先进的针焰测试仪-评估继电器与开关的防火性能

摘要
继电器与开关作为低压配电、家电、工业控制设备内部的基础通断元器件，触点分断过程中容易产生电弧，电路短路、过载故障条件下还会滋生微小火焰，引燃周边塑料绝缘外壳、基座材料，进一步引发电气火灾事故。针焰测试仪是模拟该类故障火源的重要检测仪器，针焰试验仪是力汕专为电工电子、家电、照明及信息技术设备等领域设计的防火安全检测设备，用于模拟设备内部因电路短路、元件过热等故障产生的“微小火焰”，评估产品及绝缘材料在小火焰引燃场景下的抗燃性能与防火安全性。设备通过标准针状燃烧器定向施燃试样，精准检测试样是否起燃、持燃时间及燃烧蔓延情况，为产品研发、出厂质检及第三方认证提供符合国际国内标准的测试数据，助力企业满足市场准入防火安全要求。本文围绕力汕 ZY‑3针焰测试仪，阐述针焰测试仪的测试原理、设备关键参数，针对继电器与开关部件的完整试验流程、试验结果判定标准，同时分析实际测试过程中常见问题，为元器件制造企业、第三方检测机构开展继电器、开关类零部件防火安全验证提供实操参考。

继电器与开关开展针焰测试的背景及标准依据
继电器和开关在日常工作时，触点频繁闭合与分断会出现电弧放电现象，当设备出现接触不良、过载短路故障，电弧能量会进一步提升，产生局部微小火焰，直接接触继电器外壳、开关面板、接线基座等非金属绝缘零部件。如果零部件材料阻燃能力不足，微小火焰会造成试样起燃，火焰持续蔓延，熔融滴落物还会引燃周边线缆与其他组件，造成整机起火安全事故。灼热丝试验重点考核高温热辐射接触带来的热应力，而针焰测试更加侧重于元器件内部电弧直接产生小火焰的引燃场景，二者互为补充，共同完成低压元器件着火危险的完整评估。

国内对应的执行标准为GB/T 5169.5‑2020，国际等同标准为IEC 60695‑11‑5:2016，该系列标准规定了针焰测试仪的硬件构造、火焰确认试验方法、试样预处理、施焰操作步骤以及结果判定导则。开关插座产品标准GB/T 2099.1‑2021，低压继电器相关产品规范均引用该针焰测试方法，是CCC、CQC、CE等市场准入认证的关键防火项目。企业在产品研发阶段利用针焰测试仪完成测试，可以筛选绝缘材料配方，优化继电器、开关内部结构布局，提前识别起火隐患，避免产品上市后出现安全风险。

ZY-3 针焰试验仪

针焰测试仪核心技术参数
力汕 ZY‑3针焰测试仪严格按照GB/T 5169.5‑2020与IEC 60695‑11‑5:2016的硬件要求进行整机开发，设备采用模块化结构，集成火焰温度确认、自动计时、燃烧状态数据记录等功能模块。燃烧器角度可自由调节，火焰高度、火焰升温速率满足标准确认试验的全部条件；配置LCD触摸屏与遥控双重操作模式，测试人员可以远离燃烧腔体，提升高压防火测试操作安全。该仪器分为带测试箱体的ZY‑3型号，以及无箱体的ZY‑3S型号，适配不同实验室工况需求，核心技术参数如表1所示。

按照标准要求，针焰测试仪需要定期开展确认试验，校验火焰升温速率以及火焰高度。燃烧器喷嘴属于易损耗部件，长期燃烧之后喷嘴孔径会发生变化，造成火焰能量偏移，直接影响继电器、开关试样测试结果，因此需要定期检查更换。设备机身采用高温喷涂钢结构，能够承受塑料燃烧产生腐蚀性烟气，适合实验室长期不间断开展元器件防火测试工作。

基于针焰测试仪的继电器与开关完整测试流程
正式开展继电器或者开关的针焰测试前，操作人员需要研读GB/T 5169.5‑2020以及对应产品规范，确认施焰时间，继电器、开关零部件常规施焰时间选取30s，部分低风险零部件按照产品标准可以选用10s或者20s。同时完成试样预处理，试样需要在温度15℃‑35℃，相对湿度45%‑75%环境下放置不少于24小时，消除湿度对于塑料材料燃烧性能带来的干扰。

第一步，针焰测试仪火焰确认调试。通入纯度不低于95%丁烷燃气，将燃烧器调整至垂直位置，调节气体流量，将火焰高度校准至12mm±1mm，使用K型热电偶完成火焰升温确认试验，验证火焰从100℃上升到700℃耗时满足23.5s±1s。确认计时模块、持燃时间记录功能正常，在试样工位下方铺放标准绢纸作为铺底层，绢纸放置在白松木板之上，用于检测熔融滴落物是否引燃周边可燃物。完成火焰确认之后，燃烧器调整为45°测试姿态，静置数分钟保证火焰状态稳定。

