电气间隙和爬电距离的简析二

2010.12 46
日用电器Electrical Appliances 一 引言
一般来说，在样品爬电距离和电气间隙的测量过程中，需要考虑的问题主要是影响因素（过电压、污染等级、材料组别等）和路径选择（合理选取路径，计算结果准确等），除此之外，还有不少超出标准关注点以外的因素影响到测量结果。

器具开关按照不同的操动方式可分为倒板开关(lever switch)、倒板开关(lever switch)、跷板开关(rocker switch)、按扭开关(push-button switch)、拉线开关(cord-operated switch)、推拉开关(push-pull switch)等几类基本类型。

跷板开关在器具开关大类中是较常见的一种，广泛应用于各类家电、设备或工业生产器具中，用以控制电源的通断、切换等。

其中的带指示灯跷板开关，不仅具有基本的通断功能，并且带有信号指示作用（一般以氖管指示灯较为常见），作用是在电路通断的同时有指示灯显示，这样使得操作方便、直观，方便了使用者。

本文的研究对象正是这类开关，因为在实际工作中，我们发现这类开关的爬电距离和电气间隙具有很强的代表性，值得深入研究和分析探讨。

二 相关概念
电气间隙clearance：两导电部分间的最短空间距离。

爬电距离creepage distance：两导电部分之间沿固体绝缘材料表面的最短距离。

电气间隙主要受脉冲耐电压、稳态耐受电压和暂时过电压、再现峰值电压、电场条件、海拔、微观环境的污染等级等因素的影响。

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电气间隙和爬电距离的简析（二）
摘要：本文首先从标准理解的角度对电气间隙和爬电距离的定义概念等内容做出解析，然后结合实际样品对结构设计、外部接线等对电气间隙和爬电距离的影响进行分析，对选择的代表性样品在不同条件下进行爬电距离和电气间隙的测量和判定，并以此抛砖引玉，希望能对以后工作上相关的内容有帮助和受益。

关键词：跷板开关；电气间隙；爬电距离；信号指示器；加强绝缘
杜 娟
(广州威凯检测技术研究院 广州 510663)
爬电距离主要受电压、微观环境、爬电距离的方向和位置、绝缘表面的形状、绝缘材料、电压作用的时间等因素的影响。

跷板开关(rocker switch）：这种开关的操动件是外观低矮的杠杆(摇杆)，若需改变接触状态，必须将摇杆跷向一个或多个位置上。

跷板开关通常是镶嵌在面板表面，利用人手直接跷动开关的操动件来操作，因为外形的原因，业内也俗称船型开关，如图1所示（单极ON-OFF 结构）。

信号指示器（Signal indicator）：与开关相联结并能显示电路状态的器件，该器件可受开关控制，也可不受开关控制。

对基本结构的跷板开关而言，信号指示器就是安装在辅助基座上的，用于指示开关通断的灯泡，这类开关的代表性结构如图2所示。

图中指示灯已经用红圈标出，从爆炸图可以比较清晰的看出整体布局，灯泡串联电阻安装在灯座上，引线则通过弹簧和弹片与带电极衔接，接通灯泡回路。

在开关通断的时候，相应的灯泡亮或灭，以达到指示作用。

加强绝缘（Reinforced insulation）：用在带电部分上的单一绝缘结构，其提供的防触电保护程度与双重绝缘相当。

对于跷板开关来说，加强绝缘是最重要的考核量之一，因为如果开关加强绝缘的爬电距离和电气间隙的实际值不满足标准要求的限制，对使用者的防触电保护会达不到要求，从而产生很大的安全隐患。

跷板开关是人手直接操作的开关类型，那么正常使用时暴露在外面的开关部分都属于加强绝缘的范畴。

若参照上图的话，指的就是整个跷板和嵌在安装面上的所有部分。

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三 具体实例分析
3.1 典型实例
测试对象 — 试验样品是一款带指示灯跷板开关（图3），结构为单刀单掷（SPST），全断开。

测试标准 — 选择GB15092.1-2003器具开关 第1部分：通用要求作为依据标准最为合适。

测量要求 — 仅考虑污染等级为2（正常情况）下，测量该样品加强绝缘的电气间隙和爬电距离是否符合标准要求。

3.2 测试前分析准备工作
需要测试的部位是开关易触及部位到带电部件之间的电气间隙和爬电距离，测试中可能用到的仪器有千分尺 、间隙测试卡、游标卡尺等，考虑到比对试验结果的落点分布，应尽量采用普通的工具来测量。

