2024质子交换膜燃料电池备用电源系统安全

质子交换膜燃料电池备用电源系统安全II目次范围 1规范性引用文件 2术语和定义 3安全要求 4通用安全 4物理环境与运行条件 5机械 64.4电气 104.5控制系统与保护部件 11型式试验 135.1通则 13物理环境与运行条件要求型式试验 13机械要求型式试验 15电气要求型式试验 18控制与保护部件要求型式试验 19附录A（资料性）本文件中涉及的重要危险、危险情况及事件 20附录B（资料性）型式试验 22PAGEPAGE2质子交换膜燃料电池备用电源系统安全范围本标准规定了质子交换膜燃料电池备用电源系统相关的术语和定义、安全要求和保护性措施、型式试验方面的内容。本文件适用于质子交换膜燃料电池备用电源系统（以下简称C备用电源系统，并同时满足以下条件：——额定电输出功率小于等于10kW的PEMFC备用电源系统；——交流电或直流电的PEMFC备用电源系统；——使用氢气作为燃料的PEMFC备用电源系统；——不做常备电源且持续工作时间不超过72小时的PEMFC备用电源系统；——额定功率为10kW以上的PEMFC备用电源系统可参考本标准。适用于本标准的PEMFC备用电源系统应构成一个完整的系统。为实现设定的功能，该系统应由下列部分或全部的部件组成：——燃料储存及供应系统：用于储存PEMFC备用电源系统所用燃料及为PEMFC备用电源系统提供燃料的系统；——空气供应系统：用于计量、调节、处理并对PEMFC备用电源系统所需空气进行加压及输送的系统；——热管理系统：为保持PEMFC备用电源系统内部的热稳定而提供冷却、散热功能，和／或加热功能的系统；——冷却液处理系统（可选）：对回收或添加的冷却液进行处理，以供PEMFC备用电源系统使用的系统；——电输出调节系统：控制或转换所产生的电能，可在制造商设计范围内满足用电需求的系统，如包括变压器、逆变器，变流器等；——自动控制系统：由传感器、执行器、阀门、开关、逻辑组件和控制器等组成，用于将PEMFC备用电源系统参数维持在制造商设定的范围内而无需人工进行干预的系统；——通风系统：通过强制或者自然通风的方法实现PEMFC备用电源系统的机柜内外空气交换的系统；——燃料电池模块：由一个或多个燃料电池堆和其他主要及适当的附加部件的集成体，通过电化学反应将化学能转化为电能和热能的装置。——辅助储能装置（可选）：系统内部所带的可充、放电的，用于帮助或补充燃料电池模块向内部或外部负载供电的储能装置，如电池，双电层电容器（超级电容）。本文件适用于设备周围环境无危险（未划分类别）区域中商用、工业用和家用的PEMFC备用电源系统。本文件不涉及安装场地的安全要求。本文件仅考虑可能对PEMFC备用电源系统之外的人身、物体或环境造成伤害的危险情况，提出针对此类危险情况的安全规定要求，不包括可能对PEMFC备用电源系统自身造成损害时采取的安全措施。本部分中的必备条件并非旨在限制创新。当采用与本部分不同的材料、设计或制造时，它们应与本文件规定的安全和性能等同或水平相当。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T150.1-2011压力容器第1部分：通用要求GB/T2423.5-2019环境试验第2部分试验方法试验Ea和导则冲击GB/T2423.56-2023环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动和导则GB/T3512-2014硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验GB/T3836.1-2021爆炸性环境第1部分：设备通用要求GB/T3836.5-20215部分：由正压外壳“p”保护的设备GB3836.14-2014144208-2017外壳防护等级（IP代码）GB4962-2008氢气使用安全技术规程GB/T5169（所有部分）电工电子产品着火危险试