光伏组件与零部件防火性能试验方法

光伏组件与零部件防火性能试验方法

1 范围

本标准规定了光伏组件与零部件防火性能试验的术语和定义、试验装置、试样、试验程序、试验后的检查、试验结果判定和试验报告等。

本标准适用于光伏组件及零部件（玻璃或其它材质的前板、封装材料、背板绝缘材料、接线盒、硅胶、边框及支架用型材等），对于外源性火源的防火性能试验。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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/T2297-1989 太阳光伏能源系统术语(Terminology for solar photovoltaic energy system)

GB/T 18513-2001 中国主要进口木材名称(Names of Chinese main imported woods)

ISO/IEC 17025: 2017检测和校准实验室能力的一般f(General requirements for the competence of testing and calibration laboratories)

IEC 61730-2 光伏组件安全认证-第二部分：试验要求(Photovoltaic(PV) modules safety qualification –Part 2: Requirements for testing)

UL 790屋顶材料火灾试验标准试验方法(Standard Test Methods for Fire Tests of Roof Coverings) UL 1703平面光伏电池板(Flat-Plate Photovoltaic Modules and Panels)

3 术语

GB/T2297-1989界定的以及下列术语和定义适用于本文体。

3.1

试验台架deck

用于安装试样，并可通过自身受损情况衡量试样防火阻燃性能的的平板架，分为“可燃台架（combustible deck）”与“不可燃台架（noncombustible deck）”两种。“可燃台架”的材料是木质（木板或复合板）。“不可燃台架”的材料可以是金属、水泥或浇铸石膏。

4 试验装置

4.1 主体结构

用于试验的装置的主体结构如图1所示。

a)侧视图

b)俯视图

a)供试样安装的台架，安装于角度可调的支架上

b)由阻燃板制成的，装于支架前方，用于模拟屋檐和檐口

c)气体燃烧器（用于蔓延火试验）

d)鼓风机与导流装置，以提供要求的风场。气流从试验室外导入

e)装在导流装置内的可调尾翼，用于使气流平直，减少紊流

f)安装在台架背面的挡板，以防止回火从台架背面点燃

g)从导流箱延伸到模拟屋檐的阻燃板

图1 主体结构示意图

4.2 试验台架

4.2.1 不可燃台架

不可燃台架主要用于风速、火焰校准，以及玻璃、高分子材料、型材试验。它本身在火焰侵入的情况下不会被破坏。

4.2.2 蔓延火试验木质台架

蔓延火试验所用木质台架如图2所示。

a) 蔓延火试验松木台架 b) 蔓延火试验复合木台架

图2 蔓延火试验木质台架示意图

4.2.3 燃块试验木质台架

燃块试验所用木质台架如图3所示。

a)燃块试验（A、B级）松木板试验台架 b)燃块试验（C级）松木板试验台架

c)燃块试验（A级）复合板试验台架 d) 燃块试验（B级）复合板试验台架

e)燃块试验（C级）复合木试验台架

图3 燃块试验木质台架示意图

4.2.4 台架处理

试样与台架组装好以后，放在室内，在16o C~32o C环境中储存。如果存储条件不在上述范围内，则等到台架木材的含水率在8%~12%之间。台架平时存放在周围通风的环境中。

5 试验

5.1 光伏组件试样

光伏组件试样要求提供完整、干燥的样品。该样品具备可安装的接口、螺丝、压块等紧固件。一般要求样品可通过组装、拼接能覆盖到指定防火等级所需要的面积。

5.2 光伏玻璃试样

不需要特别制样，试验前应去掉用于隔离的塑料膜。

5.3 光伏用聚合物试样或接线盒试样

样品按正常工艺层压到经过防火型试试验的玻璃上（以保证玻璃不会在试验中破碎）。

5.4 光伏用型材试样

取长度为1 m试样；对于型材样品，一般来说防火试验后除了作外观检查外，还应比较试验后样品以及同批未经试验样品的抗弯折强度。

5.5 试样数量

不同的防火等级所要求的试样数量如表1所示。

表1 不同防火等级所要求试验数量

防火等级蔓延火试验燃块试验

A 2 1

B 2 1

C 2 1

6 试验程序

6.1 环境条件

试验所在房间有排气装置，以平衡因鼓入空气造成的气压。试验中所有门窗都应关闭，以防止风或其它气候因素影响试验结果。气流校准过程中把进气与排气扇的设定值调到试验所用的值。如果环境温

度不在10o C~32o

C 之间，则停止试验。 6.2 风速校准

将一块尺寸为1m ×1.3m ，光滑的石膏板或水泥板，以23o

的倾角放在试验架上，如图4所示。在这块板三个位置，各点风速的时间平均值应调至（5.3±0.2）m/s 。为了使火焰形状达到6.3条款所规定的形状，允许每个点风速偏离初始值的5%，只要三点平均值仍在（5.3±0.2）m/s 的范围内。

