光伏电缆卤酸气体释放及燃烧有毒气体测试说明



一、测试背景与目的

光伏电缆在火灾或高温条件下，其绝缘和护套材料可能释放：
- 卤酸气体（如 HCl、HBr、HF、HI 等）
- 有毒气体（如 CO、CO₂、SO₂、HCN 等）

这些气体对人体有致命危害，也会腐蚀设备。因此，光伏电缆（如 EN 50618 / TÜV 2 PfG 1169 标准）要求进行严格的气体释放测试。



二、主要引用标准

| 标准编号 | 标准名称 | 测试内容 |
||||
| IEC 60754-1 | 卤素气体含量测定 | 卤酸气体释放总量 |
| IEC 60754-2 | 卤素气体测定（pH法和电导率法） | 酸性气体含量定量 |
| IEC 61034-1/2 | 烟密度测试 | 燃烧时烟雾浓度 |
| IEC 60332-1/2/3 | 电缆燃烧试验 | 成束/单根电缆燃烧特性 |
| IEC 60754-3 | 酸气含量测定 | 燃烧产物酸度 |
| EN 50618 | 光伏电缆专用标准 | 综合卤素/毒性/烟密度 |
| TÜV 2 PfG 1169 | 光伏电缆测试规程 | 卤素+毒性+烟密度综合 |
| UL 44 / UL 2556 | 光伏电缆标准（美标） | 毒性+烟密度 |
| GB/T 17650 / GB/T 17651 | 中国国标（等效IEC 60754） | 卤酸气体释放 |
| NFPA 262 / IEC 60332 | 火焰传播测试 | 燃烧蔓延 |



三、卤酸气体释放测试（Halogen Gas Release）

3.1 IEC 60754-1 — 卤酸气体总量测定

测试原理
将电缆样品在管式炉中高温燃烧（通常 800°C±25°C），燃烧产物通过水吸收，用硝酸银滴定法测定卤化物总量，以 HCl 当量 表示。

测试流程

样品制备 → 放入石英管式炉 → 通入空气/氧气燃烧（800°C）
→ 燃烧气体导入吸收瓶（蒸馏水）→ 吸收液收集
→ 硝酸银滴定 → 计算卤酸气体释放量（mg/g）


关键参数
| 项目 | 要求 |
|||
| 样品尺寸 | 通常取 1g±0.001g（精确称量） |
| 燃烧温度 | 800°C ± 25°C |
| 燃烧时间 | 约 20-30 min |
| 气体流量 | 约 150 mL/min（空气） |
| 吸收液 | 去离子水/蒸馏水 |
| 滴定方法 | 电位滴定法（硝酸银标准溶液） |

判定标准（以 EN 50618 / TÜV 为例）

| 等级 | 卤酸气体释放量 |
|||
| 无卤 (Halogen-free) | ≤ 0.5 mg/g（HCl当量） |
| 低卤 (Low halogen) | ≤ 5 mg/g |
| 普通含卤 | > 5 mg/g |

> 📌 光伏电缆通常要求无卤或低卤，EN 50618 要求 ≤ 0.5 mg/g。

3.2 IEC 60754-2 — 酸性气体含量（pH法和电导率法）

方法A：pH值测定法
- 燃烧气体通入去离子水
- 测量吸收液的 pH值
- pH越低 → 酸气释放越多

方法B：电导率测定法
- 测量吸收液的 电导率（μS/mm）
- 电导率越高 → 酸性离子浓度越高

判定参考（EN 50618）

| 指标 | 无卤要求 | 低卤要求 |
||||
| pH值 | ≥ 4.3 | ≥ 4.3（部分标准要求≥4.0） |
| 电导率 | ≤ 10 μS/mm | ≤ 10 μS/mm |



四、燃烧有毒气体测试（Toxic Gas Release）

4.1 IEC 60332 系列 — 电缆燃烧试验

| 标准 | 测试内容 | 光伏电缆常用 |
||||
| IEC 60332-1 | 单根电缆垂直燃烧 | ✅ |
| IEC 60332-2 | 单根电缆垂直燃烧（小火焰） | ✅ |
| IEC 60332-3 | 成束电缆垂直燃烧（A/B/C/D类） | ✅（B类/C类） |

IEC 60332-3（成束燃烧）关键参数

| 项目 | 规格 |
|||
| 样品 | 多根电缆束（如 3.5m 长） |
| 火焰 | 丙烷喷灯，热释放量 20.5 kW（A类）或 1 kW（B类） |
| 燃烧时间 | 40 min（A类）/ 120 min（B类） |
| 判定 | 炭化高度不超过 2.5m（从底部起） |

