低压配电产品高防火安全等级材料在轨道交通行业的应用-感算商城

近年来，随着轨道交通行业的快速发展，车辆的安全需求也在不断提升。由于列车运行环境复杂、载客量大，防火成为不可忽视的重要环节。在轨道交通车辆火灾事故中，电气设备因短路、过载或接触不良等故障导致绝缘破坏而引发电气火灾的情况较为常见。伊顿建议在轨道交通车辆低压配电产品设计时，应重点考虑材料的可燃性、烟雾密度、烟雾毒性及自熄性，以保障列车运行安全。

满足轨道交通车辆防火标准

和实际应用的材料设计要求

EN 45545-2 作为国际广泛采用的轨道车辆防火标准，将轨交车辆整体的火灾危险等级划分为 HL1 至 HL3（ HL3 对轨交车辆材料防火性能要求最严格），并依据所使用材料用途和火灾风险程度设定了 R1-R28 共 28 个类别。其中，低压配电产品需要满足以下类别要求：

R22：针对车内的小区域材料或电气产品。材料的氧指数、烟密度、烟毒性测试结果，必须满足 HL1、HL2、HL3 规定的参数要求。

R23：针对用于车外的小区域材料或电气产品，与 R22 测试项目相同，但在相同等级下，R22 车内要求高于 R23 车外要求。

R26：针对低功率电工电子元件，需要进行阻燃测试，并要满足 UL 94 测试中的 V-0 最高阻燃等级。

轨道交通车辆上使用的低压配电产品的材料设计可以从以下几个方面着手，以满足更高等级的防火安全和实际应用需求，保障轨道交通车辆和人身安全。

选用氧指数达到 28% 以上的难燃绝缘材料。随着火灾风险等级的提高，氧指数要求也更高。

要求绝缘材料在被引燃时，释放尽可能少的烟雾量。

对材料燃烧产生的 CO 等毒性气体进行严格控制，综合计算烟毒性指标 CITɴʟᴘ 或 CITɢ。

低功率电子电工元件需要根据 R26 进行阻燃测试，满足 V-0 阻燃等级。

综合分析绝缘材料热丝引燃时间、电弧引燃值以及阻燃等级这 3 个性能指标，评价低压配电产品抵抗自身故障导致火灾的能力。

通过高温热焰测试，以起燃时间、是否有可燃滴落物来评价材料阻止外部明火蔓延的性能。

通过平衡材料的各项使用性能及成本，根据不同应用场景和使用要求优化材料选型。

阻燃

常用于轨道交通车辆的低压配电产品的绝缘材料，多是改性阻燃尼龙材料，主要由基体树脂材料、增强体、阻燃剂等组分构成。

常用的尼龙树脂包括尼龙 6、尼龙 66/6、尼龙 66 等。尼龙 66 在强度和刚性等力学性能、耐热性、尺寸稳定性方面更优，成本最高，而尼龙 6 韧性最好，成本也最低。

常用增强体包括玻璃纤维、矿粉、玻璃纤维与矿粉混合。玻璃纤维对力学性能的增强效果高于矿粉，但矿粉对于表面平整度、减少翘曲变形更有帮助。在成本上，玻璃纤维略高、矿粉最低，三者之间成本差异不大。

阻燃剂主要包括氮系(FR(30))、有机磷系(FR(40))、氢氧化物(FR(61)等)及复合阻燃体系等。在使用性能上，有机磷系的氧指数、热丝引燃时间、电弧引燃值、阻燃效果（V-0 阻燃等级甚至更高）最好，对力学性能的影响也较小；氮系阻燃剂的烟密度较低，但氧指数、热丝引燃时间、阻燃效果等方面相对较弱，对力学性能的影响较大；氢氧化物阻燃剂介于二者之间。在成本上，有机磷系阻燃剂的成本远高于其他种类。

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伊顿轨道交通车辆

低压配电产品材料设计方案

伊顿基于对绝缘材料性能及经济性的深入分析与研究，通过从基础绝缘材料到高防火等级产品的多方位设计，可以为客户提供匹配不同应用场景、安全等级与采购成本需求的材料解决方案。此外，伊顿轨道交通专供低压配电产品使用的主要绝缘材料不含卤素、无红磷，更加环保。

经济性材料设计方案

伊顿在小型断路器绝缘材料设计方面，通过优化基本树脂材料、增强体与阻燃体系，在满足相应防火等级的同时实现良好成本控制。

6kA 级以下小型断路器：采用具有成本优势的尼龙 6、矿粉增强体、FR(30)氮系阻燃剂，设计出了矿粉增强氮系阻燃尼龙 6 材料方案，满足 R22 HL2 和 R23 HL2 危险等级要求，具备一定的抗异常过热和明火延缓蔓延及较高的抗电弧引燃能力，经济成本优势显著。

10kA 小型断路器：使用玻纤与矿粉混合增强，同时创新引入 FR(61)氢氧化镁阻燃剂，设计出了玻纤与矿粉增强氢氧化镁阻燃尼龙 6，使材料在力学性能、氧指数、烟密度方面达到 R22 HL3、R23 HL3 的高危险等级要求，抗异常过热和明火蔓延性能也得到提升，同时满足更高分断能力的应用需求。该设计方案使经济成本和较高等级防火性能二者达到了更好的平衡。

接触器与电机保护断路器：采用玻纤增强复合体系阻燃尼龙 6 材料，具有较高的氧指数和较低的烟毒性，阻燃等级达到了 V-0，符合 R22 HL2 和 R23 HL3 和 R26 HL3 高危险等级要求，同时具有良好的自熄能力及抗异常过热、抗电弧和明火热蔓延性能。

最高防火等级材料设计方案

为满足客户更严格的火灾防护应用需求，伊顿推出符合最高防火安全等级的材料设计方案——玻纤增强有机磷系阻燃尼龙 66，使大电流规格小型断路器、接触器和电机保护断路器产品能够满足最高等级防火安全要求，适用于苛刻的火灾防护应用场景。

该材料具备更高的氧指数、较低的烟密度与烟毒性，阻燃等级达 V-0 及以上，符合 R22 HL3 和 R26 HL3 最高危险等级要求。材料的力学性能、抗异常过热和抗电弧引燃性能达到了最高等级，特别是阻止明火蔓延的时间达到了 90s 以上。

特殊环境应用的材料选型设计

伊顿低压配电产品在材料选型设计时，兼顾了一些特殊环境中的使用要求。伊顿通过对绝缘材料低温力学性能的改性，确保其在 -40℃ 低温环境下，仍能保持良好的韧性和耐冲击强度。伊顿低压配电产品均选择了符合 UL 746C 标准 f(1)户外使用认证、抗紫外性能优异的外壳绝缘材料，可有效地保证轨道交通车辆在高海拔环境下的可靠运行。

未来，随着轨道交通行业的持续发展，低压配电产品的材料设计将更加注重安全性的提升及不同应用场景下的性能表现。希望本方案能够为行业提供参考，共同保障轨道交通安全运行，推动行业技术进步与高质量发展。

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低压配电产品高防火安全等级材料在轨道交通行业的应用

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