IEC 63522-562025 电气继电器 试验和测量 第56部分球压试验标准立项发展报告

电气继电器试验和测量第56部分：球压试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricalRelays-TestsandMeasurements-Part56:BallPressureTest摘要随着新能源、工业自动化及智能电网等领域的迅猛发展，电气继电器作为电气控制系统中的核心元器件，其安全性能与可靠性要求日益提升。作为评估电工设备用非金属材料耐热性能的关键验证方法，球压试验对于确保继电器产品在异常过热条件下不发生绝缘失效、变形或起火等安全风险具有不可替代的作用。本报告基于国际电工委员会（IEC）于2025年4月23日正式发布的IEC63522-56:2025《电气继电器试验和测量第56部分：球压试验》标准，系统梳理了该标准的立项背景、技术内容框架及其与IEC60216、IEC60695系列等基础标准之间的协调关系。本报告详细解析了球压试验方法的测试原理、试验装置要求、温度条件设定、压痕直径测量判定准则等关键技术要素，并深入分析了该标准对继电器产品国际认证体系、质量分级管理以及全球贸易壁垒消除所产生的深远影响。研究表明，该标准的发布填补了电气继电器专用球压试验方法标准的空白，为全球继电器行业提供了统一、规范且可量化比对的高温热耐受性能评估工具，对提升继电器产品的本质安全水平、促进国际贸易便利化具有重要的支撑作用。关键词：电气继电器；球压试验；IEC63522；耐热性能；安全标准；试验方法AbstractWiththerapiddevelopmentofnewenergy,industrialautomation,andsmartgridsectors,electricalrelays—ascorecomponentsinelectricalcontrolsystems—faceincreasinglystringentrequirementsforsafetyperformanceandreliability.Theballpressuretest,asacriticalverificationmethodforevaluatingtheheatresistanceofnon-metallicmaterialsusedinelectricalequipment,playsanirreplaceableroleinensuringthatrelayproductsdonotsufferinsulationfailure,deformation,orfirehazardsunderabnormaloverheatingconditions.Thisreportsystematicallyreviewsthebackground,technicalframework,andcoordinationrelationshipsofIEC63522-56:2025*Electricalrelays-Testsandmeasurements-Part56:BallPressuretest*,officiallypublishedbytheInternationalElectrotechnicalCommissiononApril23,2025.Thereportprovidesadetailedanalysisofthetestprinciples,apparatusrequirements,temperatureconditionsettings,andindentationdiametermeasurementcriteria,aswellasanin-depthexaminationofthestandard'sfar-reachingimpactoninternationalcertificationsystemsforrelayproducts,qualityclassificationmanagement,andtheeliminationofglobaltradebarriers.Thestudydemonstratesthatthisstandardfillsthegapindedicatedballpressuretestmethodstandardsforelectricalrelays,offeringaunified,standardized,andquantitativelycomparableevaluationtoolforhigh-temperatureresistanceperformance,therebysignificantlysupportingtheenhancementofintrinsicsafetylevelsofrelayproductsandfacilitatingthefacilitationofinternationaltrade.Keywords:Electricalrelays;Ballpressuretest;IEC63522;Heatresistance;Safetystandards;Testmethods1引言1.1立项背景电气继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热等）达到规定值时，能使输出量发生预定阶跃变化的自动控制器件，广泛应用于电力保护、工业控制、通信设备、交通运输、家用电器及航空航天等国民经济各个领域。继电器产品在其服役周期内，既可能面临正常工作中产生的持续温升，也可能遭遇短路、过载、接触不良等异常工况引发的瞬时高温。如果继电器中所使用的非金属部件（如线圈骨架、外壳、绝缘底座、端子绝缘支撑件等）在高温作用下发生软化、变形或熔化，将直接导致带电部件移位、绝缘距离缩短甚至丧失，进而引发电弧短路、起燃等灾难性后果。在现行国际标准体系中，有关球压试验的方法最早可追溯至IEC60695-10-2（着火危险试验第10-2部分：球压试验方法），其作为电工电子产品火灾危险评估的基础性试验方法已被IEC60730、IEC60335、IEC60950（现已转为IEC62368）等产品安全标准广泛引用。然而，在电气继电器产品领域，长期以来缺少一部专门针对继电器结构特点、材料体系和使用工况量身定制的球压试验标准。各继电器制造企业在试验温度选择、试样制备方法、预处理条件及合格判定准则等方面存在显著差异，导致不同企业甚至不同实验室之间的试验结果缺乏可比性和互认性。随着IEC61810（有或无机电继电器）、IEC61811（机电式有或无电信继电器）、IEC62314（固态继电器）、IEC60255（量度继电器和保护装置）等系列标准对材料耐热性能要求的不断强化，制定一部统一的、专门适用于电气继电器的球压试验方法标准已成为国际继电器标准化技术委员会的迫切共识。1.2标准定位与意义IEC63522-56:2025是IEC63522《电气继电器试验和测量》系列标准的第56部分，该系列标准的整体框架旨在系统性地定义电气继电器产品的各项试验方法与测量技术。第56部分聚焦于球压试验，专门用于评估继电器中非金属材料部件在受热条件下的抗软化变形能力。本标准的发布具有以下重要意义：2.统一技术要求：明确了试样要求、试验装置规格、温度等级选择、试验流程及合格判定规则，消除了业界对球压试验理解和使用上的分歧。3.增强国际互认：为全球继电器制造商、检测认证机构和用户提供统一的试验依据，有助于推动测试结果的国际互认，降低贸易壁垒。4.提升安全水平：为继电器产品设计阶段的材料选型、工艺优化和型式试验提供科学、可靠的技术手段，推动全行业安全性能的整体提升。2标准编制单位与组织本标准的制定工作由国际电工委员会电气继电器标准化技术委员会（IEC/TC94）归口管理。IEC/TC94的正式名称为“Electricalrelays”，负责电气继电器及其辅助器件领域的国际标准化工作，其秘书处由德国国家委员会承担。TC94的工作范围涵盖有或无继电器、量度继电器和保护装置、固态继电器、继电器测试方法以及相关术语定义等。参与本标准起草工作的各国专家来自全球继电器制造领域的头部企业、权威检测认证机构和重点科研院所，包括但不限于：德国西门子公司、瑞士ABB集团、日本欧姆龙株式会社、松下电器、美国泰科电子、法国施耐德电气、中国宏发股份和航天电器等。中国作为全球最大的继电器生产国和出口国，在本标准的制定过程中发挥了积极作用，中国国家委员会（SAC/TC217全国继电器标准化技术委员会对口IEC/TC94工作）多次组织国内骨干企业和检测机构召开专题研讨会，针对球压试验温度等级选取、压痕直径测量不确定度评估等技术难点提出了具有建设性的中国提案和修改意见。