GB 9706.1—2020 與GB 9706.1—2007 關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在標準名稱和結構上發生了重大的變化，對電擊防護新增了很多內容。借鑒了GB 4943.1的安全理念，引入了多重因素，綜合考量ME設備的爬電距離和電氣間隙。論文通過對GB ?9706.1—2020標準與我國現行標準GB 9706.1—2007關于爬電距離和電氣間隙測試的差異分析，以期對相關產品的研發和設計及檢測實驗室的檢測能力儲備提供一些借鑒作用。

關鍵詞：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

醫用電氣設備與患者、操作者及周邊人群關系密切。隨著對醫用電氣設備安全的研究不斷深入，IEC/TC 62一直致力于完善IEC 60601系列標準。為了適應產品更新換代及緊跟國際標準發展的需求，我國積極地推進IEC 60601-1：2012標準的轉化工作，GB 9706.1—2020《醫用電器設備 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日發布，并將于2023年5月1日實施，我們應關注新舊版本對爬電距離和電氣間隙要求的差異，為產品的設計和研究提供一些指導。

1 電擊危險的防護

GB 9706.1—2020最重大的變化是安全理念，擴大了安全的范圍和概念，強調企業需要在產品的整個生命周期內進行風險控制。“基本安全”及“基本性能”的安全定義又給企業提供了一定的自由度以選擇產品的實現方式。如GB 9706.1—2007《醫用電氣設備 第1部分：安全通用要求》對患者和設備操作者電擊防護是同等要求，而GB 9706.1—2020則區別對患者的防護措施（means of patient protection，MOPP）和對設備操作者的防護措施（means of operator protection，MOOP）的要求。

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

醫用電氣設備（ME設備）要求有兩重防護措施（MOP）。每個防護措施應區分歸類為MOPP或MOOP，而后對防護措施的質量進行要求。先通過結構檢查來確定防護措施在設備中的具體位置，其所在位置所要求的電氣防護類別有對應的電解質強度、爬電距離和電氣間隙的限值。一重MOPP和兩重MOPP相當于GB 9706.1—2007中的“基本絕緣”和“雙重/加強絕緣”的要求。對MOPP來說，滿足GB 9706.1—2007要求的絕緣設計則基本可滿足GB 9706.1—2020的要求。而對 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設備的系統部件，一定程度上屬于要求的放寬。

2 關于爬電距離和電氣間隙的差異

（1）電氣間隙的測試差異

電氣間隙：兩個導體部件之間在空氣中的最短路徑。電氣間隙的尺寸應當保證設備在正常使用過程中可能存在的瞬態過電壓和設備內部的峰值電壓不會擊穿該間隙。對操作者的防護措施，最小電氣間隙取決于峰值工作電壓或者直流電壓。

與網電源連接的設備在電源輸入端可能承受的瞬態電壓的最大峰值來自于網電源的瞬態電壓。通常與交流電網連接的設備的電氣間隙都是按Ⅱ類過電壓來設計。依據GB 9706.1—2020條款8.9.1.10網電源部分的電氣間隙的規定：對標稱網電源不超過300 V有效值（420 V峰值）的網電源，如果峰值工作電壓不超過標稱網電源電壓的峰值，按標準中表13來確定最小電氣間隙;如果峰值工作電壓超過標稱網電源電壓的峰值，最小電氣間隙應為標準中表13最小電氣間隙和標準中表14對應附加電氣間隙的總和。對標稱網電源電壓超過300 V有效值（420 V峰值）的網電源部分電氣間隙按標準中表13確定。

供電網供電的設備的次級電路通常是過電壓Ⅰ類，不同供電網的最大瞬態電壓依據標準中表15確定。

依據上述的分析，列出GB 9706.1—2020與GB 9706.1—2007針對電氣間隙的測試差異見表1。

（2）爬電距離的測試差異

爬電距離定義為兩個導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、污染等級和材料組別等。

對操作者的兩重防護措施的最小爬電距離是標準中表16中規定的一重對操作者的防護措施的限值的 2倍。當查表爬電距離值小于電氣間隙值，應使用電氣間隙值作為爬電距離值。

關于爬電距離的限值計算，新舊版本間的差距巨大，見表2。

3 實例分析

某醫療電氣設備供電電壓為220 V，頻率50/60 Hz，變壓器初次級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：2級，材料組別：Ⅲb，海拔高度5000 m。防除顫應用部分存在外來電壓250 V的可能。

考核部位為：A：網電源和接地外殼之間，防護

措施屬于1MOOP;

B：變壓器初次級之間，防護措施

屬于2MOOP或2MOPP;

C：防除顫應用部分與外殼之間，

防護措施屬于1MOPP。

依據GB 9706.1—2020確定爬電距離和電氣間隙限值：

A：設備工作電壓有效值220 V，依據表3確定限值為2.0 mm。設備工作在海拔高度5000 m，查表6可知MOOP的倍增系數為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。

設備工作電壓有效值220 V，污染等級：2級，材料組別：Ⅲb，依據表7，插值可得最小爬電距離為2.2 mm。當查表爬電距離值小于電氣間隙值，應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）：設備工作電壓有效值280 V，峰值工作電壓510 V，依據表5確定電氣間隙限值為7.0 mm。設備工作在海拔高度5000 m，查表6可知MOPP的倍增系數為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。

設備工作電壓有效值280 V，依據表5，用插值法計算最小爬電距離為8.8 mm。當查表爬電距離值小于電氣間隙值，應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）： 設備工作電壓有效值280 V，依據表3確定限值為4.0 mm。設備峰值工作電壓510 V，依據表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。

設備工作電壓有效值280 V，污染等級：2級，材料組別：Ⅲb，依據表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。當查表爬電距離值小于電氣間隙值，應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，生產者可以根據自身的情況滿足其一就可。

C： 防除顫應用部分存在外來電壓250 V的可能，因此工作電壓有效值為250 V，依據表5電氣間隙限值為2.5 mm。設備工作在海拔高度5000 m，查表6可知MOPP的倍增系數為1.29，最小電氣間隙為2.5×1.29=3.3 mm。標準條款8.9.1.15防除顫應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，依據表5爬電距離限值為4 mm，當爬電距離值小于電氣間隙值，應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。

依據現行GB 9706.1—2007確定爬電距離和電氣間隙限值：

設備工作電壓220 V，依據標準中表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：在防除顫應用部分和其他部分之間，爬電距離和電氣間隙應不小于4 mm，

電氣間隙限值為4.0 mm，爬電距離為4.0 mm

針對樣品，依據不同的標準確定的爬電距離和電氣間隙的限值見表8。

4 結論

GB 9706.1—2020對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，考慮設備的使用環境、微環境和材料等相關因素的影響。峰值工作電壓、直流電壓值以及交流電壓有效值均有使用，查表的時候需要區分不同防護措施和電壓值，確定的過程更為復雜。對操作者的防護措施要求略有降低，對生產者而言有了更大的自由度。