第二步，继电器、开关试样装夹定位。试样尽量保留整机装配状态，不随意拆解，模拟产品实际使用工况。将试样稳固夹持在样品支架上，火焰尖端对准元器件最容易遭受电弧火焰侵袭的位置，继电器测试位置选取触点附近外壳、接线端子基座；开关测试选取触点周边塑料件、开关面板内侧，不能选择试样边缘等不具备实际参考价值的位置，同时保证燃烧器顶端与试样之间维持标准间隙。

第三步，定向施加针焰。启动针焰测试仪测试程序，燃烧器向前移动，将标准针焰尖端接触试样表面，保持规定施燃时长，一般为30s。整个施焰周期以及火焰撤离之后的观察周期内，工作人员记录试样是否起燃、起燃时刻、持燃时间，观察火焰蔓延范围，同时观察下方绢纸是否被试样滴落的燃烧物引燃。当施燃时间结束，仪器自动移开燃烧器，继续观测试样余焰与阴燃现象。同一个测试点位不允许重复灼烧，每组测试需要使用全新试样。

第四步，试验完成数据整理。完整记录各项现象，包括试样是否起火、持燃时间、有无熔融滴落物、铺底层绢纸是否引燃。多组平行试样全部完成测试，汇总全部数据，对照标准条款判定继电器或者开关试样是否通过针焰测试。

针焰测试结果判定准则
参考GB/T 5169.5‑2020的判定规则，继电器、开关零部件满足下面任意一类条件，即判定通过针焰测试。第一，施加针焰全过程试样没有产生火焰和灼热现象，同时底部铺底层绢纸没有被引燃；第二，移开针焰之后，试样的火焰以及灼热在30s时间之内自行熄灭，零部件没有发生完全烧毁，并且铺底层绢纸没有被滴落物引燃。如果试样持续燃烧超过30s，或者熔融滴落物引燃绢纸，则判定该试样不通过针焰测试，代表该继电器或开关在故障电弧产生微小火焰的场景下存在起火风险。

测试不通过的情况下，企业需要开展整改，可选用阻燃等级更高的工程塑料，调整外壳壁厚，在结构上阻隔火焰向周边部件蔓延。完成材料或者结构修改后，再次使用针焰测试仪开展复测，直到满足标准的防火安全要求。

继电器与开关针焰测试的实操注意事项
很多企业在元器件测试时，直接拿标准材料样条代替继电器、开关整机部件进行针焰测试，材料样条测试合格，不代表实际装配完成的元器件可以通过针焰测试。装配缝隙、零部件厚度变化、内部应力都会改变实际燃烧表现，应当尽量采用完整装配状态的元器件作为试样开展测试。针焰测试仪的火焰确认试验不可省略，每次更换燃气、更换燃烧器喷嘴后，都要重新校验火焰高度和升温曲线，否则测试结果无效，无法用于认证报告。

实验室测试环境需要保证通风，仪器虽然配置封闭测试箱体，现场仍然需要配备灭火防护装置，应对试样剧烈燃烧的突发情况。ZY‑3针焰测试仪的遥控操作功能，可以让操作人员在远离高温火焰腔体的位置完成全部测试操作，进一步提升试验过程的人员安全。针焰测试完成不等于元器件防火评估全部结束，需要结合灼热丝试验、漏电起痕测试等其他安规项目，综合评价继电器与开关的整体着火危险水平。

结语
继电器与开关是电气系统中数量庞大的基础元器件，其防火性能直接关系家电、工控设备、配电系统整体安全。针焰测试仪可以在实验室条件下，精准复现元器件故障电弧产生微小火焰的真实工况。针焰试验仪是LISUN专为电工电子、家电、照明及信息技术设备等领域设计的防火安全检测设备，通过标准针状燃烧器定向施燃试样，精准检测试样是否起燃、持燃时间及燃烧蔓延情况，为产品研发、出厂质检及第三方认证提供符合国际国内标准的测试数据。力汕 ZY‑3针焰测试仪完整落实GB/T 5169.5‑2020以及IEC 60695‑11‑5全部设备要求，能够稳定完成继电器、开关零部件的针焰抗燃试验。元器件企业在研发、零部件选型、认证送检阶段，合理利用针焰测试仪开展测试，能够识别绝缘部件起火隐患，优化材料配方与产品结构，提升继电器、开关产品防火安全水平，保障终端电气设备使用安全。