第六章 着火危险试验
电器制造商可以根据材料的可燃性类别来选择绝缘材料。绝缘材料的验证试验可以在电器上、电器的部件上或在具有适当截面积的相同材料的试品上进行。当在电器上进行试验时，可采用灼热丝试验。当在材料上进行试验时，可根据所选择的可燃性分类法，可选择采用火焰试验（与可燃性类别无关）、电热丝引燃（HWI）试验和电弧引燃（AI）试验。用于电器上不同位置的绝缘材料，由于所要求的功能不同，其要求的技术指标也不尽相同，对于用于固定载流部件所使用的绝缘材料部件应满足规定的灼热丝试验要求，试验强度根据绝缘材料部件预期的着火危险性应选择850℃或960℃，除上述规定的绝缘材料部件外，其它绝缘材料部件应满足灼热丝试验要求，温度值为650℃。需要说明的是“电弧引燃（AI）试验”仅在与燃弧部件距离13mm内的材料上或会使带电部件连接松动的材料上进行，如果电器需进行接通和分断试验，与燃弧部件距离13mm内的这部分材料不必再进行这项试验。另外电器制造厂可以提供绝缘材料供应商所提供的满足上述要求的数据而不必重复进行试验。 1 灼热丝试验(在电器上进行) 1.1 试验的说明
如果可能，试验样品应为完整的设备、部件或元件。试验样品的选择应确保试验条件与正常使用中出现的情形无显著差异，如形状、通风、热应力影响以及试验样品可能出现的火焰或燃烧颗粒或灼热颗粒落到试验样品附近的影响。
如果试验不能在完整的设备、部件或元件上进行，则可采用下列方法之一： a） 在需要检查的部件中切下一块；
b） 在完整的受试设备、部件或元件上开一小孔使其能触到灼热丝； c） 从完整设备中取出需要检查的部件，进行单独试验。
在有关标准中应明确哪部分可以取走，以便触到灼热丝。孔太小可能会因周围物体的起燃、灼热丝温度的降低、或氧气的利用率受到而影响试验结果，但孔太大则会比常态得到更多的氧。
在试验期间，如果支撑试样夹具的任一部分，因灼热丝的热量而起燃，从而影响试验样品受热条件时，这样的试验应无效。
进行试验时应确保：
——在一定条件下，通电加热到有关受试设备所规定的温度后，灼热丝不会使零件起燃，或 ——在一定条件下，因通电受热的灼热丝使零件起燃，其燃烧持续时间是有限的，不会因试验样品的火焰或试验样品上落下的燃烧颗粒或灼热丝颗粒而蔓延。
如果在施加灼热丝期间试验样品冒出火焰而产生着火危险，则需要使用其他起燃源作进一步试验，这些起燃源为下列之一：
——使用模拟不良接触的加热元件代替灼热丝； ——使用针焰施加在因产生火焰而受到影响的零件上。
灼热丝试验可能不适用于表面线性尺寸小于20mm的小元件，对此可使用其他试验方法（如针焰试验方法）进行试验。
1.2 试验装置的说明
灼热丝是用直径为4mm的镍/铬（80/20）丝制成规定尺寸的环；环成型时，应避免在其顶部产生细小的裂纹。
测量灼热丝的温度用标称直径为0.5mm的铠装细丝热电偶。线材为镍铬和镍铝（K型）丝，适合在温度高达960℃条件下连续运行，它们的焊接点位于铠装套内。用于测量灼热丝温度的热电偶，其铠装套的金属至少要能耐1 050℃的温度。
附有热电偶的灼热丝见图24。
1— 焊于3上的灼热丝； 2—热电偶—注意紧配合； 3—螺栓
图24 灼热丝和热电偶的位置
热电偶被安放在灼热丝顶部已钻好的孔里，见图24的放大图Z。在热电偶的顶部和孔的底部及其四周应保证其良好的热接触，并确保热电偶因热膨胀而沿着灼热丝顶部移动，其热电势应符合ZBY300的要求，其特性近似线性。热电偶冷端应保存在正融化的冰水混合物里，除非使用其他方法，如用补偿盒以获得可靠的参考温度。
测量热电势仪器应精确到1%以内（例如GB 7676的0.5级）。
灼热丝通电加热，其顶部温度达到960℃时所需的电流在120A～150A之间。
试验装置设计成使灼热丝保持在一个水平面上，而且它对试验样品施加0.8N～1.2N的力，灼热丝或试验样品在水平方向相对移动至少7min距离的过程中应一直保持此压力值。