4.2 有毒气体含量测定（专用毒性测试）

测试方法
采用 傅里叶变换红外光谱（FTIR） 或 气相色谱法（GC） 分析燃烧产物中的有毒气体成分。

主要检测气体及限值（EN 50618 / TÜV 2 PfG 1169）

| 有毒气体 | 化学式 | 限值（无卤级，mg/g） | 危害 |
|||||
| 一氧化碳 | CO | ≤ 5.0 | 窒息、中毒 |
| 二氧化碳 | CO₂ | ≤ 100（参考） | 窒息 |
| 二氧化硫 | SO₂ | ≤ 1.0 | 呼吸刺激 |
| 氟化氢 | HF | ≤ 1.0 | 腐蚀、剧毒 |
| 氯化氢 | HCl | ≤ 5.0（无卤≤0.5） | 腐蚀、刺激 |
| 溴化氢 | HBr | ≤ 5.0 | 腐蚀、刺激 |
| 氰化氢 | HCN | ≤ 5.0 | 剧毒、致命 |
| 氮氧化物 | NOₓ | ≤ 5.0 | 呼吸刺激 |

> ⚠️ EN 50618 对光伏电缆的毒性要求非常严格，HCN ≤ 5 mg/g，CO ≤ 5 mg/g。

测试设备

管式炉（800°C） → 燃烧气体 → 稀释/采样系统
→ FTIR光谱仪 / GC-MS / 电化学传感器阵列
→ 定量分析各有毒气体浓度




五、烟密度测试（Smoke Density）

IEC 61034-1/2

| 项目 | 要求 |
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| 光源 | 钨灯（可见光） |
| 样品尺寸 | 1m × 1m（1.5mm厚）或电缆段 |
| 光透率 | Ds ≥ 60%（无卤）或 Ds ≥ 40%（低卤） |
| 判定 | 烟雾浓度越低 → 光透过率越高 |



六、光伏电缆典型测试要求汇总（EN 50618）

| 测试项目 | 光伏电缆（H1Z2Z2-K / EN 50618）典型要求 |
|||
| 卤酸气体释放 | ≤ 0.5 mg/g（无卤） |
| pH值 | ≥ 4.3 |
| 电导率 | ≤ 10 μS/mm |
| CO 毒性 | ≤ 5.0 mg/g |
| HCN 毒性 | ≤ 5.0 mg/g |
| SO₂ 毒性 | ≤ 1.0 mg/g |
| 烟密度 Ds | ≥ 60% |
| 燃烧特性 | IEC 60332-3 合格 |
| 阻燃性能 | IEC 60332-1/2 合格 |



七、测试流程图


┌─────────────────────────────────────────────┐
│ 光伏电缆样品制备（取1g精确称量） │
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┌─────────────────────────────────────────────┐
│ 管式炉高温燃烧（800°C, 空气/氧气氛围） │
└──────────────────┬──────────────────────────┘
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┌──────────┴──────────┐
▼ ▼
┌──────────────┐ ┌──────────────┐
│ 水吸收 + 滴定 │ │ 气体采样分析 │
│ (IEC 60754-1) │ │ (FTIR/GC) │
│ 卤酸总量测定 │ │ 有毒气体定量 │
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│ │
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┌──────────────┐ ┌──────────────┐
│ pH/电导率测定 │ │ CO, HCN, │
│ (IEC 60754-2) │ │ SO₂, HF等 │
└──────────────┘ └──────────────┘
│ │
└──────────┬──────────┘
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┌─────────────────────┐
│ 综合判定（符合标准） │
│ EN 50618 / TÜV等 │
└─────────────────────┘




八、关键注意事项

| 序号 | 注意事项 |
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| 1 | 样品需充分干燥，避免水分影响结果 |
| 2 | 管式炉温度必须稳定在 800°C±25°C |
| 3 | 吸收液需使用去离子水（电导率 ≤ 1 μS/cm） |
| 4 | 有毒气体测试需使用校准过的FTIR或专用传感器 |
| 5 | 光伏电缆的绝缘材料通常为 XLPE（交联聚乙烯） 或 EPR，需确认材料本身是否无卤 |
| 6 | EN 50618 是光伏电缆最常引用的标准，TÜV 2 PfG 1169 是认证依据 |
| 7 | 不同认证机构（TÜV Rheinland, UL, Intertek）可能有细微差异 |



九、常见电缆材料的典型表现

| 材料 | 卤酸释放 | 毒性 | 烟密度 | 是否满足光伏要求 |
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| XLPE（交联聚乙烯） | 极低 | 低 | 中等 | ✅ 通常满足 |
| EPR（乙丙橡胶） | 低 | 低 | 中等 | ✅ 通常满足 |
| PVC（聚氯乙烯） | 高（含Cl） | 中等 | 高 | ❌ 不满足 |
| LSOH（低烟无卤） | ≤0.5 | ≤5 | ≥60% | ✅ 满足 |
| 硅胶橡胶 | 低 | 低 | 中等 | ✅ 满足 |



如需针对某个具体标准（如 EN 50618 或 TÜV 2 PfG 1169）的详细测试报告模板或实验室操作SOP，请告知，我可以进一步提供。