验GB/T5563-2013橡胶和塑料软管及软管组合件静液压试验方法GB/T7826-2012系统可靠性分析技术失效模式和影响分析（FMEA）程序、GB/T8163-2018输送流体用无缝钢管GB/T12459-2005钢制对焊无缝管件GB/T14383-2021锻制承插焊和螺纹管件GB14536.1-2022家用和类似用途电自动控制器第1部分：通用要求GB/T14536.19-2017家用和类似用途电自动控制器电动燃气阀的特殊要求，包括机械要求GB/T14976-2012流体输送用不锈钢无缝钢管GB/T15329-2019橡胶软管及软管组合件油基或水基流体适用的织物增强液压型规范GB/T16895.3-2017低压电气装置第5-54部分：电气设备的选择和安装接地配置和保护导体GB/T17799.1-2017GB/T17799.2-20232部分:工业环境中的抗扰度标准GB17799.3-20233部分：居住环境中设备的发射GB17799.4-2022电磁兼容通用标准第4部分:工业环境中的发射GB17799.8-2023电磁兼容通用标准第8部分：商用和轻工业场所专业设备的发射GB18218-2018危险化学品重大危险源辨识GB18384-2020电动汽车安全要求GB/T18991-2003冷热水系统用热塑性塑料管材和管件GB/T20042.1-2017质子交换膜燃料电池第1部分：术语GB/T20801（所有部分）压力管道规范工业管道GB/T20972.1-20071部分：选择抗裂纹材料的一般原则GB/T24549-2020燃料电池电动汽车安全要求GB/T27748.1-2017固定式燃料电池发电系统第1部分：安全GB/T28816-2020燃料电池术语GB/T29729-2022氢系统安全的基本要求GB29743.3-2024机动车冷却液第3部分：燃料电池汽车冷却液GB/T33292-2016燃料电池备用电源用金属氢化物储氢系统GB/T34583-2017加氢站用储氢装置安全技术要求GB/T34662-2017电气设备可接触热表明的温度指南GB/T41134.1-2021电驱动工业车辆用燃料电池发电系统第1部分：安全GB50058-2014爆炸危险环境电力装置设计规范IEC60204-1:2016/AMD1:2021机械安全-机械电气设备第1部分：通用要求(Safetyofmachinery-Electricalequipmentofmachines-Part1:Generalrequirements)IEC60335-1:2020家用和类似用途电器-安全第1部分：通用要求(Householdandsimilarelectricalappliances-Safety-Part1:Generalrequirements)IEC60950-1:2005信息技术设备-安全第1部分：通用要求(Informationtechnologyequipment-Safety-Part1:Generalrequirements)IEC61010-1:2017测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分：通用要求(Safetyrequirementsforelectricalequipmentformeasurement,control,andlaboratoryuse-Part1:Generalrequirements)IEC61779-66部分：可燃性气体检测和测量设备的选择.安装、使用和维护导则（ElectricalapparatusforthedetectionandmeasurementofflammablegasesPart6：Guidefortheselection，installation。