为了评定燃烧蔓延性，例如从样品上落下的燃烧或灼热颗粒所引起的燃烧蔓延，在试验样品下放置一块规定的铺底层。
如果有关标准未作规定，应使用下列铺底层：在厚约10mm平滑的白松木板上紧裹一层绢纸，置于灼热丝施加于试验样品作用点下面的（200±5）mm处。
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如果试验证明其他材料与白松木板或绢纸的功能相同，也可代用。
该装置是在无空气流通并能观察试验样品的燃烧箱里进行操作的，燃烧箱大大小应能确保在试验期间氧气的损耗不会明显地影响试验结果，试验样品的安装离燃烧箱各表面至少100mm，每次试验后，应将含有试验样品分解物的空气安全排出燃烧箱。
为了评定燃烧蔓延可能性，例如从试验样品落下来的燃烧或灼热颗粒所引起的燃烧蔓延性，在试验样品下面放一层铺底层，铺底层一般是由试验样品与成品周围或底下的相同材料或元件组成，试验样品与周围材料或元件的铺底层的距离应等于在电工电子产品里安装试验样品的实际距离。
如果试验样品是一个完整的式设备，应在正常使用位置放置所规定的铺底层，并在设备底座四周至少延长100m。
如果试验样品是一个完整的壁挂式设备，它应按其正常使用位置固定在铺底层上方（200±5）mm处。 1.3 严酷等级
灼热丝顶部的温度和灼热丝施加在试验样品上持续时间的规定见下表。
优先选用试验温度 ℃ 550 650 750 850 960 注：优先选用试验持续时间：ta=（30±1）s。 如果有关标准有要求，也可使用其他严酷等级。 1.4 温度测量系统的校准和验证
——校准：
温度测量系统的校准温度为960℃，标准方法是用纯度为99.8%、厚0.06mm、边长2mm的正方形银箔放在灼热丝顶部的上表面。
当灼热丝加热到使银箔熔化时，温度为960℃。 ——验证：
必须定期验证灼热丝顶部温度测量系统的准确性。
如果按校准的步骤进行，温度测量系统的指示值在960℃的5K范围内，则认为该系统运行正常。如果指示值超过这个范围，则该温度测量系统应进行修理或更换。
每次验证完后，必须清除灼热丝顶部的银残余物，如使用钢丝刷。 1.5 试验程序
注意事项：
进行试验时，应采取人身安全保护措施，防止：
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允 差 K ±10 ±10 ±10 ±15 ±15 ——燃烧或爆炸的危险；
——烟雾和（或）有毒产物的吸入； ——有毒的残余物。
① 试验样品的固定不应由于支撑或紧固而明显散热。 试验样品的安装应保证：
——与灼热丝顶部的接触面保持垂直；
——灼热丝顶部施加在和正常使用时可能会遭受到热应力相同的那部分试验样品表面。
如果在设备正常使用期间没有详细规定遭受热应力的地方，灼热丝顶部应施加在试验样品最薄处，而且离试验样品上缘最少不少于15mm。
② 试验前，必须清除灼热丝顶部上前次受试材料的残余物，例如使用钢丝刷。
③ 灼热丝通电并加热到某一规定的温度（见3）），该温度是用校准过的热电偶测量，试验开始前，应注意确保这一温度和加热电流至少恒定60s时间，并且在加热或校准期间采取保持一定距离或使用适当的屏蔽，使试验样品不受热辐射的影响。
④ 然后使灼热丝顶部与试验样品接触时间为（30±1）s。在这期间加热电流应保持恒定，此后将灼热丝和试验样品慢慢地分开，避免试验样品进一步受热和有任何空气流动而影响试验结果。
灼热丝压入试验样品的深度应采用机械的方式为7mm。
如果随着灼热丝的移开，灼热丝上带有试验样品中的大部分有焰材料，而试验样品又通过实验时，应将此现象记录在试验报告中。
⑤ 除非有关标准另有规定，试验应在一个试验样品上进行。如果对试验结果产生怀疑，则对另外两个试验样品进行重复试验。
