针焰试验装置在电工电子产品防火安全评价中的应用研究

摘要：

电工电子设备在运行过程中，电路短路、元器件过热老化故障极易产生微小火焰，引燃周边绝缘塑料、壳体材料，是电气火灾重要诱因。针焰试验装置通过模拟该类故障产生的微小火焰，对产品零部件、绝缘材料开展抗燃性能检测，是电工电子产品安规认证关键检测设备。本文围绕针焰试验原理，以力汕 ZY‑3 针焰试验仪为研究对象，阐述针焰试验装置结构特点、关键技术参数、试验流程、判定准则以及多行业实际应用场景，为电子产品防火安全检测、材料阻燃研发、产品市场准入提供技术参考。

引言

电气火灾事故大量来源于设备内部故障起火，区别于外部明火，很多起火源头仅仅是元器件短路、过载发热形成的微小火苗，该类火焰体积小、能量集中，容易引燃邻近塑料绝缘件、PCB 基材、线束保护层，逐步蔓延扩大酿成火灾事故。传统燃烧测试多针对大尺寸明火场景，难以复现设备内部微火源真实工况。针焰试验装置就是专门针对这一工况开发的测试设备，对应国内 GB/T 5169.5‑2020、国际 IEC 60695‑11‑5:2016 标准，用来模拟设备内部故障条件产生的微小火焰，评价材料及整机零部件在小火焰引燃条件下的抗燃能力、火焰蔓延风险，广泛用于家电、信息技术设备、照明、汽车电子、第三方检测实验室与科研院所中国标准在…。力汕 ZY‑3 针焰试验仪作为成熟商用针焰试验装置，严格遵循标准要求，实现火焰精准控制、自动计时、数据记录，可完成研发测试、出厂检验与认证检测。

1 针焰试验装置工作原理

针焰试验装置核心是采用标准针状燃烧器，使用纯度≥95% 丁烷燃料，生成高度 12mm±1mm 标准试验火焰，将火焰以 45° 倾斜角度施加到试样表面，模拟元器件短路过热产生的微小火焰冲击零部件表面。试验过程记录施焰时间、移开火焰之后试样持燃时间、灼热时间，同时观察熔融滴落物是否引燃铺底层绢纸、松木板。其核心逻辑不是测试材料被大火焚烧的表现，而是考察当设备内部出现局部微小火源时，周边材料会不会被引燃，引燃之后能否自行熄灭，会不会产生带火滴落物造成火势扩散，以此评估产品防火安全水平。

整套针焰试验装置主要包含密闭试验箱体、针状燃烧器、气路控制系统、温控热电偶组件、计时采集模块、人机交互操作单元。燃烧器可以完成角度切换，校准时垂直摆放，正式测试调整为 45°；热电偶用来校验火焰热输出，要求火焰从 100℃±2℃升温至 700℃±3℃耗时 23.5s±1s，保证每次试验火焰热量输出一致性，保障不同批次、不同实验室之间测试结果可复现可对比。

2 力汕 ZY‑3 针焰试验装置关键参数

力汕 ZY‑3 针焰试验装置分为带箱体 ZY‑3 与无箱体 ZY‑3S 两个版本，带密闭箱体型号可以隔绝外界气流干扰，保证试验环境稳定，适合实验室标准检测；不带箱体版本体积小巧，适合生产线快速筛查。核心技术参数如表 1 所示力。

表 1 ZY‑3 与 ZY‑3S 针焰试验装置核心技术参数

从表中可以看出，两款针焰试验装置核心燃烧、计时、温度指标完全一致，区别仅在于试验箱体配置和整机重量，用户可以根据检测环境、使用场景选型。整机采用高温喷涂钢结构，耐高温耐腐蚀，适配长期反复高温测试工况，同时支持单次或者多次连续施燃，满足 IEC 62368‑1 标准连续燃烧测试的特殊要求。