图4 风速测量点位置示意

6.3 火焰校准

以23o

倾角安装1 m ×1.3 m 的水泥光板，置于喷出的火焰中。该火焰呈三角形，宽约0.9 m ，边缘

收到0.152 m 。允许火焰延伸0.3 m~0.6m 。A 级和B 级试验中，火焰中心温度调到760 o C ±28 o

C ，C 级

试验中，火焰中心温度调到704 o C ±28 o

C 。测温用铠装热电偶，距离表面25.4 mm ，离试验台边缘12.7 mm （对着火源）。为了确定热电偶处于火焰中心，可沿火焰横向移动热电偶，得到同一状态下热电偶温度最高点，即为火焰横向中心。

图5 火焰形状俯视图

6.4 安装方式

根据试样的性质，安装所用的台架、受火位置有所不同。

1300mm 燃烧器喷嘴

a) 俯视图

b) 侧视图

光伏组件试验的安装方式如图6a ，组件安装在高度为50mm 的不可燃金属型材上；型材放在木质台架上，木质台架放在不可燃台架上。组件上表面与模拟檐口上表面平齐，必要时在交界处填塞水泥，以防止火焰侵入背面及木质台架。

适用于光伏用玻璃试验的安装方式如图6b 。采用不可燃台架，其上表面与模拟檐口平齐。玻璃宽度不超过1 m ，两侧镶嵌在金属型材的槽中，使玻璃下底面与不可燃台架的距离为50 mm 。玻璃迎火一侧及远离火源的一侧均敞开，使火焰可以在上、下两个表面侵入。

适用于玻璃/高分子材料层压件试样或玻璃/高分子/接线盒材料层压件试样的安装方式如图6c 。采用不可燃台架。将层压件通过两侧嵌入在型材上（也可以做成组件边框），其上表面与模拟檐口平齐。

适用于光伏用边框，以及电站用支架的安装方式如图6d 。采用不可燃台架，试样与气流方向垂直。

a)光伏组件试验安装方式 b) 光伏玻璃试验安装方式

c)玻璃-高分子聚合物层压件试验安装方式 d) 光伏用型材试验安装方式

图6 不同试样安装方式示意图

6.5 蔓延火试验

将样品安装在台架上以后，置于于水平面成规定角度的框架上。与试验等级相应的火焰特性如6.3节所述，侵入样品表面。

试验温度与持续时间：A 级和B 级试验，应持续10 min 施加火焰，C 级试验应施加火焰4min 。如未产生火焰蔓延，则喷嘴火焰停止后试验结束；如产生火焰蔓延，则等火焰蔓延结束后终止。不同等级蔓延火试验技术参数如表2。

在火焰施加过程中及施加后，要观察火焰蔓延的距离，有无产生起火的或红热的小块，以及试样的位移。直到火焰从蔓延最远处永久熄灭，才停止观察。

表2 蔓延火试验技术参数

防火试验等级火焰温度持续时间火焰蔓延长度

A 760o C±28o C10 min ≤1.8 m

B 760o C±28o C10 min ≤2.4 m

C 704o C±28o C 4 min ≤3.9 m

6.6 燃块试验

试样如6.4节描述的方式进行放置，但支架和空气出口距离调整为1.5m；为了防止阻碍气流，移开燃气管和和燃烧喷嘴。

6.6.1 燃块尺寸与结构

燃块的尺寸如图7所示，试验前，燃块应在40o C~49o C的烘箱内放置至少24 h。

图7 燃块尺寸

A型燃块形为栅格状，长边都是30.5cm，厚度为5.7cm，材质是烘干的黄杉（又称“花旗松”），无树节及树脂囊。该燃块由36条长度为30.5cm,截面为1.9 cm×1.9 cm的木材组成，分三层叠加，每层12条，层与层之间相互垂直，使用3.8c m长的钉子钉起来。钉痕打交叉的两条，一条在正面，另一条在背面。干燥后的燃块重量在2000g±150g的可用于试验。

B型燃块形为栅格状，长边都是15.2cm，厚度为5.7c m，材质是烘干的黄杉（又称“花旗松”），无树节及树脂囊。该燃块由18条长度为15.2c m,截面为1.9 cm×1.9 cm的木材组成，分三层叠加，每层6条，层与层之间相互垂直，使用3.8c m长的钉子钉起来。钉痕打交叉的两条，一条在正面，另一条在背面。干燥后的燃块重量在500g±50g的可用于试验。

C型燃块为一块烘干，无脂白松木材。该木材不得有节，不得有树脂囊。燃块的尺寸是3.8 cm×3.8 cm×2.0 cm，中间有两条0.3c m宽，一半厚度1.0c m深的切缝，这两条缝相互垂直。烘干后，燃块重量是9.25 g±1.25 g。

