《电工电子产品着火危险试验》

3.3电工电子产品着火危险试验第51部分：电弧法成品的低压电弧起燃试验方法（LV-ARCEPT）本文件规定了电工电子产品的低压电弧起燃试验的一般要求、试样、试验装置、试验程序、结果判定等。本文件适用于单相额定电压不低于110V，其他额定电压不超过480V的电工电子产品成品及组件在低压电弧下的起燃试验。注：在不引起混淆的情况下，本文件中的“电工电子产品成品及组件”简称为“成品”。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2900.1—2008电工术语基本术语GB/T5169.1—2025电工电子产品着火危险试验第1部分：着火试验术语GB/T5169.49—2024电工电子产品着火危险试验第49部分：电弧法材料的电弧着火试验方法GB/T5471—2008塑料热固性塑料试样的压塑（ISO295:2004,IDT）GB8702—2014电磁环境控制限值GB/T9352—2008塑料热塑性塑料材料试样的压塑GB/T17037（所有部分）塑料热塑性塑料材料注塑试样的制备3术语和定义GB/T5169.1—2025、GB/T2900.1—2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1电弧electricarc一种自持气体导电，其大多数载流子为一次电子发射所产生的电子。[来源：GB/T2900.1—2008，3.1.77]3.2成品endproduct无需改动即可使用的产品。注：一个成品可以是另一个成品的组件。[来源：GB/T5169.1—2025，3.2.6]火焰flame在气体介质中快速、自持、亚音速传播的燃烧区域，通常伴随发光。[来源：GB/T5169.1—2025，3.3.10]3.4起燃ignition（有焰燃烧）持续火焰的开始。[来源：GB/T5169.1—2025，3.2.9]3.5电弧起燃试验arcignitiontest采用电弧作为引燃源的固体材料或电工电子产品的起燃试验。[来源：GB/T5169.49—2024，3.2]3.6拉弧arcing通过分开两个电导通的电极，电极两端产生的电势差造成空气击穿，形成一条持久的、明亮的、高温的导电等离子体通道。3.7起燃时间timetoignite电弧起燃试验时，试验开始后观察到试样起燃的时间。[来源：GB/T5169.49—2024，3.6]3.8可忽略质量insignificantmass不足以引起着火危险的可燃材料质量。注：默认值一般为2g，但产品标委会也可根据产品的类型和规模规定其他合适的值。[来源：GB/T5169.1—2025，3.2.3]3.9小部件smallpart尺寸小于相关试验方法所规定的最小尺寸的部件。[来源：GB/T5169.1—2025，3.2.4]3.10电隔离galvanicseparation用于阻止交换电力和/或信号的两个电路之间的电传导的一种防护方式。注：电隔离可以由诸如隔离变压器或光耦合器等器件来获得。[来源：GB/T2900.1—2008，3.3.45]3.193.11用以吸收由另一器件或电力系统供应的功率的器件。[来源：GB/T2900.1—2008，3.3.136]3.12绝缘材料insulatingmaterial；insulant用于阻止导电元件之间电传导的材料。注：在电磁学领域中，术语“insulant”也用作“insulatingmedium”的同义词。[来源：GB/T2900.1—2008，3.3.153]3.13环境条件ambientconditions；environmentalconditions可以影响器件或系统性能的环境特性。注：环境条件的例子为气压、气温、湿度、辐射和振动等。[来源：GB/T2900.1—2008，3.3.175]3.14目标电压targetvoltage依据试样额定用电环境所设定的电源空载期望输出电压有效值Utarget。3.15目标电流targetcurrent依据试样额定用电环境所设定的回路在未发生故障的闭合状态下，串联回路中流过的期望电流有效值Itarget。3.16试验电压testvoltage依据目标电压，通过调节试验变压器获得的电源空载实际输出电压有效值Utest。