ZY-3 针焰试验仪

3 针焰试验装置标准试验流程与结果判定

3.1 试验操作流程

1）试样预处理与装夹：将样品固定在夹具，选取产品内部最容易接触故障火焰的部位作为施焰点；
2）设备校准：点燃燃烧器，调节火焰高度 12mm±1mm，利用铜块与热电偶校验火焰升温速率，确认火焰满足标准要求；
3）设置试验参数，一般标准推荐施燃时间 30s，燃烧器转动至 45° 位置，火焰尖端接触试样；
4）达到设定施燃时间后，燃烧器自动移开，针焰试验装置自动开始记录余焰燃烧时间、灼热持续时间；
5）全程观察试样燃烧状态，观察熔融滴落物，查看试样下方铺底层绢纸、松木板是否被引燃或者炭化；
6）待试样完全熄灭、无灼热现象，结束试验，导出试验数据，整理试验现象记录。

3.2 试验合格判定

依据 GB/T 5169.5‑2020 标准，试样满足以下任意一条，即判定通过针焰试验：
（1）施加火焰之后试样不起焰、无灼热现象，铺底层绢纸不起燃、白松木板不发生炭化；
（2）移走火焰之后，试样火焰、灼热持续总时间小于 30s，铺底层没有被滴落物引燃或者炭化。
如果试样持续长时间燃烧，滴落物引燃铺底层，说明该材料在内部微小火焰故障条件下存在起火蔓延风险，产品需要更改材料结构或者更换阻燃等级更高绝缘材料。

4 针焰试验装置行业应用场景

针焰试验装置广泛应用电工电子、信息技术、照明、汽车电子、材料研发等领域。
第一，电工电器行业，继电器、接触器、断路器绝缘基座，开关插座塑料面板，电缆绝缘层，需要使用针焰试验装置模拟触点电弧、过载故障产生微火焰，验证绝缘件抗引燃性能，满足 GB/T 2099.1 等安规要求，保障低压电器使用安全。
第二，信息技术音视频设备，路由器、打印机、电源适配器、充电器外壳，芯片电源模块周边绝缘部件，测试芯片短路过热带来的起火风险，符合 GB/T 4943.1‑2022、IEC 62368‑1:2023，是消费电子认证重要检测项目力汕LIS…。
第三，照明行业，LED 驱动外壳、灯座、镇流器、户外投光灯内部塑料件，灯具内部元器件故障产生微小火焰，使用针焰试验装置评估灯体材料抗燃能力，满足 GB 7000.1‑2015 标准。
第四，汽车电子与新能源汽车，车载中控内饰、线束绝缘层，充电桩绝缘件、BMS 外壳，模拟充电过载、电路故障微火焰，评估车载零部件防火安全性，适配 ISO 6722‑1、GB/T2408‑2021 标准。
第五，材料研发检测，ABS、PC、PA 改性工程塑料、环氧玻璃布板、聚酰亚胺薄膜，借助针焰试验装置获取起燃、持燃时间数据，用于阻燃配方开发、材料等级评估，为新材料迭代提供量化测试依据。

5 结论

针焰试验装置是复现电子设备内部短路、元件过热产生微小火焰场景的关键检测仪器，弥补了大火焰燃烧试验无法模拟设备内部微火源缺陷，测试结果直接反映零部件、绝缘材料在真实故障条件下防火安全水平。力汕 ZY‑3 针焰试验装置严格对标 GB/T 5169.5‑2020、IEC 60695‑11‑5:2016 国内外标准，火焰温度、火焰高度、计时精度等关键指标可控，同时提供触摸屏与遥控双操作模式，兼顾检测准确性与操作安全性，适配企业质检、第三方实验室、科研机构多元需求。

电气安全是电子产品市场准入的硬性要求，企业应当充分利用针焰试验装置，在产品研发阶段就开展针焰测试，提前识别零部件起火隐患，优化材料选型与结构设计，从源头降低电气火灾发生概率，保障产品使用安全。