2 火焰试验、电热丝引燃试验和电弧引燃试验(在材料上进行)
应选择合适的试品进行下述试验： 2.1 火焰试验
火焰试验有用两种不同方式将试样固定在试验装置上，一种是水平方式，另一种是垂直方式。根据试样固定方式和引燃源的不同，可以采用两种燃烧性能试验方法。火焰水平试样（FH）法是采用水平方式固定试样，它们适合于测定燃烧程度和（或）火焰传播速度（即燃烧速率）；而火焰垂直试样（FV）法是采用垂直方式固定试验，它适合于测定试验火焰熄灭后的燃烧程度。
利用上述规定的这些试验，能将各种材料的燃烧性能区分为不同等级。 2.1.1 试样准备
FH法和FV法：长度 125±5mm；宽度 13.0±0.3mm；厚度 3.0±0.2mm。
试样可由压塑、传递模塑、注塑、浇注等方法制成，或由板、管、棒及绝缘件加工而成。所有试样边缘和表面应平整、光滑，没有毛刺，无明显可见气泡。对于小于规定厚度的材料，采用材料原有厚度，但试验结果只能在同样厚度之间比较。
用于FH法的试样，应在宽面上距离准备用作引燃端的25mm处，垂直纵轴作第一条标记线，同样在100mm
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处，作第二条标记线，其方法可用小刀在试样表面上轻轻划痕。FH法需制备五个试样。FV法一般需制备十个试样，分成两组。 2.1.2 预处理
试验前试样应在温度为23±2℃、相对湿度为（50±5）%的条件下处理48h。 2.1.3 试验箱
试验箱容积约1m，密封、不通风，且便于观察试验情况，并装有排风系统。试验时必须关闭排风系统，试验结束后立即启动，以便除去有害气体。 2.1.4 火焰——水平试验法（FH法）
① 试验设备和材料
火焰水平试样燃烧装置，如图25所示。
—本生灯，灯管内径9.5±0.5mm，长100mm，管子上端不得带有任何附件（例如支架）。 —铁架台，上面装有试样夹具和金属丝网夹具。
—金属丝网，尺寸为125mm×125mm，8孔/10mm，由直径约0.043mm钢丝制成。 —可移动的本生灯托架。
—游标卡尺、计时器、刀片，测量火焰高度的卡规或其他量具。
— 燃料气体：工业甲烷气，或具有热含量为37MJ/m的天然气、煤气、液化石油气等，但有争议时需采用工业甲烷气。
3
3
图25 火焰水平试样燃烧装置示意图 1—本生灯；2—试样；3—铁架台；4—金属丝网
② 试验步骤
— 将试样纵轴保持水平，横轴倾斜45°，带标记线的宽度向上，安装在试样夹具中。调整夹具使试样最下边相距金属丝网10mm，并使试样自由端的端面与金属丝网自由端的边沿在同一垂直平面内。
— 将本生灯远离试样（至少150mm）垂直放置，点燃并将火焰调节成25±2mm高的蓝色火焰。调节时，可调节气源及本生灯进入空气量使其产生25±2mm高顶端呈黄色的蓝色火焰，然后加大空气进入量，直到
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黄色顶端消失。必要时需重新核对火焰高度。
— 移动本生灯托架，使灯管中心轴线与试样纵向底边处于同一垂直平面内，并与水平成45°，让试样自由端约6mm长承受火焰。保持本生灯位置不变，施加火焰30s，然后移开本生灯；如果施加不到30s，火焰前沿就已蔓延到第一条标记线，应立即移开本生灯停止施加火焰。
— 观察、测量和记录。
观察本生灯移开后有无火焰燃烧，记录试验中发生的任何现象。
如果本生灯移开后试样火焰继续燃烧，则测量火焰前沿从第一条标记线蔓延到第二条标记线的时间，以秒为单位。用两条标记线之间的距离（75mm）除以火焰在两条标记线之间的燃烧时间，计算燃烧速率。
如果火焰前沿蔓延到第二条标记线之前熄灭了，则测量燃烧破坏的最大长度。 ③ 试验次数
