在各种应用中都需要高压，包括高压供电、高压测试设备、高压测试测试器、静电过滤器、UV 固化系统、高压点火灯、质谱仪、电子束、电缆诊断测量设备、等离子体工艺技术、工业X射线技术、超声波焊接系统、闪光系统、太阳能行业测量、激光应用。
用于此类应用的连接器必须符合特别安全要求并能应对当前特殊的设计挑战。
高压的数值定义取决于上下文。 将一个电压归为“高压”需要考虑两个因素：在空气中引起火花的可能性，通过接触或接近而触电的危险性。 “高压”的定义可以指一个系统的两个导体之间的电压，也可以指任何导体与地面之间的电压。
在低压端，人的干燥未破损皮肤碰到高于 50 V 的电压时，如果在人体组织中产生的电流刚好穿过胸部，则会导致心颤。 另一方面，在电力传输工程中，高压通常指任何约 35,000V 以上的电压。
表 1 显示了低压和高压的 IEC 定义及其界定的风险。
表 1：IEC 电压定义（来源：维基百科）
高压会在所有连接系统组件上施加巨大压力。 比如，在 12 V 下完全足够的绝缘，在 12 kV 下可能立刻失效。一般来讲，当电压升高时，会在高压导体周围形成电晕，随后便是介电击穿，导致电弧或灾难性后果。
尽管电晕是一种低能耗过程，但如果长期累积，也会极大损耗绝缘子性能，导致系统因介电击穿而出故障。
为了在连接器设计中尽量减少电晕影响，请务必最大限度地增大有高电压差的导体间的距离，使用大半径导体，避免有尖角或锋利边缘的设计，并且使用无空隙电介质。
电弧或电弧放电是产生持续等离子体放电的气体的一种电击穿，由电流通过通常为非导电的介质（如空气）所致。在 STP 下，空气大约在 3 kV/mm 下击穿。
如果是固体介质（如电介质），则当电压应力大到足以导致电弧通过导体和地面之间的电介质时，就会发生介电击穿。 这种故障是灾难性的，因为通过电介质的电流会留下充满碳的空隙，而电介质将不再能够承受所要求的电压。
这些后果在高压设备（包括连接器）中可能很严重，甚至致命，所以针对不同应用制定了许多安全标准。
表 2：一些公共安全标准（来源：Feryster）
其他领域（如汽车领域）有他们自己的一套由组织（如 SAE）制定的标准。
间隙距离是在两个导电部件（如连接器引脚）之间测得的通过空气绝缘的最短距离。 足够的间隙距离有助于防止引脚之间由于空气电离而引起的介电击穿。 此外，介电击穿水平还受环境中相对湿度、温度和污染等级的影响。
爬电距离是沿着绝缘表面测得的两个导电部件之间（或导电部件与设备对接面之间）的最短路径。 合理且恰当的爬电距离可防止漏电起痕。漏电起痕是绝缘材料表面局部退化产生部分导电路径的过程，是在绝缘表面上或接近绝缘表面放电的结果。 爬电距离等于或大于间隙距离。
相对漏电起痕指数（Comparative Tracking Index，简称 CTI）用来测量绝缘材料电击穿（漏电起痕）属性。 对于给定应用，安全机构（如 UL）所需要的最小爬电距离取决于绝缘子的 CTI 值。
对于给定电压和绝缘材料，间隙和爬电距离还受环境中存在的干燥污染和水汽凝结（也称污染等级）的影响。 污染等级从 1 级（最低，相当于干净的居室环境）到 4 级（导电尘埃、雨或雪引起持续电导性）不等。 污染等级会对连接性产生重大影响，因为间隙和爬电距离（尤其是爬电距离）会随污染等级变化而显著增加。
例如，D 超小型 (Dsub) 连接器在许多应用中很常用。 这些连接器可从很多供应商处获得，而且价格便宜。 连接器引脚和接地屏蔽之间的距离大约为 1.6 mm。对于 150 V 下 1 级污染 (0.3 mm) 和 2 级污染 (1.6 mm) 环境，这个距离符合 UL 爬电安全标准。
然而，对于 300 V 操作，2 级污染的爬电距离增加到 3.0 mm，所以，只有在 1 级污染环境中使用，连接器才符合安全标准。 因此，在一个典型的测试环境（被列为 2 级污染的环境）中，在超过 150 V 下使用 Dsub 连接器不符合适用安全标准，将被视为是不安全的。
高压连接器的设计师如何尽量降低高压影响和最大限度提高安全性？
图 2：LGH 高压圆形连接器。 （来源：TE Connectivity）
图 3：LGH 连接器切面。 （来源：TE Connectivity）
为防止介电击穿，高压连接器（像此类）会使用高电介质强度材料（例如同样以 Teflon® 品牌名销售的 PTFE）。 PTFE 树脂的电介质强度非常高（根据 ASTM 短时间测试，为 1.5 mm 厚度 23.6 kV/mm），且不随温度和热老化而变化。