6.6.2 燃块的点燃

放到试样上之前，燃块应被引燃，并可以在静止空气中自由燃烧。该过程中引燃火焰要包裹住燃块。在距引燃炉喷嘴上方5.9c m处火焰的温度应为888o C±28o C。引燃炉要与风机隔开。

A型燃块的引燃共用5min，方法如下：

每个30.5cm×30.5cm面分别引燃30s；

每个30.5 cm×5.7 cm面分别引燃45s；

每个30.5 cm×30.5cm面分别引燃30s；

B型燃块的引燃共用4 min，方法如下：

每个15.2cm×15.2cm面分别引燃30s；

每个15.2cm×5.7cm面分别引燃30s；

每个15.2cm×15.2cm面分别引燃30s；

C型燃块的引燃：共用2min，其中3.8cm×3.8cm的两个面分别对着火焰引燃1min。

6.6.3 试验条件

对于组件试样，试验中应将带接线盒的一边置于靠近出风口的一侧。在进行燃块试验时，尽量采取措施，以保证有一部分燃块下面是接线盒，而另一部分燃块下面是普通背板。

A级试验：采用四个燃块。其中一个放到接线盒正上方，在其两侧放两个，在其远风端放一个，置于样品最脆弱、最易点燃其下台架的部位，但距离两侧不应超过10.2 cm，距离近火端和远火端不应超过30.5cm。燃块放置的方向是：使其上、下两层的木条都是顺着气流的方向。燃块应用细铁丝固定。

B级试验：方法同A级试验，但用B级燃块。

C级试验：20个燃块每隔1 min～2 min，按最紧凑的方式放到试样上。燃块之间距离不小于102 mm。燃块中心在木质台架拼接缝上方。上侧切割缝供0.82mm2的铁丝穿过用以固定，下侧切割缝走向与气流相同。

6.6.4 试验持续时间

不论是A，B还是C级试验，在每次试验中均应持续到燃块被消耗完，试样表面及试验台下侧不再有火焰、红热或是冒烟，或者持续到不可接受的结果产生，总试验时间不应超过1.5 h。若燃块加到试验台后没有消耗完，则这个试验结果不应被采信。

7 试验结果的判定

7.1 光伏组件试样

在蔓延火试验和燃块试验中，均不应出现下述任一现象：

a) 组件的任何部分以燃烧或炽热的块状形态，被吹走或者从台架上掉落；

b) 因为试样破损、滑移、开裂或变形而造成台架外露；

c) 木质台架的一部分以红热块状形式脱落；

其中0项所述的“外露”指的是任何时候出现台架的一部分可被看见，并且没有组件或残余物遮盖。在燃块试验中燃块正下方部分及小于3.2 mm的裂缝不作为要求。

在A、B或C级试验中，任何时候不应出现台架底面产生持续火焰。“持续火焰”指的是任何不间断燃烧5s及以上的火焰。

对于蔓延火试验，材料的火焰蔓延长度分别不应超过：1.8 m（A级），2.4 m（B级）和3.9 m（C 级）。在试验面上，不应有显著的侧向火焰蔓延。“显著的侧向火焰蔓延”指超过试验火焰边缘0.3 m 的火焰。

7.2 光伏玻璃试样

要求进行蔓延火试验、燃块试验两项；

在试验过程中及火焰停止后20min内（仍旧在试验架上），试样仍然完整，不发生开裂。

7.3 光伏用聚合物试样或接线盒试样

在试验过程中不产生明火。

7.4 光伏用型材试样

只要求进行蔓延火试验，试验后外观完整、机械强度满足设计要求。

8 试验报告

通过定型后，试验机构应给出符合ISO/IEC17025 要求的正式鉴定试验报告，应包括测定的性能参数，以及任何第一次试验未通过测试和重新试验的详细情况。报告应包含组件的详细规格，每一份证书或报告还应包括下列信息：

a)标题；

b) 实验室的名称、地址和完成试验测试的地点；

c) 报告的每一页均有独特的标识；

d) 需要时有客户的名称和地址；

e) 组件试样的描述，包括组成材料的品牌和型号，并提供安装方式；

f) 试验种类与试验等级；

g) 试验的水平倾角；

h) 校准的细节，包括风速测量，火焰温度测量；

i) 试验中及试验后木质台架的燃烧特征；

j) 每项试验根据第6章确定的结果；

k) 根据试验结果，确定组件的防火等级；

l) 试验完试样的描述和鉴定；

m) 试样的特点和条件；

n) 需要时标注收到试验试样的日期和试验日期；

o) 对试验方法的任何偏离、附加或排除，相关特殊试验的任何其他信息，如环境条件；

p) 有适当图表和照片支持的测量、检查和推论；

q) 签名和标识，或等效识别试验员，其对报告的内容及颁发日期负责；

r) 对试验仅与相关试验项目结果的申明（必要时）；

s) 实验室出具的报告应完整采用，只有经实验室书面许可才可部分使用的申明。