useandmaintenanceofapparatusforthedetectionandmeasurementofflammablegases）IEC62040-1:2021不间断电源系统（UPS）第1部分：安全要求（Uninterruptiblepowersystems（UPS）-Part1：Safetyrequirements）术语和定义GB/T20042.1-2017及GB/T28816-2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1备用电源系统backuppowersystem除安全因素考虑外，在正常供电中断情况下可用于维持电气装置或其部分功能的电源系统。注：典型的PEMFC备用电源系统边界示意图见图1。PAGEPAGE10图1PEMFC备用电源系统边界示意图[来源：IEC60050-826:2022，定义826-10-07]3.2最高温度highesttemperature在正常运行条件下材料、部件、模块或装备能够安全稳定地运行并达到预期性能的最高温度。3.3热稳定状态thermalsteadystate温度维持相对恒定的状态。注：可用15min之内温度变化不超过3K和不超过运行时绝对温度（K）的1%来判断。[来源：GB/T20042.1-2017，定义5.2.4]3.4机柜cabinet安装燃料电池模块及其辅助器件的装置。3.5联锁interlock监测规定条件满足与否并保证相关控制装置执行相互关联的安全动作的控制方式。[来源：GB/T20042.1-2017，定义5.1.31]安全要求通用安全PEMFCGB/T29729-20226部分所提及的危险因素，以及在正常或非正常使用过程中可能遇到的各种故障和/GB/T7826-2012进行相应的风险评估以及可靠性分析，并采取相应的处理措施加以避免。对无法避免的安全风险，应提供安全提示标识和处理说明，以及声、光等警示以及自动和/或手动处理措施。PEMFC备用电源系统的可接触部件不得具有可能造成人身伤害的尖利的边、角和粗糙表面；若无法避免，则制造商应设置相关的警示标识。PEMFC备用电源系统的各个部件及其连接件在正常使用过程中，应能避免可能导致危害其安全性能的失稳、变形、断裂或磨损。PEMFC备用电源系统温度较高的部件而带来的危害。与出口处进行标识。物理环境与运行条件通则设计和制造PEMFC备用电源系统及其保护性装置时应使其能够在制造商规定的物理环境和运行条件下达到设定的功能。环境条件制造商应规定PEMFC备用电源系统运行的环境条件，应包括以下因素：——PEMFC备用电源系统能够正常运行的空气温度、湿度及海拔高度等范围；——PEMFC备用电源系统是否可被安置在地震区及震区的烈度等级；——PEMFC备用电源系统能够正常运行的风力等级范围；——室内或室外使用。电能输入制造商应规定用于PEMFC备用电源系统的电能输入条件。燃料输入制造商应规定用于PEMFC备用电源系统的燃料纯度、压力范围和输入方式。冷却液输入制造商应规定用于PEMFC备用电源系统的冷却液种类，并对冷却液的电导安全、散热、防冻及缓蚀保护等方面提出相关要求。防护等级制造商应规定满足室内外安装条件下的PEMFC备用电源系统防护等级要求，并按照5.2.1的规定进行试验且符合制造商声称的防护等级。试验过程中应保证PEMFC备用电源系统启动和操作正常，同时不可有损坏或部件功能故障导致的危险情况发生，并能在额定功率下持续运行10min。完成防护等级试验后，PEMFC备用电源系统的任何部件不应有损坏或故障，也不应出现水在PEMFC备用电源系统任何部件中的有害聚集。试验不应导致水进入最低带电部分上方的电器盒中或者湿润带电部分，复测绝缘电阻应满足4.4.2的规定。环境适应性制造商应考虑PEMFC备用电源系统在物理环境中出现污染物（例如粉尘、盐类、烟气和腐蚀性气体）的适应性。PEMFC5.2.2的规定进行试验且符合制造商PEMFC备用电源系统启动和操作正常，同时不可有损坏或部件功能故障导致的危险情况发生。