【干貨】談?wù)剟恿﹄姵叵到y(tǒng)的絕緣配合

電動汽車的電壓和電流等級都較高，車載電池包電壓一般在200~600V, 電流可達(dá)幾百安培。人體能承受的安全電壓的大小取決于人體允許通過的電流和人體的電阻。

一．電氣設(shè)備絕緣配合的重要意義

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 3805—83《特低電壓（ELV）限值》可知一定電壓作用下，通過人體電流的大小與人體電阻有關(guān)（在有觸電保護(hù)裝置的情況下，人體允許通過的電流為30mA），一般在干燥、無外傷情況下人體的電阻約為2000Ω左右。因此可以得知直流電壓大于60V會對人體有電擊的傷害，由于電動汽車電池是一種高壓，并且是一種高能量存儲裝置，因此在無任何防觸電保護(hù)情況下，人員觸及將無法存活。

由國際電工標(biāo)準(zhǔn)的可知，人體沒有任何感覺的閾值是2 mA。這就要求如果人或其他物體構(gòu)成動力蓄電池系統(tǒng)（或“高電壓”電路）與地之間的外部電路，最壞的情況下泄漏電流不能超過2 mA，即人直接接觸電氣系統(tǒng)任一點的時候，流過人體的電流應(yīng)當(dāng)小于2 mA 才認(rèn)為車輛絕緣合格。因此，在電動汽車的開發(fā)中，要注意高壓電氣系統(tǒng)的絕緣設(shè)計，嚴(yán)格控制絕緣電阻值，使泄漏電流在安全的范圍內(nèi)。

表1人體對電流的反應(yīng)

二．電氣設(shè)備的電絕緣配合

1.人員觸電危害與防護(hù)措施

觸電對人體的危害，主要是因電流通過人體一定路徑引起的。電流通過頭部會使人昏迷，電流通過脊髓會使人截癱，電流通過中樞神經(jīng)會引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)嚴(yán)重失調(diào)而導(dǎo)致死亡。

根據(jù)歐姆定律U=I*R可以得知當(dāng)電壓加在人體與絕緣電阻（包括空氣和固體等電阻）構(gòu)成的串聯(lián)回路中，為保證人員安全只能通過增大與人體串聯(lián)的絕緣電阻。例如通過增大外衣、鞋、褲等絕緣電阻，于是就出現(xiàn)了高壓絕緣鞋、高壓絕緣手套等一系列供人穿戴的防護(hù)用品如圖1。

但是問題又來了，不可能每次要用電氣設(shè)備之前都要全副武裝，那樣很不方便，像圖2這樣的場景估計也只有在工廠才能見到，如果平時也這樣那大家會崩潰的。

既然可以通過增大外衣、鞋、褲等電阻增加人體電阻，那也可以把電氣設(shè)備中的危險源進(jìn)行絕緣處理（相當(dāng)于在危險源與人體之間串聯(lián)一個較大的電阻）。對于絕緣通常都是以電阻（R）的大小進(jìn)行量化，根據(jù)電阻公式R=ρ*L/S（ρ材料的等效電阻率；L材料的等效長度；S材料的等效截面面積）可知，通過改變ρ、L和S的值來就能改變絕緣電阻的大小。

大家都知道空氣是一種最普通、可靠、便宜的電氣絕緣介質(zhì)，它的絕緣電阻與空氣間隙大小成正比，但是在一個限制空間的高壓設(shè)備，只靠空氣間隙是無法滿足絕緣電阻的要求（因為空氣的等效長度（L）不夠，導(dǎo)致R變?。?/p>

而高電阻率（ρ）的固體絕緣材料，就能滿足限制空間的高壓設(shè)備的絕緣電阻要求，但是與空氣絕緣不同的是，固體絕緣材料是一種不可恢復(fù)的絕緣介質(zhì)，在電場強(qiáng)度、熱、潮濕等的不利因素造成固體絕緣材料電阻率（ρ）不斷的減小導(dǎo)致絕緣電阻值變小稱之為絕緣老化。比如長時間發(fā)熱會造成絕緣性能的下降。那怎樣才能滿足電氣絕緣的要求，不會使設(shè)備和人員受到損傷。

EN 60664-1(或GB/T16935)低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)提出了絕緣配合的概念，絕緣配合統(tǒng)指電氣設(shè)備根據(jù)其使用和環(huán)境條件來選擇的電氣絕緣，它由電氣間隙、爬電距離以及固體絕緣組成，是對電氣設(shè)備絕緣的統(tǒng)稱。

2.電氣間隙、爬電距離之間的關(guān)系

在各電器產(chǎn)品的國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)里均涉及到“爬電距離”和“電氣間隙”兩個術(shù)語，從EN 60664-1(或GB/T16935)低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)可知：電氣間隙則是“兩導(dǎo)電部件或一個導(dǎo)電部件與器具易觸及表面的空間最短距離”。而爬電距離是“兩導(dǎo)電部分之間，或一個導(dǎo)電部件與器具的易觸及表面之間沿絕緣材料表面的最短距離”。它存在于兩個平行的絕緣材料的連接處，它有可能存在于固體或者氣體絕緣之間。