有时，连接器可能会在仍通电时断开连接，为确保安全，还可以使用其他策略。 包含一个高压联锁 (HVIL) 电路是提高连接器安全性的一个系统级策略。 HVIL 电路是内置在连接器设计中的一个单独闭合电路，为先插/后断式 (mate-last/break-first) 连接。
当一个高压连接器开始断开连接时，HVIL 电路会检测到这一活动，给功率电子器件发出信号，以在端子最终断开连接之前，释放低于预定水平的端子上的高压。 这通常必须在 HVIL 检测到电力电子单元内连接开始中断的半秒内发生。 理想情况下，当连接器完全分离时，端子上应当没有高压存在。
这种策略用在为电动汽车而设计的高压连接器（可能会携带致命电压）中。
为高压应用指定连接器是一个专门的领域：Arrow 和 TE Connectivity 会提供一系列高压连接器和技术援助来帮助您做出正确的选择。
什么是“高压”？
高压的数值定义取决于上下文。 将一个电压归为“高压”需要考虑两个因素：在空气中引起火花的可能性，通过接触或接近而触电的危险性。 “高压”的定义可以指一个系统的两个导体之间的电压，也可以指任何导体与地面之间的电压。
在低压端，人的干燥未破损皮肤碰到高于 50 V 的电压时，如果在人体组织中产生的电流刚好穿过胸部，则会导致心颤。 另一方面，在电力传输工程中，高压通常指任何约 35,000V 以上的电压。
表 1 显示了低压和高压的 IEC 定义及其界定的风险。
|
IEC 电压范围 |
交流电 |
直流电 |
界定风险 |
|
高压 |
> 1000 Vrms |
>1500 V |
电弧 |
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低压 |
50 – 1000 Vrms |
120 – 1000 V |
电击 |
|
超低压 |
50 Vrms |
<120 V |
低风险 |
表 1：IEC 电压定义（来源：维基百科）
高压设计问题
高压会在所有连接系统组件上施加巨大压力。 比如，在 12 V 下完全足够的绝缘，在 12 kV 下可能立刻失效。一般来讲，当电压升高时，会在高压导体周围形成电晕，随后便是介电击穿，导致电弧或灾难性后果。
电晕放电
电晕放电是由于带电导体周围的空气发生电离而引起的放电。 当导体周围的电场强度（电势梯度）足以形成导电区域，但还不足以对周围物体造成电击穿或电弧效应时，就会发生电晕。 这种情况会发生在电压低至 300 V 时。此外，连接器内部电介质或分界面空隙中的空气发生电离也可能会导致电晕发生。尽管电晕是一种低能耗过程，但如果长期累积，也会极大损耗绝缘子性能，导致系统因介电击穿而出故障。
为了在连接器设计中尽量减少电晕影响，请务必最大限度地增大有高电压差的导体间的距离，使用大半径导体，避免有尖角或锋利边缘的设计，并且使用无空隙电介质。
电弧和介电击穿
电弧或电弧放电是产生持续等离子体放电的气体的一种电击穿，由电流通过通常为非导电的介质（如空气）所致。在 STP 下，空气大约在 3 kV/mm 下击穿。
如果是固体介质（如电介质），则当电压应力大到足以导致电弧通过导体和地面之间的电介质时，就会发生介电击穿。 这种故障是灾难性的，因为通过电介质的电流会留下充满碳的空隙，而电介质将不再能够承受所要求的电压。
适用安全标准
这些后果在高压设备（包括连接器）中可能很严重，甚至致命，所以针对不同应用制定了许多安全标准。
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安全标准 |
应用 |
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IEC/EN-61558-2-17 |
功率变压器、电源装置和开关模式电源 |
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IEC/EN-60950 |
IT 设备 |
|
IEC/EN-60601-1 |
医用电气设备 |
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IEC/EN-60079 |
爆炸性气体环境用电气设备 |
