案例问题

某PTC电热元件暖风机，PTC电热元件两极之间工作电压为220V，微观污染等级3级，两电极之间PTC材料功能性绝缘爬电距离限值是多少?

图1  PTC电热元件两极之间PTC材料爬电距离

图2 PTC电热元件

对此有不同的观点：

观点1：因为是污染等级3级，GB 4706.1-2005标准29.2.4条款表18注1“1级、2级……”情况不适用，所以表18中爬电距离限值3.2 mm适用（220V，P=3, Ⅲa/Ⅲb材料组别）。

观点2：这个部位爬电距离限值 = 电气间隙限值1.0 mm。

哪一个观点更合理?

案例分析

笔者个人认为观点2更合理，理由如下：

1. PTC电热元件不是像电阻发热丝的“导体”，也不是像PP塑料材料的“绝缘”，而是“半导体陶瓷”。

PTC陶瓷(positive temperature coefficient）为正温度系数热敏材料，它具有电阻率随温度升高而增大的特性。1955年发现在BaTiO3陶瓷中加入微量的稀土元素后，其室温电阻率大幅度下降，在某一很窄的温度范围内其电阻率可以升高三个数量级以上，如图3所示。

图3  PTC电阻率～温度特性曲线

PTC材料是以BaTiO3为基的半导体陶瓷材料。这种材料的电阻率在某一区域内随温度上升而急剧上升，电阻率突变上升的温度称为居里温度。BaTiO3居里温度为120℃。当用一部分Pb2+来置换Ba2+后，成为Ba（1-X）PbX TiO3材料，其居里温度随着Pb2+含量的增加而上升。已经实用化的PTC发热材料的最高温度为300℃。

众所周知，导体表面不考虑所谓“沿绝缘物表面最短的爬电距离”，导体就是导体不是绝缘。绝缘材料表面的爬电距离当然要考虑，绝缘就是绝缘不是导体。而“半导体”材料表面的距离有特殊的情况，它既不是导体也不是绝缘，特殊矛盾就应特殊解决。

图4 铁铬铝电阻发热丝

2. 退一步说，如果PTC电热元件是GB 4706.1-2005标准29.2.4条款表18注2“对于不会发生漏电起痕的玻璃、陶瓷和其它无机绝缘材料”，则实际爬电距离可不必大于相应的电气间隙（限值），换句话说爬电距离没有要求，只要求29.1.4条款实际的电气间隙应大于电气间隙限值（1 mm）。反之，如果PTC电热元件是“像塑料材料那样的绝缘”，则表18中的限值适用。恰恰PTC电热元件是“半导体陶瓷”，所以具体情况具体分析。

3. GB/T16935.1-2008/IEC60664-1《低压系统内设备的绝缘配合 第1部分：原理、要求和试验》标准5.2.2.6条款有“普遍的共性”， 爬电距离“限值” ≥ 电气间隙“限值”。在“对于工作电压小于250V且污染等级1和2的PTC电热元件”情况，在爬电距离限值要求这一问题上恰恰突破了这一底线要求，是结合PTC电热元件“半导体”特性。是“共性”和“特性”相结合的情况。

而在3级污染情况，PTC电热元件表面不应遵循“特性”而要考虑“共性”（爬电距离限值 ≥ 电气间隙限值），但不是“绝缘材料的爬电距离要求”（表18中数值）。

4. 根据GB 4706.1-2005标准29.1.4条款，在电气间隙问题上，电气间隙与材料类型没有关系，而是指空气中最短的距离，标准“简单粗暴地”规定“PTC电热元件表面之间的电气间隙可减小至 1mm”。如果查原本的要求（没有减小前的要求）从表16得“1.5+0.5=2.0 mm”。

综上所述，笔者完整地表述GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》（IEC 60335-1:2004，IDT ）标准29.2.4条款表18注1要求如下：

注1：对于工作电压小于250V且污染等级1和2的PTC电热元件，PTC材料表面上的爬电距离不必大于相应的电气间隙（限值），对于污染等级3的PTC电热元件表面的爬电距离应大于相应的电气间隙（限值），而不是按表18中的功能性绝缘的限值，但其端子间的爬电距离按本表规定。

对于导体来说没有导体表面的爬电距离。

对于一般非金属材料的绝缘，要求爬电距离≥爬电距离限值，电气间隙≥电气间隙限值。

对于PTC电热元件材料，特殊的介于导体和绝缘之间的半导体材料来说，电气间隙不按一般绝缘材料要求的电气间隙限值，而是简单粗暴规定限值：≥1.0 mm；爬电距离，在较良好的1级和2级污染等级情况没有要求，在3级污染等级要求爬电距离≥电气间隙限值。

对于很好的纯陶瓷绝缘材料，没有爬电距离要求，只有电气间隙≥电气间隙限值的要求。

标准条款

GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求》（IEC 60335-1:2004，IDT ）标准

29. 1.4 对于功能性绝缘，表16的值是适用的。但如该功能性绝缘被短路时器具仍符合第 19章要求，则不规定其电气间隙。绕组漆包线导体，作为裸露导体考虑，不需要测量在漆包线交叉点上的电气间隙。

PTC电热元件表面之间的电气间隙可减小至 1mm。

通过测量，如果需要，通过试验确定其是否合格。

29.2.4 功能性绝缘的爬电距离不应小于表18的规定值。但如该功能性绝缘被短路时器具仍符合第19章要求，爬电距离可减小。

表18 功能性绝缘的最小爬电距离

通过测量检查其符合性。

GB/T16935.1-2008/IEC60664-1《低压系统内设备的绝缘配合 第1部分：原理、要求和试验》标准

5.2.2.6爬电距离与电气间隙的关系

爬电距离不能小于相关的电气间隙，因此最小的爬电距离有可能等于要求的电气间隙。然而，除此选定尺寸极限外，空气中的最小电气间隙与容许的最小爬电距离之间并无物理联系。

在爬电距离能够承受相关电气间隙(表F.2)所要求的电压情况下，爬电距离小于表F.2中情况A要求的电气间隙仅能在污染等级1和2的条件下使用。用试验验证爬电距离耐受相关电气间隙的电压时应考虑海拔修正系数(见6.1.2.2)。

最小电气间隙和爬电距离的比较见附录E。

附录E

（资料性附录）

表F.4中规定的爬电距离和表A.1中电气间隙的比较

PD——污染等级；

MG——材料组别；

PWM——印刷线路材料

图E.1 表F.4中规定的爬电距离和表A.1中电气间隙的比较