振动、碰撞与冲击PEMFC备用电源系统应具备一定的抗振动、碰撞与冲击能力，保证正常使用、运输或储存过程中PEMFC备用电源系统的正常使用，不会导致氢气泄漏、燃烧爆炸等危险情况发生。可通过安装防振动设施来避免振动和冲击产生的不良影响（包括由机器本身及辅助设备所产生的、以及由物理环境产生的振动和冲击。上述不良影响不包括地震冲击造成的影响；若制造商认为其产品适于在地震区使用，应单独说明。PEMFC备用电源系统应按照5.2.4的规定分别进行振动、碰撞与冲击试验，每项试验结束后PEMFC备用电源系统均应无异常并能在额定功率下持续运行10min。装卸、运输和贮存PEMFC备用电源系统的设计应能够承受或采取适当的预防措施后能承受-40℃~55℃的运输和贮存温度，制造商也可规定替代的温度范围。PEMFC备用电源系统及其部件应能够被安全装卸和运输。必需时，制造商应说明PEMFC备用电源系统装卸、运输和贮存的专门方法。燃料储存PEMFC备用电源系统的燃料储存装置储存压力不得超过100MPa，燃料储存量应不超过GB18218-2018中表1规定的临界量值。通风拟安装于室内使用的PEMFC备用电源系统其运行环境应具备良好的通风条件，且应符合GB/T29729-2022中7.3.2.4的有关规定。机械通则PEMFC备用电源系统在设计和制造阶段应满足以下要求：——PEMFC备用电源系统的各种部件及其连接件在正常使用过程中应能避免可能导致危害其安全性能的失稳、变形、断裂或磨损；——在符合PEMFC备用电源系统用途的前提下，PEMFC备用电源系统的可接触部件不得具有可能造成人身伤害的锋利或尖利的边、角和粗糙表面；——在设计、制造的PEMFC备用电源系统或其部件上有可供操作人员活动、站立的位置时，应防止操作人员在上述部件上滑倒、绊倒或跌落；——PEMFC备用电源系统及其组件、配件在设计制造时应充分考虑稳定性，以便在预定的运行条件下（必要时还应考虑天气条件）使用时不会发生翻倒、坠落或意外移动的风险。除此以外，PEMFC备用电源系统使用说明书中应规定固定上述部件的适当措施；——PEMFC备用电源系统的活动部件在设计、制造和布置时应避免在使用时出现危险，无法避免时，应使用防护罩或保护装置防止所有可能导致的碰撞事故发生；——在设计、制造和/或装配PEMFC备用电源系统时，应避免由于运行或维护PEMFC备用电源系统的过程中释放的气体、液体、粉尘或蒸汽造成的各种风险；——置于PEMFC备用电源系统内的部件和材料的最高温度不得超过其安全运行的最高温度值。材料选择PEMFC备用电源系统在设计和制造阶段进行材料选择时，应满足以下要求：——当已知所使用的材料在某些条件下会发生危险时，制造商应采取各种防范措施，并向用户提供必要的信息，以最大程度地减小危及人身安全与健康的风险；——充分考虑材料可能出现的腐蚀、磨损、侵蚀等情况，并且应选择具有阻燃性（见GB/T5169所有部分）及环境友好的材料；——与氢直接接触的金属材料应符合GB/T29729-2022中7.2.2.2的相关规定；——与氢直接接触的非金属材料应符合GB/T29729-2022中7.2.2.3的相关规定；——金属管路和金属连接件应符合GB/T8163-2018、GB/T12459-2005、GB/T14383-2021、GB/T14976-2012、GB/T20972.1-2007中的规定；——非金属管道和相关配件应符合GB/T5563-2013、GB/T15329-2019、GB/T18991-2003、GB/T20801（所有部分）中的规定；——硫化橡胶和热塑性橡胶部件应按GB/T3512-2014的规定进行热空气加速老化试验和耐热试验（老化时间不低于96h），确保试验后的性能（弹性、拉伸强度等）仍能满足发电系统在预期寿命内安全使用；——隔热材料应符合GB/T27748.1-2017中4.14的相关规定。压力容器PEMFC备用电源系统所使用的压力容器应符合国家和地方相关压力设备规范与标准的规定：——氢压力容器应符合GB/T150.1-2011、GB/T41134.1-2021中4.2.3以及GB/T29729-2022中7.2.3.1~7.2.3.4的相关规定。