工程师一句话：Clause 29 是家电的"安全距离表"——带电部件之间、带电部件与外壳之间必须保持足够的空气间隙（电气间隙）和沿面距离（爬电距离），否则高压会击穿空气或绝缘表面碳化导电。Clause 22 则是"结构设计规范"——从插头应力、卡扣强度到加热丝支撑，60多条子条款覆盖了器具结构的方方面面。两者合在一起，决定了你的产品从里到外是否安全。
条款速查表
| 条款 | 核心要求 | 工程师关注点 | 典型失效 |
|---|---|---|---|
| 22.1 | IP 等级标记须符合 IEC 60529 | 防水结构设计与测试 | 密封圈选型错误 |
| 22.2 | 固定器具须具备断电手段 | 插头/开关/插座配置 | 无全极断开开关 |
| 22.3 | 插头插座应力 ≤0.25Nm | 插头尺寸与保持力 | 插头过热变形脱落 |
| 22.5 | 断电后 1s 插头电压 ≤34V | 电容放电设计 | 大电容放电慢，用户触电 |
| 22.6 | 冷凝水/泄漏液不得影响绝缘 | 内部排水路径设计 | 蒸汽水滴到端子 |
| 22.11 | 不可拆卸部件固定 (推50N/拉30-50N/扭2-4Nm) | 卡扣结构设计 | 卡扣推拉力测试脱落 |
| 22.12 | 手柄/旋钮防松脱 (轴向力 15N/30N) | 手柄紧固方式 | 手柄松动导致误操作 |
| 22.16 | 自动卷线器 6000 次耐久 | 卷线器机构设计 | 卷线器断线或接触不良 |
| 22.24/22.25 | 加热丝断裂/下垂不得碰外壳 | 加热丝支撑结构 | 干烧后加热丝碰外壳 |
| 22.30 | 附加/加强绝缘部件防漏装 | 绝缘隔板防呆设计 | 维修后漏装绝缘垫 |
| 22.46 | 保护电子电路软件 → Annex R | 软件安全评估 | MCU 故障导致失控 |
| 22.62 | 公共网络远程通信 → Annex U | 网络安全评估 | 黑客远程控制器具 |
| 29.1 | 电气间隙 ≥ Table 16 | 空气间隙尺寸 | PCB 走线间距不足 |
| 29.2 | 爬电距离 ≥ Table 17/18 | 沿面距离尺寸 | 污染后表面击穿 |
| 29.3 | 绝缘厚度/层数要求 | 绝缘材料选型 | 单层绝缘被击穿 |
绝缘系统基础
五种绝缘类型
| 绝缘类型 | 定义 | 保护水平 | Clause 29 要求 |
|---|---|---|---|
| 基本绝缘 (Basic) | 带电部件与可触及部件之间的第一层绝缘 | 单层保护 | 电气间隙: Table 16; 爬电距离: Table 17 |
| 附加绝缘 (Supplementary) | 基本绝缘失效后的独立保护层 | 与基本绝缘叠加 | 电气间隙: Table 16; 爬电距离: Table 17; 厚度: ≥1mm 或 ≥2层 |
| 加强绝缘 (Reinforced) | 等效于双重绝缘的单一绝缘层 | 与双重绝缘同等 | 电气间隙: Table 16 高一档; 爬电距离: Table 17×2; 厚度: ≥2mm 或 ≥3层 |
| 双重绝缘 (Double) | 基本绝缘 + 附加绝缘 | 两层独立保护 | 分别测量两层间隙和爬电距离 |
| 功能绝缘 (Functional) | 不同电位带电部件之间的绝缘 | 仅保证正常工作 | 电气间隙: Table 16 或 IEC 60664-1 F.7a; 爬电距离: Table 18 |
器具类别与绝缘策略
| 类别 | 绝缘策略 | 典型应用 |
|---|---|---|
| Class I | 基本绝缘 + 接地保护 | 电热水壶、洗衣机、空调（金属外壳接地） |
| Class II | 双重绝缘 或 加强绝缘 | 电吹风、吸尘器、台灯（无接地，塑料/双层结构） |
| Class III | SELV 供电 (≤42.4V AC 峰值 / ≤42.4V DC) | 低压玩具、USB 供电小家电 |
工程师白话：Class I 器具靠"绝缘+接地"双保险——绝缘失效时地线把漏电流导走。Class II 器具靠"两层绝缘"——第一层破了还有第二层。设计 Class II 产品时，你必须在图纸上明确标出哪部分是基本绝缘、哪部分是附加绝缘，否则认证实验室无法测量。
电气间隙 (29.1)
查表四步法
Step 1: 确定绝缘类型 → 基本 / 附加 / 加强 / 功能
Step 2: 确定额定冲击电压 (Table 15)