3标准的主要内容3.1标准适用范围本标准适用于电气继电器产品中使用的热塑性或热固性非金属材料部件（包括但不限于外壳、基座、线圈骨架、端子板、绝缘隔板、密封材料等）的球压试验，以评定其在高温条件下的耐热变形性能。标准适用于各类电气继电器，包括有或无机电继电器、量度继电器和保护装置、固态继电器、热继电器及时间继电器等。3.2规范性引用文件本标准在条款中规范性引用了以下关键标准和文件，与其共同构成本标准不可分割的组成部分：-IEC60695-10-2：着火危险试验第10-2部分：球压试验方法——本标准的试验方法和装置基本要求的溯源依据；-IEC60216系列标准：电气绝缘材料耐热性能评定——涉及材料温度指数选择和热老化评估方法；-ISO291：塑料状态调节和试验用标准大气——规定试样预处理的标准大气条件；-IEC63522-1：电气继电器试验和测量第1部分：一般要求——规定试验条件、测量不确定度评定及试验报告通用要求。3.3术语和定义标准对以下关键术语进行了明确定义：-球压试验（ballpressuretest）：用规定质量的球压头以规定压力作用于试样表面，在规定的温度条件下保持规定时间后，测量试样表面压痕直径，用以评定材料耐热变形能力的试验方法；-压痕直径（indentationdiameter）：试验结束后在试样表面形成的圆形压痕的最大直径，以毫米（mm）为单位计量；-试验温度（testtemperature）：试验过程中加热箱内规定位置所应达到并保持的温度值；-非金属材料部件（non-metallicmaterialpart）：继电器结构中由塑料、橡胶等非金属材料制成的功能或结构部件。3.4试验原理与装置标准规定的球压试验原理如下：将试样放置在规定的支撑装置上，采用直径为5mm的钢球作为压头，以总作用力20N（含钢球、压杆及附加载荷的质量产生的重力）垂直作用于试样上表面，将整个装置置于达到规定温度的加热箱中，保持60min±5min后，在空气中冷却至室温。随后测量试样表面钢球压入所形成的压痕直径，以压痕直径是否超过规定极限值来判定材料耐热性能是否符合要求。试验装置的关键技术参数包括：-钢球压头：直径5mm±0.05mm，材质为轴承钢，表面粗糙度Ra≤0.4μm；-加载系统：能产生并保持垂直向下的力（总力：20N±0.2N），加载方向与试样表面垂直度偏差不超过2°；-加热箱：能够将试验区域温度控制在设定值的±2K范围内，加热箱内壁温度均匀性应满足试验要求；-支撑装置：试样支撑面应为平整刚性平面，确保试验过程中试样不发生整体弯曲变形；-压痕测量装置：测量分辨力不低于0.05mm的光学测量仪器（如读数显微镜或投影仪）。3.5试验温度等级与选择原则标准规定球压试验的测试温度应依据继电器部件在实际工作中可能承受的最高温度及其在故障条件下的极限温升来确定。标准推荐的试验温度等级包括80℃、100℃、125℃、150℃、175℃、200℃、225℃、250℃等系列。具体温度选择应遵循如下原则：1.对用于固定带电部件或提供附加绝缘的非金属部件，试验温度应不低于该部件在正常工作条件及异常工作条件下可能达到的最高温度加25K；2.对不直接固定带电部件、但受热后变形可能导致安全隐患的部件，试验温度应不低于其可能承受的最高温度加10K；3.若产品标准或用户技术协议中有明确规定的，应按其规定执行。3.6试样制备与预处理试样的制备方式直接影响试验结果的可靠性和重现性。标准规定了以下关键要求：-试样来源：应优先从继电器成品或半成品的实际部件上截取；当无法从成品部件上截取时，可采用相同材料、相同工艺条件制备的试片，此时应在试验报告中注明；-试样尺寸：试样表面应为平面区域，最小尺寸不小于10mm×10mm，厚度应不小于2.5mm（若实际部件厚度不足2.5mm，但试验时支撑条件不会影响试验结果的，允许按实际厚度试验并注明）；-表面要求：试样表面应平整、光滑，无裂纹、气泡、飞边等明显缺陷；试验表面不应有影响压痕测量的纹理或涂层；-预处理条件：试验前，试样应按ISO291规定在温度23℃±2℃、相对湿度50%±5%的标准大气条件下进行状态调节，时间不少于24h。3.7试验程序标准规定的试验程序按如下步骤执行：1.将经过预处理的试样在室温条件下放置于支撑装置上，确保试样试验面水平；2.将装配好钢球的加载装置（含附加载荷）小心放置在试样标记的试验位置上，确保钢球与试样表面良好接触且无冲击；3.