阀门关断阀PEMFC备用电源系统的关断阀应符合以下要求：——除空气供应系统外的所有传输流体的设备和系统，根据设计需要配备关断阀，以便在关闭、试验、维护、失常或紧急情况下使用；——关断阀应根据阀门的工作压力、温度和流体特征进行分级；——安装在关断阀上的调节器应具有耐热性，可以承受从阀体传导来的热量；——电子式、液压式或气动式操作的各种类型的关断阀，应能在驱动能量消失时转换到对系统安全的状态。燃料供应阀PEMFC备用电源系统的燃料供应阀应符合以下要求：——向PEMFC备用电源供应所用燃料，既具有操作阀的功能，又具有安全关断阀的功能；——电气操作的燃料供应阀应符合GB14536.19-2017的规定。泄压阀PEMFC备用电源系统的泄压阀应符合以下要求：——当储存和传输流体的压力高于泄压阀的排放压力后，流体从泄压阀排出；——当储存和传输流体压力低于泄压阀排放压力，该泄压阀处于关闭状态，流体不能从该阀流出；——当容器或管路中可能产生高于其所能承受的压力时，需要安装泄压阀；——通过泄压阀排出的燃料，需通过专用排放管路或废气排放系统将释放的气体排放到外界。管道系统管道及其相关接头与配件在设计和制造时应具有足够的强度以保证正常工作并防止意外泄漏。氢气排放管道PEMFC备用电源系统应配置氢气排放管并符合GB4962-2008中第8章的相关规定。废气排放系统PEMFC备用电源系统应配备能将尾气从系统内部传送到外界的排放装置。制造商应设计和制造符合PEMFC备用电源系统安全运行的排气管道，若应用场景存在延长或增加排气管道的特殊需求则应在产品技术说明书中提供设计和制造排气管道的说明。排气管道均应满足下列要求：——材料应符合4.3.2的要求。排放系统应采用抗冷凝物腐蚀的材料制作。非金属材料应鉴定其耐温、强度和抗冷凝物反应的性能；——排气管道应具有适当的支撑并配备防雨盖或其他不限制或不阻碍气体从排气管道排出的部件；——排气管道应配置防止生物滞留管道内影响排气的装置；——排气管道末端应置于室外安全地区，远离用户区、点火源、进风口、楼宇通道和屋檐；——除出口外PEMFC备用电源系统的排气系统应密封，不得有泄漏；——制造排气系统所用材料的耐受温度应高于输送废气的最高温度；——废气排放系统出口的氢气浓度应满足任意连续3s内的平均体积浓度不超过4%且瞬时氢气体积浓度不超过8%。机柜PEMFC备用电源系统的机柜应符合以下要求：——PEMFC备用电源系统机柜应具有足够的强度、刚性、耐用性、耐腐蚀性及其他物理性能，以确保在存储、运输、安装及最终使用地区的工作环境条件下，支撑和保护所有PEMFC备用电源系统部件和管路；——拟用于室外环境的PEMFC备用电源系统，应需满足室外安装条件下防护等级要求，并应保证启动和操作正常，同时不可有损坏或部件功能故障导致的危险情况发生；——根据预期应用，通风口的设计应确保在正常运行情况下不会被尘埃、冰雪、植物或其它杂物堵塞；——用于制造PEMFC备用电源系统机柜的所有部件，包括接头、排气口和柜门垫片，应能承受在整个PEMFC备用电源系统使用寿命中可预见的物理、化学和热状态的影响；——若工作人员能够完全进入机柜，则该机柜应视为受限空间且应在产品技术说明书内提供明确说明。注：物理条件同时符合以下条件的称之为受限空间：表面及部件温度PEMFC旋钮外表面而导致的风险或伤害。若PEMFC备用电源系统外壳、操作杆、旋钮、把手或类似部件外表面可以被未配备个人防护装备的用户接触，则制造商应根据表1对上述部件外表面的温度进行限制或安装防护罩或保护装置以避免可能因触及上述外表面而导致事故风险。