家电属于过电压类别 II（器具内部不产生更高过电压）：
| 额定电压 | 过电压类别 II 额定冲击电压 |
|---|---|
| ≤ 50V | 500V |
| > 50V ~ 150V | 1500V |
| > 150V ~ 300V | 2500V |
注意：多相器具用线对中性点/线对地电压。380-415V 三相器具按 400V 考虑。
Step 3: 查 Table 16 得最小电气间隙
| 额定冲击电压 | 最小电气间隙 (mm) | 备注 |
|---|---|---|
| 330V | 0.5 | — |
| 500V | 0.5 | — |
| 800V | 0.5 | — |
| 1500V | 0.5 | 污染等级3时增至 0.8mm |
| 2500V | 1.5 | 易变形/磨损结构 +0.5mm |
| 4000V | 3.0 | — |
| 6000V | 5.5 | — |
| 8000V | 8.0 | — |
| 10000V | 11.0 | — |
关键细节：
- 加强绝缘：用 Table 16 中高一档的额定冲击电压查表。例如 250V 器具（冲击电压 2500V）的加强绝缘间隙，按 4000V 查得 3.0mm。
- 污染等级3：≤1500V 时间隙增至 0.8mm；≥1500V 时增加 0.5mm。
- PCB 走线：污染等级1/2 时，走线间隙可降至 0.2mm（Table 16 注 d）。
- 替代方案：若间隙小于 Table 16，可用 Clause 14 冲击电压试验验证（1.2/50μs 标准脉冲，3 次/极性）。但污染等级3、易变形/磨损结构、海拔>2000m 时不可替代。
Step 4: 测量验证
测量时施加力模拟最坏情况：
- 裸导体：2N（IEC 61032 探针 B）
- 可触及表面：30N（探针 B）
- 六角螺母等可调部件：置于最不利位置
爬电距离 (29.2)
三要素：工作电压 × 污染等级 × 材料组
工作电压：默认不小于器具额定电压（隔离变压器次级除外）。
污染等级：
| 等级 | 条件 | 典型环境 |
|---|---|---|
| 1 | 无污染或仅干燥非导电污染 | 密封外壳内部、洁净实验室 |
| 2 | 偶尔有短暂导电污染（冷凝） | 一般家电内部（默认） |
| 3 | 持续导电污染（灰尘+湿气） | 厨房油烟环境、工业现场 |
材料组（由 CTI 比较跟踪指数确定）：
| 材料组 | CTI 范围 | 常见材料 |
|---|---|---|
| I | ≥ 600 | PTFE、PPS、陶瓷 |
| II | 400 ~ 600 | PA66、PBT、PC |
| IIIa | 175 ~ 400 | 酚醛树脂、部分 ABS |
| IIIb | 100 ~ 175 | 某些橡胶、低质塑料 |
工程师白话：爬电距离比电气间隙更"接地气"——它看的是绝缘表面的耐漏电能力。CTI 低的材料（如某些橡胶）在潮湿油污环境下容易形成碳化导电路径，所以需要的爬电距离更长。选材料时务必向供应商索要 CTI 报告，不能只看"阻燃等级"。
Table 17 基本绝缘爬电距离速查 (污染等级2)
| 工作电压 | 材料组 I | 材料组 II | 材料组 IIIa/IIIb |
|---|---|---|---|
| ≤ 50V | 1.2 mm | 1.5 mm | 1.7 mm |
| 125V | 1.5 mm | 1.9 mm | 2.1 mm |
| 250V | 2.5 mm | 3.2 mm | 3.6 mm |
| 400V | 4.0 mm | 5.0 mm | 5.6 mm |
| 500V | 5.0 mm | 6.3 mm | 7.1 mm |
附加绝缘：同 Table 17（不含 NOTE 1/2） 加强绝缘：Table 17 值 × 2 功能绝缘：Table 18（值与 Table 17 类似，但 ≤10V 起算）
特殊简化规则
| 场景 | 简化规则 |
|---|---|
| 漆包线绕组 | 视为裸导体，但交叉点不测间隙 |
| 玻璃/陶瓷/无机材料 | 爬电距离 = 电气间隙（不跟踪） |
| PTC 加热元件表面 | ≤250V + 污染等级1/2 时，爬电 = 间隙 |
| 功能绝缘短路后 Clause 19 合格 | 功能绝缘间隙/爬电可免测 |
| 频率 > 30kHz | 需同时查 IEC 60664-4:2005 Table 2，取大者 |
绝缘厚度与层数 (29.3)
