、接線端子間等。
2. 爬電距離測量： 測量不同電位的導(dǎo)電部件之間沿絕緣材料（如PCB基材、塑料外殼、陶瓷支撐件）表面的最短路徑長度。需考慮絕緣材料的CTI值（Comparative Tracking Index，相比漏電起痕指數(shù)）和設(shè)備的污染等級。
3. 絕緣耐壓試驗：

類型： 主要包括工頻交流耐壓試驗（ACW）和直流耐壓試驗（DCW），有時也進行脈沖耐壓試驗。
測試部位： 通常測試以下部位：不同極性帶電部件之間（L-L）、帶電部件與可觸及導(dǎo)電部件（外殼、地）之間（L-E）、加強絕緣或雙重絕緣（如初級電路與次級電路之間）。
判定： 在規(guī)定電壓和時間內(nèi)，絕緣不應(yīng)發(fā)生擊穿（電流突然增大、飛弧、報警）或閃絡(luò)。

關(guān)鍵檢測儀器

1. 電氣間隙與爬電距離測量儀器：

高精度游標(biāo)卡尺/數(shù)顯卡尺： 用于直接測量較大的、易于接觸的間隙和距離。
光學(xué)投影儀/影像測量儀： 對于微小、復(fù)雜或內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如PCB板布線），利用光學(xué)放大成像進行精確測量。
專用間隙規(guī)/塞尺： 用于快速檢驗或測量特定形狀的間隙是否符合最小要求。
三維坐標(biāo)測量機 (CMM)： 對于極其復(fù)雜或精度要求極高的部件進行空間距離測量。

2. 絕緣耐壓測試儀：

交流耐壓測試儀： 核心部件是高壓變壓器和調(diào)壓器，能輸出0至規(guī)定值（如5kV AC）可調(diào)的工頻正弦波高電壓。內(nèi)置電流檢測電路和比較器，用于設(shè)定泄漏電流報警閾值。
直流耐壓測試儀： 通過整流濾波電路產(chǎn)生穩(wěn)定的直流高電壓（通常是交流測試電壓的1.414倍或按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）。適用于測試容性負載（如長電纜、大容量電容器）。
安規(guī)綜合測試儀： 通常集成了耐壓測試、絕緣電阻測試、接地電阻測試等多種功能于一體。

主要檢測方法

1. 電氣間隙與爬電距離測量方法：

直接測量法： 使用卡尺、千分尺等工具直接對可接觸的部件進行測量。
投影/影像測量法： 將樣品或關(guān)鍵部位置于投影儀或影像測量儀下，利用軟件標(biāo)定和測量路徑。
圖紙驗證法： 依據(jù)設(shè)計圖紙（需標(biāo)明關(guān)鍵尺寸和公差）進行核對驗證，需確保圖紙與實物一致。
標(biāo)準(zhǔn)路徑模擬： 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 60664-1）規(guī)定的路徑規(guī)則（如槽、筋的影響），使用金屬絲或?qū)Ｓ霉ぞ吣M沿面最短路徑。

2. 絕緣耐壓試驗方法：

準(zhǔn)備： 確保設(shè)備斷電并放電；斷開或短接可能受影響的敏感電子元件（如信號端子、通訊端口）；將待測試部位連接至耐壓儀的高壓輸出端和返回端（通常與保護地相連）。
設(shè)置： 依據(jù)適用的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 60335, GB 4706等）設(shè)定測試電壓值（如基本絕緣1500V AC）、測試時間（通常1分鐘，生產(chǎn)線上可能縮短至1-3秒）和泄漏電流報警閾值（通常0.5mA-100mA不等）。
施加： 從零開始平穩(wěn)升壓至規(guī)定值，保持規(guī)定時間。升壓速度通常不超過500V/s。
監(jiān)控與判定： 持續(xù)監(jiān)控泄漏電流值。若泄漏電流未超過設(shè)定閾值且無可見擊穿、飛弧或儀器報警，則判定為通過。測試結(jié)束后應(yīng)平穩(wěn)降壓至零并放電。
環(huán)境： 通常在常溫常濕環(huán)境下進行，測試區(qū)域需有安全防護。

核心檢測標(biāo)準(zhǔn)

這三項檢測的要求和試驗方法主要依據(jù)以下國際、國內(nèi)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

IEC 60664-1: Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 1: Principles, requirements and tests 這是最基礎(chǔ)、最重要的標(biāo)準(zhǔn)，詳細規(guī)定了電氣間隙、爬電距離的尺寸確定方法（基于工作電壓、過電壓類別、污染等級、材料組別等）以及絕緣配合原則。
IEC 61180-1: High-voltage test techniques for low-voltage equipment - Part 1: Definitions, test and procedure requirements 規(guī)定了低壓設(shè)備的耐壓試驗方法（交流、直流）、試驗程序和要求。
GB/T 16935.1: Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 1: Principles, requirements and tests 等同于IEC 60664-1的國家標(biāo)準(zhǔn)。
GB/T 17627.1: High-voltage test techniques for low-voltage equipment - Part 1: Definitions, test and procedure requirements 等同于IEC 61180-1的國家標(biāo)準(zhǔn)。
產(chǎn)品特定標(biāo)準(zhǔn)： 各類電氣設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)都包含這三項檢測的特定要求，例如：
- 家用電器：IEC 60335-1 / GB 4706.1
- 信息技術(shù)設(shè)備：IEC 60950-1 / GB 4943.1 (現(xiàn)部分被IEC 62368-1取代)
- 音視頻設(shè)備：IEC 60065 / GB 8898
- 醫(yī)療電氣設(shè)備：IEC 60601-1 / GB 9706.1
- 燈具：IEC 60598-1 / GB 7000.1
- 測量、控制和實驗室用電氣設(shè)備：IEC 61010-1 / GB 4793.1
UL標(biāo)準(zhǔn)： 如UL 60950-1, UL 62368-1等，在北美市場具有強制性，其要求可能在某些細節(jié)上與IEC標(biāo)準(zhǔn)存在差異。