表1 允许的最大表面温度值部件温度值/℃外壳（正常使用中的操作杆除外）——金属材质50——陶瓷材料65——铸膜材料（塑料）、橡胶70在正常使用过程中仅短时间（≤10s）握住的操作杆、旋钮、把手和类似部件的外表面——金属材质50——陶瓷材料65——铸膜材料（塑料）、橡胶或木质材料70注：表中的温度值是基于环境温度为25℃所测得的温度值与PEMFC备用电源系统相邻的墙壁、地板和天花板的温度不得超过环境温度50℃以上防火防爆燃料储存及供应系统的防火防爆燃料储存及供应系统应采取以下措施进行防火防爆：——燃料储存及供应系统的设计要求如下：燃料储存及供应系统要与外界有空气交换，以避免氢气在燃料储存及供应系统内聚集；燃料储存及供应系统内因安全需要使用的泄压装置的排出口应位于室外安全区，远离点火源和室内进风口。泄压装置的排出口的设计应符合4.3.5.1的相关规定，应确保在正常运行情况下不会被尘埃、冰雪、植物或其他杂物堵塞。——燃料储存及供应系统内部属于危险区域等级为1级和2级的区域，在此区域内制造商应通过以下措施确保消除点火源：区域内所安装的电气设备应符合GB/T3836.1-2021、GB/T3836.5-2021与GB3836.14-2014的相关规定；通过搭接、接地及选择适当的材料等方式消除静电；燃料储存及供应系统内应设置氢气和火焰等检测报警装置。——可通过选用具有足够导电性的管道材料消除静电电荷的积聚，或将气流速度限制在静电电荷难以积聚的数值以下；——当非金属管道壁内的金属导线或壁外的辫线和与其相连的导体断开时，可能会增加静电电荷放电的几率。此类导体应采用主动式的机械固定方式。机柜氢气浓度控制PEMFC备用电源系统通过下列方式保证机柜内氢气浓度低于10%LFL：——在机柜的最高位置与出风口位置安装氢气浓度传感器，实时监测机柜内氢气浓度值；——当氢气浓度高于5%LFL时，设备要有声、光报警，同时启动通风设备将机柜内的气体进行稀释保证氢气浓度值低于5%LFL；——氢气浓度高于10%LFL时，应自动停止燃料电池备用电源系统的运行，且切断氢气供应。电气通则电气系统的设计和结构，以及使用的电气和电子设备，包括电动机及其附件，应符合相应的电气产品的标准，如：——IEC60335-1（如：家用/商用和轻工业）；——IEC60204-1（如：大型工业）；——IEC60950-1（如：电信）；——IEC62040-1（如：不间断电源）。制造商应在技术规范中给出设备适合的应用领域。绝缘电阻PEMFC备用电源系统的绝缘电阻应符合GB18384-2020中5.1.4.1的相关规定。接地保护若PEMFC备用电源系统内部存在工作电压为B级电压（电压≥60VDC或30VAC）的部件，系统应具有工作地和保护地，且应有明显的标志。接地端子的螺栓和接地线应有足够截面，接地螺栓最小直径应符合GB/T16895.3-2017中542.3的相关规定，接地导线截面积应符合GB755-2019的相关规定。静电放电PEMFC备用电源系统静电放电要求应符合GB/T41134.1-2021中4.10的相关规定。人员触电防护PEMFC备用电源系统人员触电防护要求应符合GB18384-2020中5.1.1～5.1.4的相关规定。电磁兼容性PEMFC备用电源系统不得在其周围产生超过规定水平的电磁干扰，除此以外，PEMFC备用电源系统电气设备应对电磁干扰具有足够的抵抗能力以便在其工作环境中正常运行。——拟应用于居住环境中的PEMFC备用电源系统的电磁兼容性应符合GB/T17799.1-2017与GB17799.3-2023的相应规定。——拟应用于商业和轻工业环境中的PEMFC备用电源系统的电磁兼容性应符合GB/T17799.1-2017与GB17799.8-2023中的相应规定。——拟应用于工业环境中的PEMFC备用电源系统的电磁兼容性应符合GB/T17799.2-2023与GB17799.4-2022中的相应规定。辅助储能装置（可选）电池PEMFC备用电源系统中的电池应符合GB/T41134.1-2021中4.13.9.1的相关规定。双电层电容器（超级电容器）PEMFC备用电源系统中的双电层电容器（超级电容器）应符合GB/T41134.1-2021中4.13.9.2的相关规定。