测量的之前，首先需要了解样品结构，目的是为了防止拆卸样品的时候损坏样品或是造成部件间的相对位移。

我们先对样品的透视图进行了分析，以确定内部的结构和各部分之间的相对位置（如图4）。

开关的氖灯串接一个电阻， 然后其引线一端通过主弹簧始终与端子2连接，另一端通过辅助弹簧与端子3相连（可断开）。

这样以来，当开关闭合时，输出端子1,2之间就形成闭合回路，用来控制负载输出；端子2,3之间也会形成闭合回路，控制氖灯变亮进行指示。

图5中，离开关易触及表面最近的带电部位分别用a,b两点标出，开关加强绝缘部位由红色区域标出，那么我们需要测量的就是带电部位a,b分别到开关易触及表面的爬电距离和电气间隙是否满足标准要求。

结合透视图，可以轻易的分析出待测部位的爬电距离和电气间隙的路径，在小心拆卸掉整个操动件（保证引线不移位变形）之后进行测量，对实验的结果几乎没有影响。

3.3 测试过程
将样品的测量分为两个部分：试验1和试验2，试验1设定为开关闭合情况下，试验2设定为断开情况下。

首先要确定易触及表面的精确范围，之后可以将开关的操动件拆卸下来，用游标卡尺或间隙测试卡测量易触及部分到带电部分的最短路径值，再结合标准限值判断这款开关的加强绝缘是否符合要求。

在确定加强绝缘范围时，要分别使用直型和弯形试验指，对开关易触及部分（包括沟槽、缝隙）进行探触，找到可触及的最边缘点，如图6所示。

开关闭合时的可触及的边缘点c,d和断开时可触及的边缘点e,f确定下来之后，路径也就是图上所示的黄线距离，并且此例中爬电距离和电气间隙的路径一致。

3.3.1 试验
1：开关闭合情况下
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爬电距离距离和电气间隙的路径图在图6中已经清晰显示，显而易见两条路径相比是ac 之间的距离最短。

那么我们利用游标卡尺、间隙测试卡等工具，可方便的测出所需要的实际值。

按照GB15092.1-2003第20章对加强绝缘要求，爬电距离限值为5mm，电气间隙的限值为3mm。

此款开关ac 之间的距离实测结果为5.10mm，可以得出结论为符合标准要求。

图7是开关这个部分的实物图，可以用来更清晰的观察氖灯的引线布局。

图7与图6中a,b 两点相对应，从照片可以反映a,b 两点的实际位置，并且因为拍摄角度的问题，c,d 两点不能直观的从图7中看到。

3.3.2 试验2：开关断开情况下
开关断开条件下，反而开关的加强绝缘的爬电距离和电气间隙不符合标准要求的可能性很大。

因为很多生产厂仅仅把设计的关注点放在接通情况，认为只有接通条件下才会出现带电部件到易触及部件距离不够从而不符合加强绝缘要求，导致触电危险；而开关断开时，则不需要考虑加强绝缘不够带来的触电危险。

这个理解显然是错误的。

通常跷板开关没有附带说明书和安装指引类的文件，所以接线方法比较灵活，即使是对于单极开关而言，也有两种不同的接线方法。

3.3.2.1 接法1：如图8所示，输出端子2接零线N，对应
的a，b 两点就是低电位，那么对于加强绝缘的爬电距离和电气间隙测量来说，就不需要考虑路径ae 和bf，而是选择其他路径。

从图中可以比较清楚的看出其他有可能的路径，都比较轻易满足标准限值要求。

3.3.2.2 接法2：如图9所示，输出端子2接火线L，对应的a,b 两点就是高电位，那么对于加强绝缘的爬电距离和电气间隙测量来说，经过初步分析筛选，路径ae 和bf 就是最短路径。

从图中可以较明显的看出bf 之间的距离很短（参照图7微观实物图所示，b 点的位置已经非常接近灯座边缘，与灯罩直接相连）。

经过实际测量，bf 之间距离实测结果仅为2.96mm，不符合标准要求的加强绝缘爬电距离限值5mm 以及电气间隙限值3mm。

总结
通过上述模型的建立以及具体的分析测量，我们可以知道在对于带指示灯的跷板开关，其结构具有特殊性，不同的接线方法对这类开关的爬电距离和电气间隙产生不同影响，从而影响路径的选择以及测量的结果，最终导致截然不同的判定。

在平时的试验过程中，我们要注意多积累经验，一切从实际出发，结合开关的具体安装接线方法进行测试和分析，避免教条主义
和以偏概全的做法。