3.17试验电流testcurrent依据目标电流，通过调节负载箱阻抗，回路在未发生故障的闭合状态下，串联回路中流过的实际电流有效值Itest，即电极短接时的回路电流、短路电流。3.18电弧电压arcvoltage在规定的试验电压、负载条件和拉弧状态下，电极两端电位差有效值Uarc。电弧电流arccurrent在规定的试验电压、负载条件和拉弧状态下，流过电极间电弧通道的电流有效值Iarc。4试验目的和原理4.1试验目的通过对试样施加低压电弧，模拟成品在低压电弧下的起燃特性，评估成品在规定低压电弧条件下的着火危险。该试验结果可用于指导电工电子产品成品的选型与设计。4.2试验原理尽可能在接近实际使用环境条件下，将电极置于成品试样的内部或外部，且不与试样接触。用电弧发生装置产生低压电弧，使电弧产生的热作用于试样。通过测量试样在规定试验条件下的起燃与否、起燃时间评定其着火危险。4.3起燃点识别原则针对成品内部或外部有电气连接、电接触、裸露导线等可能产生电弧情形的，起燃点识别基于最不利原则：a)根据潜在电弧发生部位与产品本体的相对空间位置，选取内部电弧试验或外部电弧试验方案。当内部电弧试验不具备实施条件时，可采用外部电弧试验替代；通常内部电弧工况相较于外部电弧，具备更严苛的着火考核条件。b)优先选取试验回路载流量最大、存在电弧产生风险的电路开展试验。c)起燃点优先选取距潜在电弧发生部位最近、引燃倾向性最高的成品部位（如薄层绝缘材料若无法判定优先起燃点，应遵循全覆盖检测原则，对所有潜在引燃点位及对应部位试样依次开展试验。起燃点识别示例见附录B。试验场地空间尺寸应满足试验过程的安全间距要求，试验区域周围应设置遮栏，悬挂安全标识牌，标识朝向遮栏的外侧。6.1总则可忽略质量的成品不需要进行本试验。另外，本试验方法不适用于小部件测试（见6.4）。6.2完整的成品试样应优先考虑使用完整的成品，以模拟真实使用环境，更准确地评估其在实际使用过程中的性能和安全性。为了确保试验结果的准确性和可靠性，还需要综合考虑一系列因素，包括体积、形状、距离、通风情况、使用中的电弧影响，确保试验条件与正常使用条件之间没有显著差异。成品的测试涉及内部电弧和外部电弧两种情形。当成品在实际使用中更易产生内部电弧时，应在完整的成品上开一个直径10mm小孔，使电极穿入成品内部且不与成品接触，并作用在最容易起燃的部位表面。而当成品更容易受外部电弧威胁时，则应使得电极作用在最容易起燃部位外表面。最容易起燃部位的选择，参照4.3起燃点识别原则。6.3成品的部件（备选的）如果试验不能用完整的成品，那么除非相关产品标准另有规定，否则可选择以下方法：a)从完整的或组装好的成品中取需要检验的组件单独试验，需考虑内部电弧或外部电弧，且确保试验中试样具有一定支撑性及便于观测试样的着火情况；b)当确定使用成品组件进行试验，但因尺寸等原因无法开展试验时，可在合适体积的相同绝缘材料成型试样上，考虑内部电弧或外部电弧进行试验。在此情况下，宜确保部件和成型试样均通过相同的制造工艺生产，且尽量使其具有相同的表面特征。如最终制造工艺的细节未知，则参考GB/T9352—2008、GB/T17037、GB/T5471—2008中规定的制备方法。产品标委会应在其相关的产品标准中规定试验部位。只要可能，这些产品标准应尽可能复现实际的使用环境和条件。6.4与电弧作用方式及试样形状有关的试验注意事项和局限性在开展内部电弧试验时，试样开孔直径宜为10mm，这是因为如果孔太小，一方面易造成电极接触周围表面引起燃烧而影响试验结果，另一方面会限制内部供氧，导致使试样无法燃烧。成品低压电弧起燃试验方法不适用于测试小部件，因为此类部件无法被有效支撑，且热量易散失，无法满足电极穿入的要求。满足以下条件之一的成品，视为小部件（见图1）：a)对于外部电弧，成品不存在1个表面，其某个尺寸（长、宽、高）大于15mm；或b)对于内部电弧，成品不存在同时满足以下两个条件的内表面：1)可满足直径10mm的开孔要求；2)可完全覆盖直径15mm的圆。检查某一表面时：a)忽略表面的突出部分；以及b)忽略任何尺寸不超过2mm的孔或凹陷处。6.5试样数量除非相关产品标准另有规定，试验应准备3个一致的样品。6.6试样状态调节试验前，应将试样在温度15℃~35℃、相对湿度45%～75%的大气环境下放置至少24h。7.1试验电路试验电路示例如图2所示，一般包括交流电源、隔离变压器、调压器、可调电阻负载箱、开关、试验箱、电压电流数据采集仪和电弧发生器。