按②试验步骤，分别在5个试样上进行试验。 ④ 结果评定
试样性能应定为下列三个等级之一： FHI级 本生灯移开后无可见火焰燃烧；
FH2级 火焰前沿蔓延到第二条标记线之间熄灭。表示方法为在FH3之后加上燃烧破坏的长度（例如FH2—70mm）。取5个试样中最大的燃烧破坏长度作为结果；
FH3级 火焰前沿蔓延到第二条标记线。表示方法为在FH3之后加上燃烧速率（例如FH3—30mm/mm）。取5个试样中最大的燃烧速率作为结果。
如果被试材料的5个试样具有不同的等级，则取数字最大的一级作为该材料的等级。 2.1.5 火焰——垂直试样法（FV法）
① 试验设备和材料
火焰垂直试样燃烧装置，如图26所示。 — 本生灯，同8.1.1.1条。 — 铁架台，带有试样夹具。 — 可移动的本生灯托架。
— 干燥脱脂棉，50mm×50mm，不加压重6mm。 — 计时器、测量火焰高度的卡规或其他量具。 — 燃料气体：同FH法气体要求。
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图26 火焰垂直试样燃烧装置示意图 1—本生灯；2—试样；3—铁架台；4—脱脂棉
② 试验步骤
— 将试样上端夹在夹具上，使试样纵向轴线垂直向下，试样露出夹具边缘长114±1mm，并调节试样夹具使试样下端面与脱脂棉相距300mm。
— 将本生灯远离试样（至少150mm）垂直放置，点燃并将火焰调节成20±2mm高的蓝色火焰。调节方法同8.2.2条。
— 移动本生灯托架，使灯管中心对准试样底面中心相距10mm，施加火焰10s（如图26a所示），然后移开本生灯至少150mm远。测量记录试样上火焰燃烧持续时间。当试样上火焰熄灭后，立即依前法再施加火焰，10s后再移开本生灯，测量记录试样上火焰燃烧持续时间和灼热燃烧持续时间。
如果施加火焰期间，试样滴落出融熔或着火的物质，为了防止滴落物落入灯管，可将本生灯倾斜到不大于45°（如图26b所示），或者使本生灯稍微偏离试样宽的一边。
如果材料滴落融熔物，着火物或烧掉变短了，在施加火焰时应升高本生灯，使灯管顶部与试样底部（不考虑任何未断的熔丝）始终相距10mm。
— 观察、记录试验中发生的任何现象。 ③ 试验次数
按②试验步骤，分别在5个试样上进行试验。 ④ 结果评定
1）
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试样性能应定为了表中规定的三个等级之一。
试样燃烧状况 FV0 每个试样每次施加火焰后火焰燃烧持续时间，s，不大于 5个试样施加10次火焰后火焰燃烧总计持续时间，s，不大于 每个试样第二次施加火焰后灼热燃烧时间，s，不大于 火焰燃烧或灼热燃烧蔓延到试样夹子处 滴落燃烧物引燃下面的脱脂棉 10 50 30 无 无 等级 FV1 30 250 60 无 无 FV2 30 250 60 无 有 注：若在5个试样上10次施加火焰后，只有一次火焰燃烧持续时间超过10s或30s，而10次总的火焰燃烧持续时间不超过50s或250s，则认为仍符合相应的FV0或FV1、FV2级要求。
若一组5个试样只有一个不符合某级要求，则需试样另一组5个试样，另一组5个试样都应符合该级相应要求。如果另一组5个试样仍有一个不符合该级相应要求，则取数字最大的一级作为该材料的等级。 2.1.6 试验报告
试验报告应包括下列内容：
a. 本标准的标准号及选用的试验方法（FH、FV）； b. 被试材料的名称、牌号、批号、生产厂等； c. 试样的制备方法； d. 试样的尺寸； e. 试样的预处理； f. 评定的结果；
g. 试样是否不燃而融熔，形成燃烧熔滴或反常现象； h. 试验结束（30s）后是否继续有灼热现象； i. 烟雾情况；
j. 不同于规定条件的情况，如燃料气体。 2.2 电热丝引燃(HWI)试验
