间距、电气间隙和爬电距离解析

在本质安全型电气设备和电路中，所谓间距，广义地讲，主要是指下列导电部件之间的间隔距离（电气的或实体的）：

●本质安全电路和非本质安全电路之间。

●不同的本质安全电路之间。

●电路和接地的或绝缘的金属部件之间。

不管是哪种情况，它们都应该符合表6.1或表6.2、表6.3中的规定。

1.计算电压

在电气设备中，人们在评价电气强度时常常以不同电位之间的电压为依据。表6.1、表6.2和表6.3中电气间隙、爬电距离（在空气中的和在涂层下的）和间距（通过浇封化合物的和通过固体绝缘材料的）的数值，都是指在某个电压下的数值。

因此，知道了电压才可以确定相应的相关数值。

在本质安全型电气设备和电路中，我们提出了所谓“计算电压”的概念。这个电压就是本质安全电路与下列电路之间的电压之和：

①同一个电路中非本质安全部分。

②非本质安全电路。

③另外的本质安全电路。

人们可以参照图6.2所示的电路示例来确定相关的计算电压。

在图6.2中，1表示金属底板；2表示负载；3表示满足U_m要求的非本质安全电路；4表示部分不是本质安全但另一部分是本质安全的电路；5表示本质安全电路；6表示适用表6.1、表6.2或表6.3中相应数据的尺寸；7表示普通工业标准规定的尺寸；8表示适用于熔断器的尺寸；9表示适用于本质安全接线端子与非本质安全接线端子之间的尺寸和图6.1所示的尺寸；10表示如果需要时所连接的元件。

对于多个独立电路，计算电压是两个独立电路的电压之和。这些电压可能是设备的额定电压，也可能是电路中某一点的电压。当电压为交流正弦波时，计算电压应该是它的峰值，即标称电压（有效值）的2倍值。

对于同一个电路，计算电压是电路中任一个部件上可能出现的最高峰值电压。它也可能是连接到这个电路中不同电源的电压之和。

但是，不管是哪种情况，所考虑的电压都应该是设备处于正常工作状态下或故障工况下可能出现的最高电压。当考虑外部电压时，这些电压应该是设备上标明的最高电压（U_m）或最大输入电压（U_i）。

图6.2 计算电压计算示意图

2.电气间隙和爬电距离

（1）电气间隙

在本质安全型电气设备中，不同电位的带电导体之间的电气间隙应该不小于表6.1或表6.2、表6.3中规定的相应数值。

在考核时，假若导体之间有绝缘隔板进行隔离，则这种隔离可以增加电气间隙值。但是，当这种隔板的厚度小于0.9mm或不能通过相应试验时，这种隔离不能被认为是有效的隔离。

电气间隙计算示意图如图6.3所示。

（2）爬电距离

在本质安全型电气设备中，不同电位的带电导体之间的爬电距离，分为两种情况：空气中的爬电距离和涂层下的爬电距离，都应该符合表6.1或表6.2、表6.3中规定的相应数值。

在空气中的爬电距离，人们可以参照图6.4中所示图例进行考核。

图6.3 电气间隙计算示意图

1—带电导体 2—电气间隙 3—绝缘隔板

绝缘材料的相比电痕化指数（CTI）应该按照国家标准GB/T4207《固体绝缘材料在潮湿条件下相比漏电起痕指数和耐漏电起痕指数的测定方法》的规定进行测定，并符合表6.1中第7列或第8列，或者，表6.3中第7列的要求。

这里需要指出的是，在图6.4j中绝缘隔板1与底板用符合要求的胶粘剂粘接在一起，所以爬电距离沿绝缘隔板上部计算；而在图6.4l中绝缘隔板2与底板没有用胶粘剂粘接在一起，而且，d>D，所以爬电距离沿绝缘隔板下部计算。另外，在图6.4k中，两个带电导体之间存在一个未带电导体，此时，爬电距离为未带电导体两边爬电距离之和，即d₁+d₂。

此外，在已经安装的印制电路板上，人们往往涂覆一定厚度的绝缘涂层，以防止潮气和污物侵袭导电部件。在涂层下的爬电距离，就是指在这种敷形涂层下不同电位的带电导体之间沿绝缘材料表面的最短距离。

敷形涂层可以用多种方法形成。假若用喷涂方法时应该喷涂两次；假若用浸渍、刷涂或真空浸渍时可涂覆一次。

而且，当裸露导体从敷形涂层中突出来时，敷形涂层的相比电痕化指数（CTI）应该符合表6.1中第7列或第8列，或者，表6.3中第7列的要求。

图6.4 在空气中的爬电距离评价示意图

3.间距

这里所说的间距，是指不同电位的带电导体之间浇封化合物或固体绝缘材料的厚度，也就是间隔距离。

这些间距应该符合表6.1或表6.2、表6.3中所示的数据。

（1）浇封化合物中导电部件之间的间距

假若使用浇封化合物来浇封隔离导电部件时，浇封化合物应该具备下列品质：

●连续工作温度大于在浇封状态下元件的最高发热温度至少20K；

●良好的粘结性；

●浇封化合物固化后自由表面的相比电痕化指数（CTI）符合表6.1中第7列或第8列，或者，表6.3中第7列的要求。

在本质安全型电气设备中，所有连接到被浇封的导电部件、元器件和从浇封化合物中突出的裸露导电部分都应该是本质安全的；假若不是本质安全的，则应该用其他防爆型式保护起来。