试验采用交流电网电源，经过隔离变压器输入试验装置电路，再通过调整试验变压器和试验回路电阻负载等施加规定的试验电压和电流。说明：P——交流电源；T1——隔离变压器；T2——调压器；R1——可调电阻负载箱；Sw——试验电路开关；TC——试验箱；EM——电压电流数据采集仪；ARC——电弧发生器。图2试验电路图7.2试验电源试验电源应采用交流电网电源，正弦波电压，频率为50Hz。经试验变压器变压后的试验电源功率应满足在整个试验持续时间内持续产生电弧电流的要求，并满足目标电压、目标电流的要求，额定功率不宜小于48kW。7.3隔离变压器隔离变压器短时额定工作容量应满足最大电弧能量、最大试验电流以及最大电弧持续时间的要求。7.4调压器调压器应将交流电网电源的三相电变成单相电，为电弧发生器提供规定试验电压。二次侧空载短时可达额定电压不宜小于480V。7.5可调电阻负载箱通过调节电路中的电阻负载箱，使电弧发生器达到测试规定的试验电流。电阻可调范围宜为1Ω~7.6试验箱在电弧起燃测试中，为确保稳定安全的试验环境，试验装置所在的箱体宜满足以下条件：a)绝缘封闭性：试验箱必须是绝缘的，且能够完全封闭，以确保试验过程中不会产生漏电危害，且防止有气体或火焰泄漏到外部环境中。这样可以保证试验过程的安全性和测试结果的准确b)耐热性：试验箱应具有耐高温能力，以承受电弧起燃试验过程中产生的高温环境。通常，试验箱体的材料应该能够耐受高温和热应力，并能够有效地隔离试样和外部环境。c)光照度：为便于清晰地观察起燃情况，试验箱内光照度不超过20lx。d)观察窗口：试验箱通常需要具备观察窗口，以便操作人员能够观察试验过程中的火焰、燃烧情况以及试样的反应。观察窗口应该具备耐高温、耐热辐射和透明度好的特性。e)通风系统：试验箱需要具备良好的通风系统，以确保试验过程中有充足的氧气，试验过程中产生的烟雾、气体和有害物质能够在试验后及时排出，更替环境空气。7.7电弧发生器电弧发生器如图3所示，电弧发生器由固定底座、绝缘夹、滑块、横向调节器以及电极组成，静止电极和移动电极通过绝缘夹分别固定在底座和滑块上。电极在试验过程中可能会因电弧烧蚀需要更换，因此电弧发生器应满足在不调整固定底座等部件的情况下更换电极的要求。电极应保持光滑、整洁和无缺陷。底座等不应对电极周围的电场分布产生显著影响。电极选取直径为6mm±0.5mm的平头碳石墨棒，长度l应适应试样需求且使电极不与试样接触；电极电弧发生端应保持光滑、整洁和无缺陷，如有残留物、缺陷或烧蚀，需去除残留物并打磨光滑，或更换新的电极。电极结构通过接线串联在回路中，电极两端施加规定电压等级。图3电弧发生器示意图7.8电压电流数据采集仪电弧电压的测量宜采用不低于0.2级的电压互感器或同等准确级的其他电压测量装置（如弱阻尼阻容分压器），保证测量准确度的量程范围应覆盖最大试验电压，采样频率宜不低于50kHz。电弧电流的测量宜采用不低于0.1级的电流互感器或同等准确级的其他电流测量装置。采样频率宜不低于50kHz。在工作循环C-0.5s-O条件下，在第一次故障准确限值规定的时间100s范围内，暂态误差≤0.5%；在第一次故障准确限值规定的时间300s范围内时，暂态误差≤1.0%；保证测量准确度的量程范围应覆盖最大试验电流。试验前应对电压、电流测量装置采取安全防护措施，例如需检查测量装置绝缘电阻是否合格，开启过压过流报警。8.1通则除非相关产品标准另有规定，试样安装时应使电弧主要作用区施加到试样在正常使用遭受电弧热应力的表面。若可行，电极宜尽可能地保持水平。当需要在同一试样上开展多个起燃点试验时，应注意上一个试验导致的劣化不会影响到后一个试验在没有明确规定试样在正常使用期间遭受电弧热应力的区域时，电弧主要作用区应施加在试样最薄弱之处；宜根据电弧有效作用半径设定电极与试样间的固定距离，电极不宜与试样直接接触或过于远离。试验期间，应将试样固定在夹具上，夹具不宜对其产生额外的机械应力。8.2试验接线按7.1要求准备试验回路，将两个电极短接进行试验回路调试，验证试验回路电流。试验线路所用接线的截面通流能力应满足最大试验电流和最长电弧持续时间的需求。8.3试验条件试样应在温度15℃~35℃、相对湿度≤75%的实验室环境下进行试验，且试验应在试样从6.6描述的条件下移出的30min内完成。8.4电弧标定与调试设定目标电流Itarget、目标电压Utarget。