— 每种材料用5件样品进行试验，试样应是长为150 mm，宽为13 mm，并且试样厚度均匀，材料的厚度由材料制造厂规定。
— 材料的各边应无毛刺、飞边等。
— 应采用直径约为0.5 mm、长（250±5）mm、冷电阻约为5.28Ω/m的镍铬（80%镍、20%铬，无铁）电阻丝。电阻丝应以直线长度的方式接到可调节的电源上，该电源被调节到在8 s至12 s内使电阻丝内的功率损耗为0.26 W/mm。冷却后，电阻丝应当被绕在试样上5圈，各圈之间的距离6 mm。
— 被绕上电阻丝的试样放在水平位置上，电阻丝的两个接线端子接到可调的电源上，重新调整电源至电阻丝的内耗为0.26 W/mm（见下图27）。
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图27 电热丝引燃试验装置
— 开始试验，接通电路电源使得通过电阻丝的电流产生的线功率密度为0.26 W/mm。 — 继续加热直到试样引燃，当燃烧一旦发生，断开电源，记录引燃时间。
如果在120 s时间内不引燃，结束试验。对于穿过电阻丝绕组被熔化但不燃烧的试样，当试样不再与所有5圈加热电阻丝紧密接触时结束试验。
— 试验应在其余的试样上重复进行。
— 平均引燃时间和每组样品的厚度应记录下来。 2.3 电弧引燃(AI)试验
— 本试验在3个样品上进行试验，试样的长为150 mm、宽为13 mm，并具有均匀的厚度，试样的厚度由材料制造厂规定。试样的边应无毛刺、飞边等。
— 试验在一对电极下进行，试验电路与具有50 Hz或60 Hz、230 V的交流电源连接（见图28），电路中应具有可变的感性阻抗。
试样
Z=负载
功率因数为0.5
可动电极
固定电极
交流230V
I=33 A
图28 电弧引燃试验电路图
— 一个电极应是固定的，另一个电极应是可以移动的。固定的电极由一个8 mm～10 mm的硬质铜导成，并应具有一个与水平线成30°角的凿状横刃。可移动电极是一个直径3 mm的不锈钢圆棒，具有一个60°角的圆锥头，该电极可在自身的轴线方向移动，电极顶尖的曲线弧度的半径在开始试验时，不应超
2
2
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过0.1 mm。电极应相对放置，与水平线成45°角。将电极短路时，调整可变的感性负载，使在功率因数为0.5时电流为33 A。
— 被试样品应水平放置在空气中，在两个电极接触时可以触及试品的表面。可移动电极应采用人力或其它可控方式使其沿自身的轴线向后移动，与固定的电极分开，使电路断开。之后，放低电极重新接通电路，以产生一系列电弧，其速度为大约每分钟产生40个电弧。电极的分开速度为(250±25) mm/s。
— 试验进行到样品发生燃烧，在样品上产生一个孔，或进行200个试验循环为止。 — 引燃电弧的平均数和每组样品的厚度应记录在试验报告中。
与材料可燃性类别有关的电热丝引燃（HWI）和电弧引燃（AI）试验值见下表9规定。 每一栏表征与可燃性类别有关的HWI和AI的最低性能值。
表9 HWI和AI特性
可燃性类别 部件厚度 mm HWI 引燃时间最小值，s AI 引燃电弧的最小次数
例如：任何厚度的具有可燃性类别FV1的材料必须具有至少15s的HWI值和至少30个电弧AI值。 此项试验只在与燃弧部件距离13mm内的材料上或会使带电部件连接松动的材料上进行。如果电器用于接通和分断试验，与燃弧部件距离13mm内的这部分材料不需进行这项试验。
FV0 FV1 FV2 FH1 FH3≤ 40 mm/min ≥3 FH3≤ 75 mm/min ＜3 任意 任意 任意 任意 7 15 30 30 30 30 15 30 30 60 60 60 - 51 -