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IEC/EN-60335 |
家用和类似用途电器 |
|
IEC/EN-60065 |
音频、视频和类似电子装置 |
表 2：一些公共安全标准（来源：Feryster）
其他领域（如汽车领域）有他们自己的一套由组织（如 SAE）制定的标准。
电气间隙和爬电距离
为了尽量减少高压设备中的故障风险，并给予足够的安全裕度，携带高压的导体之间必须保持一定的最小距离（分开）。这种距离称为电气间隙和爬电距离，因应用而异，并在适当的安全标准中都有规定。
间隙距离是在两个导电部件（如连接器引脚）之间测得的通过空气绝缘的最短距离。 足够的间隙距离有助于防止引脚之间由于空气电离而引起的介电击穿。 此外，介电击穿水平还受环境中相对湿度、温度和污染等级的影响。
爬电距离是沿着绝缘表面测得的两个导电部件之间（或导电部件与设备对接面之间）的最短路径。 合理且恰当的爬电距离可防止漏电起痕。漏电起痕是绝缘材料表面局部退化产生部分导电路径的过程，是在绝缘表面上或接近绝缘表面放电的结果。 爬电距离等于或大于间隙距离。
相对漏电起痕指数（Comparative Tracking Index，简称 CTI）用来测量绝缘材料电击穿（漏电起痕）属性。 对于给定应用，安全机构（如 UL）所需要的最小爬电距离取决于绝缘子的 CTI 值。
污染等级
对于给定电压和绝缘材料，间隙和爬电距离还受环境中存在的干燥污染和水汽凝结（也称污染等级）的影响。 污染等级从 1 级（最低，相当于干净的居室环境）到 4 级（导电尘埃、雨或雪引起持续电导性）不等。 污染等级会对连接性产生重大影响，因为间隙和爬电距离（尤其是爬电距离）会随污染等级变化而显著增加。
例如，D 超小型 (Dsub) 连接器在许多应用中很常用。 这些连接器可从很多供应商处获得，而且价格便宜。 连接器引脚和接地屏蔽之间的距离大约为 1.6 mm。对于 150 V 下 1 级污染 (0.3 mm) 和 2 级污染 (1.6 mm) 环境，这个距离符合 UL 爬电安全标准。
然而，对于 300 V 操作，2 级污染的爬电距离增加到 3.0 mm，所以，只有在 1 级污染环境中使用，连接器才符合安全标准。 因此，在一个典型的测试环境（被列为 2 级污染的环境）中，在超过 150 V 下使用 Dsub 连接器不符合适用安全标准，将被视为是不安全的。
高压连接器结构
高压连接器的设计师如何尽量降低高压影响和最大限度提高安全性？
图 2 和图 3 显示了一个典型的高压圆形连接器和插座，额定电压高达 27 kV。 通常，一个深井插座（见右）位于高压一端。 插头引脚安装在独立的绝缘通道中。
图 2：LGH 高压圆形连接器。 （来源：TE Connectivity）
图 3 显示了内部结构。 注意当两半合在一起时，在两个引脚进行电接触之前，公绝缘环如何完全套住母绝缘环。 为避免在同一罩上相邻引脚之间电弧放电，必须在引脚插入罩壳后，添加灌封料以填补后腔。
图 3：LGH 连接器切面。 （来源：TE Connectivity）
为防止介电击穿，高压连接器（像此类）会使用高电介质强度材料（例如同样以 Teflon® 品牌名销售的 PTFE）。 PTFE 树脂的电介质强度非常高（根据 ASTM 短时间测试，为 1.5 mm 厚度 23.6 kV/mm），且不随温度和热老化而变化。
系统级安全性
有时，连接器可能会在仍通电时断开连接，为确保安全，还可以使用其他策略。 包含一个高压联锁 (HVIL) 电路是提高连接器安全性的一个系统级策略。 HVIL 电路是内置在连接器设计中的一个单独闭合电路，为先插/后断式 (mate-last/break-first) 连接。
当一个高压连接器开始断开连接时，HVIL 电路会检测到这一活动，给功率电子器件发出信号，以在端子最终断开连接之前，释放低于预定水平的端子上的高压。 这通常必须在 HVIL 检测到电力电子单元内连接开始中断的半秒内发生。 理想情况下，当连接器完全分离时，端子上应当没有高压存在。
这种策略用在为电动汽车而设计的高压连接器（可能会携带致命电压）中。
Arrow 的高压连接器
为高压应用指定连接器是一个专门的领域：Arrow 和 TE Connectivity 会提供一系列高压连接器和技术援助来帮助您做出正确的选择。