调节调压器，使试验电压Utest无限接近目标电压Utarget。保持电极闭合，逐步降低负载箱电阻值，同时实时监测回路电流Itest，直至回路电流Itest接近Itarget的90%～95%，停止粗调。微调负载箱电阻，同步监测串联回路电流Itest，直至回路试验电流Itest无限接近Itarget。稳定维持30s，确认电流、电压无明显漂移。启动横向调节器，电极分离速度不应小于0.05mm/s，初始分离速度宜采用0.1mm/s，直到发生稳定电弧后停止；试验过程中，为保持相对稳定的电弧电压和电弧功率，电极间距不宜大于5mm。记录短路电流Itest及此时负载箱的电阻设定值Rset、电极稳定产弧间距darc及产弧半径rarc。若调节过程中电弧熄灭，立即复位电极，重复以上步骤，直至同时满足试验电流Itest、试验电压Utest要求。8.5试样安装8.5.1成品外部电弧测试试样通过夹具水平固定在电极上方，下表面最低点距电极上表面固定距离为Hmm（此距离依据成品与实际可能产弧位置最近距离确定）。考虑产弧半径rarc和试样膨胀，适用于块状、板状和圆柱状试样等，如图4（a）、4（b）、4（c）所示。8.5.2成品内部电弧测试打孔的成品试样通过夹具固定，电极伸入内部，作用在距被测试样内表面固定距离Hmm（此距离依据成品与实际可能产弧位置最近距离确定）。考虑产弧半径rarc、电极长度L和试样膨胀，尽量通过旋转调整试样的角度，以保证电极的水平，如图4（d）所示。图4试样安装示意图8.6试验监测设备的安装设置电压、电流测量装置和数据采集仪，同步启动，测量试验电源电压波形、回路电流波形（方均根值、峰值）、电弧电压波形和电弧电流持续时间，重点测量从施加电弧开始到试样起燃的时间，该时间为起燃时间tig。试验前应保证数据采集记录设备可正常工作，对设备进行调零等参数设置操作。8.7试验参数8.7.1试验电压目标电压Utarget由试样正常使用环境下的最大可能电压值决定，但应能使电弧持续燃弧，并维持电弧电流基本稳定。试验电压Utest一般通过电压探头夹持在调压器两端，连接电压数据采集仪得到。试验电压Utest应无限接近目标电压Utarget，偏差不大于±10%。8.7.2试验电流目标电流Itarget应采用试样正常使用环境下可能产生的最大电流值。试验电流Itest应无限接近目标电流Itarget，偏差不大于±10%。串联回路电流一般通过钳形电流互感器测量，电极短接时测量得到的是试8.7.3频率试验电流频率应为50Hz，偏差不大于±1Hz。8.8电弧施加过程将光滑、整洁、无缺陷的电极闭合置于试验台上。根据8.4中的步骤和电阻设定值Rset，调节调压器和负载箱电阻值获得试验电压Utest与试验电流Itest并记录。启动横向调节器，电极分离速度不应小于0.05mm/s，初始分离速度宜采用0.1mm/s，根据8.4中的电极稳定产弧间距darc及产弧半径rarc，直到发生稳定电弧后停止。8.9观察与记录施加稳定的电弧后，应观察电弧施加状态和试样起燃状态：a)电弧是否持续；1)获得持续电弧，即根据记录的电弧电流Iarc与电弧电压Uarc，未出现超过2s的两者都为零情形；2)如果观察到电弧不持续，且试样在不持续电弧作用下出现明显炭化痕迹，应更换试样重新进行持续电弧作用的试验。b)试样是否起燃；1)如果发生了起燃，继续施加电弧2s后断开试验回路开关切除试验电弧，记录起燃时间2)若试样在施加试验电弧90s后仍不发生起燃，则断开试验回路开关，记录未起燃。电弧施加状态与试样起燃状态观察见附录C。9试验结果的评估三个试样在规定的试验电压Utest、试验电流Itest、电极距测试面距离Hmm试验下均未起燃，则认为试样通过了Utest、Itest、Hmm下的成品试验（LV-ARCEPT）。试验报告应包括以下内容：a)对本文件的提及；a)对试样的描述，包括类型、生产厂商、试样形状、尺寸、试样外形图、制备方法等（见第6）；b)试样的状态调节（见6.6）；c)受试试样的数量（见6.5）；d)对试验装置的描述，包括试验电路、试验电源参数、数据采集仪型号参数、电弧发生器的电极材料及形状等（见第7章）。