将装配完毕的整套试验装置迅速放入已达到规定温度的加热箱中，开始计时；4.在设定温度条件下持续保持60min±5min；5.试验结束后，从加热箱中取出整套装置，在室温条件下自然冷却至少1h；6.取下试样，在常温条件下测量压痕直径；7.每个试样上可进行多次试验，但各试验点之间的间距以及试验点与试样边缘之间的距离应不小于10mm；同一材料应进行3次试验，取最大压痕直径作为最终判定值。3.8合格判定准则-若测得的最大压痕直径不超过2.0mm，则判定该部件的耐热性能合格；-若最大压痕直径大于2.0mm，则判定为不合格；-若试验过程中出现材料开裂、滴落、起火或钢球穿透试样等现象，无论压痕直径测量结果如何，均直接判定为不合格。3.9试验报告技术要求标准规定试验报告应至少包含以下信息：标准编号（IEC63522-56:2025）、试样名称和材料标识、试样来源和制备方法、试验温度、压痕直径测量值（各次测量结果及平均值）、判定结果、试验日期和试验人员、试验过程中观察到的异常现象（如有）以及偏离标准规定的任何细节。4标准分析4.1与相关标准体系的协调IEC63522-56:2025在制定过程中充分考虑了与现有IEC标准体系的协调性。该标准在试验方法和装置上以IEC60695-10-2为基础，继承了其经过长期实践验证的球压试验核心方法和判定准则（2.0mm极限值）。同时，标准根据继电器产品的特殊性进行了针对性补充：一是在试样尺寸和截取方式上充分考虑了继电器部件小型化、精密化的特点，明确了小尺寸试样的处理方式；二是细化了温度选择原则，将温度等级与继电器核心部件（固定带电部件、绝缘支撑件等）的功能安全要求直接关联。4.2标准的创新性这一标准首次在继电器领域将球压试验从通用性基础标准中独立出来，形成专用方法标准，具有明确的行业针对性，便于产品设计人员和试验人员使用；同时，其规定了完整的温度选择逻辑框架，便于不同应用场景下的标准化操作；此外，标准强化了与IEC61810、IEC60255等继电器产品标准之间的引用关系，为产品标准的简化引用提供了便利条件。4.3标准的技术经济影响从技术层面看，该标准为继电器制造企业在材料选型、供应商质量管控和产品设计验证阶段提供了明确的技术依据，有助于降低因材料耐热性不足导致的产品召回和安全事故风险。从经济层面看，统一的试验方法有助于减少重复测试和多方争议，提高产品认证和国际贸易效率。据行业估算，该标准的实施有望将继电器产品安全认证周期缩短约10%～15%。4.4国际互认与贸易便利化作为IEC发布的国际标准，IEC63522-56:2025可被各国国家标准化机构采纳为国家标准，或被区域性标准化组织采纳为区域标准。该标准与IECEE（国际电工委员会电工产品合格测试与认证组织）的CB体系形成联动，有助于实现继电器产品测试结果的全球互认。5主要参与单位介绍——上海电器科学研究院上海电器科学研究院（ShanghaiElectricalApparatusResearchInstitute，简称SEARI）是中国低压电器、继电器及其相关领域具有重要影响力的大型综合科研机构，也是全国低压电器标准化技术委员会秘书处所在单位。多年来，SEARI深度参与IEC/TC94以及全国继电器标准化技术委员会（SAC/TC217）的国际与国内标准化工作，是中国继电器标准体系建设和国际标准研制的重要技术支撑力量。在IEC63522-56:2025的制定过程中，SEARI派出了具备深厚继电器测试技术功底和丰富国际标准化经验的专家团队参加工作组会议，围绕球压试验中试样取样方法、小型部件试验适应性等关键问题开展系统研究与试验验证工作。SEARI依托其国家低压电器质量检验检测中心的先进试验平台和高精度球压试验装置，组织完成了多轮比对验证试验，积累了丰富的试验数据，为相关技术条款的确定提供了科学支撑。此外，SEARI还承担了将IEC63522-56转化为中国国家标准（GB/T）的可行性研究工作，为后续中国国家标准和行业标准的配套完善奠定了坚实的技术基础。6结论与展望6.1结论IEC63522-56:2025《电气继电器试验和测量第56部分：球压试验》的正式发布，是电气继电器国际标准体系建设的重要里程碑。该标准以IEC60695-10-2通用球压试验方法为基础，结合继电器产品小型化、精密化和安全性能要求高的行业特点，建立了专门的、统一规范的球压试验方法体系。标准的实施为继电器生产企业