绝缘不仅要有足够的距离，还要有足够的厚度或层数来承受长期电气应力。
四种验证方法
| 方法 | 适用条件 | 要求 |
|---|---|---|
| 29.3.1 厚度测量 | 单一材料层 | 附加绝缘 ≥ 1mm；加强绝缘 ≥ 2mm |
| 29.3.2 多层电气强度 | 多层材料（非云母类） | 附加绝缘 ≥ 2层；加强绝缘 ≥ 3层；每层通过 16.3 电气强度 |
| 29.3.3 热质量评估+电气强度 | 非单层内部布线绝缘 | 48h 干热（Clause 19 最高温升 + 50K）→ 电气强度测试 |
| 29.3.4 单层加强绝缘厚度 | 可触及部位的加强绝缘单层 | 查 Table 19（过电压类别 II: ≤50V: 0.04mm / ≤150V: 0.3mm / ≤300V: 0.6mm） |
工程师白话：29.3 是很多工程师容易忽略的条款。你的 Class II 电吹风塑料外壳如果只有 1mm 厚，那它只能算附加绝缘，不能算加强绝缘——加强绝缘要求 2mm 或 3 层。设计时要在图纸上标注绝缘厚度，模具设计阶段就要验证最小壁厚。
结构要求分类详解 (Clause 22)
Clause 22 包含 60+ 个子条款，覆盖电气连接、机械结构、绝缘安全、材料环境、控制远程、水路特殊六大主题。以下是工程师最需关注的子条款：
电气连接与供电 (22.1–22.6)
| 子条款 | 核心要求 | 工程师实现 |
|---|---|---|
| 22.2 | 固定器具须具备断电手段 | 插头、全极断开开关、器具进线座三选一 |
| 22.3 | 插头应力测试 | 扭矩 ≤0.25Nm；70°C 后拉力 50N/1min；位移 ≤1mm；扭矩 0.4Nm 不转动 |
| 22.5 | 断电残余电压 | 断电 1s 后插头间电压 ≤34V；依赖电子电路时需通过 19.11.4.3/19.11.4.4 后复测 |
| 22.6 | 冷凝水/泄漏液隔离 | 内部设计排水路径；用注射器滴加有色水验证不触及绕组/绝缘 |
机械结构与外壳 (22.10–22.18)
| 子条款 | 核心要求 | 测试条件 | 典型失效 |
|---|---|---|---|
| 22.11 | 不可拆卸部件固定 | 推 50N / 拉 30-50N / 扭 2-4Nm / 指甲 10N | 卡扣断裂、面板脱落 |
| 22.12 | 手柄/旋钮防松脱 | 轴向力 15N（ unlikely 拉）/ 30N（ likely 拉） | 手柄松动、小零件窒息风险 |
| 22.16 | 自动卷线器耐久 | 6000 次卷绕，30 次/分钟，断电测试 | 导线断股、护套磨损 |
| 22.17 | 墙壁间隔块防移除 | 不可从外部用手/螺丝刀/扳手拆除 | 用户拆除后器具贴墙过热 |
绝缘与安全设计 (22.20–22.37)
| 子条款 | 核心要求 | 工程师实现 |
|---|---|---|
| 22.24 | 加热丝断裂不碰外壳 | 支撑结构使断裂后加热导体位移受限；在最不利位置切断验证 |
| 22.25 | 加热丝下垂不碰外壳 | 芯棒支撑或附加绝缘隔离；Class III 除外 |
| 22.30 | 绝缘部件防漏装 | 固定方式：破坏才能拆 / 错装则器具无法运行 |
| 22.31 | 磨损后间隙/爬电不降低 | 螺钉+锁紧垫圈固定；短硬线松脱后位置不变；双独立固定 |
| 22.32 | 磨损污染不降低绝缘 | 橡胶耐老化（氧气弹 70°C/2.1MPa/96h 无裂纹）；陶瓷致密性（品红试验） |
| 22.33 | 导电液体隔离 | Class II 中导电液体不得直接接触基本绝缘或单层加强绝缘 |
| 22.35 | 手柄/旋钮不绝缘失效带电 | 金属手柄需绝缘覆盖或与轴之间附加绝缘；通过 16.3 电气强度 |
控制与远程 (22.40–22.55, 22.62)
| 子条款 | 核心要求 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 22.40 | 电机器具须有可见开关 | 吸尘器、风扇的电源开关须易见易触 |
| 22.46 | 保护电子电路软件评估 | 软件须控制 Table R.1 故障 → Annex R 评估 |
| 22.50 | 本地控制优先远程 | 电饭煲面板按键优先级高于 App 指令 |
| 22.51 | 远程模式须手动设置+视觉指示 | 不可默认远程模式；须有指示灯/图标 |