此外，被浇封的导电部件与外露的元器件之间、浇封化合物自由表面之间的最小间距，不应该小于表6.1中第3列规定值的1/2，至少为1mm。

被浇封的电路的绝缘应该承受相应的介电强度试验。

（2）固体绝缘材料中导电部件之间的间距

这里所说的固体绝缘材料，是指通过挤压成型或模压成型将导体固定在其内的固体绝缘部件，而不是用浇注方法形成的绝缘层。清漆涂层固化后也不视为这种固体绝缘。

由多个固体绝缘零件通过用符合要求的胶粘剂牢固地粘结在一起时被认为是一个固体绝缘零件。(www.xing528.com)

固体绝缘材料中不同电位的带电导体之间这样的间距应该符合表6.1或表6.2、表6.3中规定的数据。

而且，它们之间的绝缘还应该承受相应的介电强度试验。

4.复合间距

复合间距是一种广义的间距。它综合地包括电气间隙、浇封化合物中的间距和固体绝缘材料中的间距，或者，由空气中的爬电距离和涂层下的爬电距离累加起来的间距。

（1）电气间隙型复合间距

电气间隙型复合间距是由电气间隙、浇封化合物中的间距和（或）固体绝缘材料中的间距组成的，如图6.5所示。

在本质安全型电气设备中，假若实际的电气间隙（或间距）小于相应的数值，人们可以使用叠加的方法将电气间隙、浇封化合物中的间距和（或）固体绝缘材料中的间距累加起来，得到一个等效的电气间隙（或间距）。

在这种计算中，人们可以采用表6.7、表6.8和表6.9中所列的折算系数。

图6.5 电气间隙型复合间距

1—带电导体 A—电气间隙 B—浇封化合物中的间距 C—固体绝缘材料中的间距

表6.7 计算等效电气间隙时的折算系数①

注：A，B，C的意义如图6.5所示。

①引自GB3836.4《爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》。

表6.8 计算通过浇封化合物的等效间距时的折算系数①

①同表6.7。

表6.9 计算通过固体绝缘材料的等效间距时的折算系数①

①同表6.7。

在所有的计算中，如果电气间隙和相应间距的实际值小于表6.1中相应值的1/3，这个值应该被忽略，不应该计算在内。

这里举例说明。

【例6.3】 假设某电路的实际电气间隙（g_n）不能够满足要求，在电压为60V的情况下，采用如下计算：

折算电气间隙g₃=3×通过浇封化合物的间距（表6.1第3列）；

折算电气间隙g₄=6×通过固体绝缘材料的间距（表6.1第4列）；

则等效电气间隙（g₀）为

g₀=g_n+g₃+g₄

经过计算得到的等效电气间隙（g₀）不应该小于表6.1中所示数据（第2列）。

当间距不能满足表6.1中的相应数值时，人们也可以采用这样的方法进行折算求得。

（2）爬电距离型复合间距

爬电距离型复合间距是由空气中的爬电距离和涂层下的爬电距离组成的，如图6.6所示。

在本质安全型电气设备中，人们可以使用涂覆清漆的方法来减小爬电距离。假若在两个不同电位的带电导体之间一部分进行了涂覆而另一部分没有被涂覆，而且没有被涂覆的部分的距离（B）又不满足要求，这时的爬电距离可以进行折算计算。

当以空气中的爬电距离为准进行计算时，图6.6中的A应该乘以3，B乘以1；当以涂层下的爬电距离为准进行计算时，图6.6中的A应该乘以1，B乘以0.33。然后，将这些数值加起来便得到了等效的爬电距离或间距。等效爬电距离或间距应该符合表6.1中规定的相应数值。

图6.6 爬电距离型复合间距

1—清漆 2—带电导体 3—绝缘底板 A—涂层下的爬电距离 B—空气中的爬电距离

5.印制电路板上的电气间隙和爬电距离

在组装后的印制电路板上，人们往往涂以清漆或其他的浇封化合物，用以防止潮气或污物对电路的侵蚀。

这时，印制电路板上的电气间隙、爬电距离和间距可能会出现各种特殊情况，如图6.7、图6.8和图6.9所示。

但是，不管什么情况，电气间隙、爬电距离和间距都应该符合表6.1所示规定值。当印制电路板放置在防护等级不低于IP54的外壳内时，它上面的电气间隙、爬电距离和间距可以符合表6.2或表6.3中所示的数值。

图6.7 局部涂覆的示例

1—敷形涂层 2—元件 3—导线 A—空气中的电气间隙和爬电距离 B—涂层下的爬电距离

图6.8 焊接后元件插脚突出涂层的示例

A—空气中的电气间隙和爬电距离

图6.9 焊接后元件插脚未突出涂层的示例

A—空气中的电气间隙和爬电距离 B—涂层下的爬电距离