e)按照第8章得到的所有有用的观测和测定，包括试样安装方式、试验电压试验电流、受试表面最低点距电极上表面固定距离Hmm与、及起燃时间tig；f)试验结论，按照第8章测定得LV-ARCEPT用以下方式报告：例如，在AC220V、10A、电极距测试面距离H=5mm下开展电弧试验，通过LV-ARCEPT，报告为：LV-ARCEPT：AC220V、10A、H=5mm：《电工电子产品着火危险试验》已经发布的部分GB/T5169.1—2025电工电子产品着火危险试验第1部分：着火试验术语GB/T5169.2—2021电工电子产品着火危险试验第2部分：着火危险评定导则总则GB/T5169.5—2020电工电子产品着火危险试验第5部分：试验火焰针焰试验方法装置、确认试验方法和导则GB/T5169.9—2021电工电子产品着火危险试验第9部分：着火危险评定导则预选试验程序总则GB/T5169.10—20XX电工电子产品着火危险试验第10部分：灼热丝/热丝基本试验方法灼热丝装置和通用试验方法GB/T5169.11—20XX电工电子产品着火危险试验第11部分：灼热丝/热丝基本试验方法成品的灼热丝可燃性试验方法（GWEPT）GB/T5169.12—2024电工电子产品着火危险试验第12部分：灼热丝/热丝基本试验方法材料的灼热丝可燃性指数（GWFI）试验方法GB/T5169.13—2024电工电子产品着火危险试验第13部分：灼热丝/热丝基本试验方法材料的灼热丝起燃温度（GWIT）试验方法GB/T5169.14—2017电工电子产品着火危险试验第14部分：试验火焰1kW标称预混合型火焰装置、确认试验方法和导则GB/T5169.15—2015电工电子产品着火危险试验第15部分：试验火焰500W火焰装置和确认试验方法GB/T5169.16—2017电工电子产品着火危险试验第16部分：试验火焰50W水平与垂直火焰试验方法GB/T5169.17—2017电工电子产品着火危险试验第17部分：试验火焰500W火焰试验方法GB/T5169.18—2013电工电子产品着火危险试验第18部分：燃烧流的毒性总则GB/T5169.19—2022电工电子产品着火危险试验第19部分：非正常热模压应力释放变形试验GB/T5169.20—2021电工电子产品着火危险试验第20部分：火焰表面蔓延试验方法概要和相关性GB/T5169.21—2017电工电子产品着火危险试验第21部分：非正常热球压试验方法GB/T5169.22—2015电工电子产品着火危险试验第22部分：试验火焰50W火焰装置和确认试验方法GB/T5169.23—2024电工电子产品着火危险试验第23部分：试验火焰管形聚合材料500W垂直火焰试验方法GB/T5169.24—2018电工电子产品着火危险试验第24部分：着火危险评定导则绝缘液体GB/T5169.25—20XX电工电子产品着火危险试验第25部分：烟模糊总则GB/T5169.26—20XX电工电子产品着火危险试验第26部分：烟模糊试验方法概要和相关性GB/T5169.29—2020电工电子产品着火危险试验第29部分：热释放总则GB/T5169.30—2020电工电子产品着火危险试验第30部分：热释放试验方法概要和相关性GB/T5169.31—2022电工电子产品着火危险试验第31部分：火焰表面蔓延总则GB/Z5169.32—2013电工电子产品着火危险试验第32部分：热释放绝缘液体的热释放GB/Z5169.33—2023电工电子产品着火危险试验第33部分：着火危险评定导则起燃性总则GB/Z5169.34—2023电工电子产品着火危险试验第34部分：着火危险评定导则起燃性试验方法概要和相关性GB/T5169.35—2025电工电子产品着火危险试验第35部分：燃烧流的腐蚀危害总则GB/T5169.36—2025电工电子产品着火危险试验第36部分：燃烧流的腐蚀危害试验方法概要和相关性GB/T5169.38—2014电工电子产品着火危险试验第38部分：燃烧流的毒性试验方法概要和相关性GB/T5169.39—2015电工电子产品着火危险试验第39部分：燃烧流的毒性试验结果的使用和说明GB/T5169.40—2015电工电子产品着火危险试验第40部分：燃烧流的毒性毒效评定装置和试验方法GB/T5169.41—2015电工电子产品着火危险试验第41部分：燃烧流的毒性毒效评定试验结果的计算和说明GB/Z5169.42—2013电工电子产品着火危险试验第42部分：试验火焰确认试验导则GB/T5169.44—2022电工电子产品着火危险试验第44部分：着