| 22.62 | 公共网络远程通信 → Annex U | 智能家电网络安全评估入口 |
典型家电应用实例
电热水壶 (Class I)
| 条款 | 设计要点 | 合规验证 |
|---|---|---|
| 22.6 | 蒸汽冷凝水从壶盖缝隙滴落，需设计导水槽避开带电端子 | 有色水注射试验 |
| 22.24 | 加热管内部加热丝断裂后，支撑粉料限制位移 | 切断加热导体，不施加外力，检查是否碰外壳 |
| 22.11 | 底座与壶身卡扣：推 50N / 拉 50N / 扭 2Nm | 卡扣 FEM 应力分析 |
| 29.1 | 加热管端子与金属外壳间隙：250V → 冲击电压 2500V → 间隙 1.5mm | 施加 30N 力后测量 |
| 29.2 | 端子与外壳爬电：250V / 污染等级2 / 材料组IIIa → 3.6mm | 沿绝缘表面测量 |
吸尘器 (Class II)
| 条款 | 设计要点 | 合规验证 |
|---|---|---|
| 22.11 | 尘桶卡扣固定：推 50N / 拉 50N（握持面>10mm） | 10 次拆装预处理后测试 |
| 22.12 | 手柄轴向力 30N（正常使用中会拉） | 1min 不松脱 |
| 22.16 | 自动卷线器 6000 次，30 次/分钟 | 卷绕后 1000V 电气强度 |
| 22.40 | 电机开关须易见易触 | 开关位置目视检查 |
| 29.1 | 电机绕组与塑料外壳间隙：250V → 1.5mm（基本）/ 3.0mm（加强） | 绕组视为裸导体 |
| 29.2 | 绕组与外壳爬电：250V / 污染等级2 / 材料组IIIa → 3.6mm（基本）/ 7.2mm（加强） | 漆包线视为裸导体 |
| 29.3 | 塑料外壳壁厚 ≥ 2mm（作为加强绝缘） | 卡尺多点测量 |
智能电饭煲 (Class I + 电子控制)
| 条款 | 设计要点 | 合规验证 |
|---|---|---|
| 22.46 | 温控/过流保护软件须通过 Annex R 评估 | Table R.1 故障覆盖 |
| 22.50 | 面板"取消"键优先级高于手机 App"启动" | 功能测试 |
| 22.62 | WiFi 模块适用性判定 → Annex U | Clause 22.62 适用性分析 |
| 29.1 | 电源板继电器触点与外壳间隙 | PCB 布局审查 |
| 29.2 | 电源板走线爬电：污染等级2 / 材料组II | 查 Table 17/18 |
给工程师的 3 条实操建议
1. 建立"绝缘系统图纸"
在 PCB 布局图和总装图上用颜色标注绝缘类型：
- 红色：基本绝缘区域
- 蓝色：附加绝缘区域
- 绿色：加强绝缘区域
- 黄色：功能绝缘区域
标注内容包括：电气间隙值、爬电距离值、绝缘厚度、材料型号及 CTI 值。送检时将此图作为技术文档附件，可大幅减少认证实验室的测量争议。
2. 用"最坏情况清单"做结构自检
在模具开模前，用以下清单逐项检查 Clause 22 高风险项：
| 检查项 | 方法 | 通过标准 |
|---|---|---|
| 卡扣推拉力 | 推拉力计 | 推 50N / 拉 30-50N / 扭 2-4Nm，不脱落 |
| 手柄轴向力 | 推拉力计 | 15N/30N，1min 不松脱 |
| 断电残余电压 | 示波器 | 断电 1s 后 ≤34V |
| 冷凝水路径 | 有色水注射 | 不触及带电部件/绝缘 |
| 加热丝支撑 | 切断试验 | 断裂后不碰可触及金属 |
| 绝缘厚度 | 卡尺 | 附加 ≥1mm / 加强 ≥2mm |
工程师白话：这套自检清单成本几乎为零（一把推拉力计几百元），但能避免开模后改结构的噩梦。我见过一个项目因为卡扣推拉力差 2N 失败，重新开模花了 8 万。
3. 爬电距离"留 20% 裕量"
Table 17/18 的值是理论最小值，实际设计中建议留 20% 裕量：
| 工作电压 | Table 17 最小值 (污染2, IIIa) | 设计建议值 |
|---|---|---|
| 250V | 2.5 mm | 3.0 mm |
| 400V | 4.0 mm | 5.0 mm |
原因：
- 注塑公差 ±0.2mm
- 长期使用后塑料变形/收缩
- 认证实验室测量时的施力（30N）会使间隙缩小
- 污染等级可能因用户环境比预期更严苛
对于 PCB 设计，建议在 Table 16 的 0.2mm（PCB 污染1/2）基础上至少用 0.3mm，以覆盖蚀刻公差和阻焊层厚度。