控制系统与保护部件通则PEMFC备用电源系统在设计时应确保系统部件的单一故障不会升级为危险情况。控制系统一般要求设计和制造PEMFC备用电源系统的自动化电气和电子控制装置时，应满足4.1.1中规定的安全与可靠性分析的要求。民用、商用和轻工业用PEMPC备用电源系统应符合GB14536.1中的要求。手动装置应有明确标识，且其设计样式可防止意外调节、启动与关闭。启动仅当所有防护装置均已到位且起作用时，PEMFC备用电源系统才能启动。可采用适当的联锁装置，以保证正确的顺序启动。关机根据4.1.1中规定的可靠性分析和PEMFC备用电源系统的功能性要求，PEMFC备用电源系统应提供以下关机功能：PEMPCPEMPC备用电源系统会PEMFC备用电源系统的运行并同时自动切断氢气的供给；——正常关机：PEMFCPEMFC备用电源系统的运行，关机后系统返回至待机状态并同时自动切断氢气的供给；——非正常关机：PEMFC备用电源系统处于非正常运行状态时，通过开启控制设备而终止PEMFC备用电源系统的运行。紧急关机PEMFC备用电源系统控制系统功能的一部分，为了避免实际的或迫近的危险（该危险无法被控制装置消除，应具备下列功能：——在不产生新的危险情况下阻止危险发生；——在必要情况下，触发或允许触发某些防护措施；——不论燃料电池处于何种运行模式，紧急开关启动后，紧急关机具有第一运行权；——在紧急开关没有复位的情况下系统不能重新启动；——紧急开关的复位不得导致任何危险情况的发生。若根据4.1.1中的安全和可靠性要求采用手动紧急关机装置，则其应配备清晰可见、易于辨别并能迅速接触的诸如按钮等控制部件。控制系统发生故障时应具备下列功能：——在关机按钮启动后，PEMFC备用电源系统应能实现关机；——关机按钮不得受到妨碍；——保护装置应保持完整的效力；——PEMFC备用电源系统不应发生意外重启。正常关机在正常运行情况下能够自动或手动安全关机。关机后PEMFC备用电源系统返回至待机状态。非正常关机在不会立即带来危险的非正常状态下能够自动关机。非正常关机后PEMFC备用电源系统返回至故障待机状态并不能自动重新启动。遥控系统PEMFCPEMPC备用电源系统与遥控信号断开，以便就地操作人员对系统进行检查或维护。遥控系统应满足：——可远程实现PEMFC备用电源系统正常开关机；——仅当遥控不会导致不安全状况时，方能在PEMFC备用电源系统上使用；——不得优先于就地设置的各种保护性安全控制措施。保护性部件为保证PEMFC备用电源系统能够正常运行，应安装恰当的保护设备与组件，并应满足以下条款：——保护设备与组件应由以下部件构成：保护装置；在合适的位置有足够的监控设备诸如指示器和/或报警器等，它们能够自动或手动操作，以保持PEMFC备用电源系统在允许限度内运行。——保护装置应符合：PEMFC备用电源系统在非工作状态下的设备安全状态检测与故障处理要求；其设计和安装应可靠、适用，安装地点应满足维护和试验要求；保护功能应独立于其他可能具有的各种功能。——应提供诸如安全阀等限压装置。——涉及安全的气体传感器应根据IEC61779-6规定进行选择、安装、校对、使用和维护。——其他控制和设定装置应做出明确标识并详细说明预防错误操作的方法，其设计应能阻止意外操作发生。在压力容器，高压气瓶等重型设备工作位置，需安装有防倒链、防护栏等机械结构。型式试验通则型式试验用来检测设计是否符合本标准的安全要求，检测的样本应该是PEMFC备用电源系统的商业化产品。每个新设计都应根据其额定功率等级进行型式试验（见附表.1。已经提前检测过的、构成本系统的部件在其额定或规定要求范围内使用时不需要重新进行试验。试验燃料为：制造商指定纯度的燃料。试验参考环境条件为：——温度：25±5℃；——湿度：45%～75%RH；——大气压力：86kPa～106kPa。试验中工作参数的最大不确定度应符合GB/T27748.1-2017中5.1.1的相关规定。物理环境与运行条件要求型式试验防护等级试验PEMFC备用电源系统的防护等级试验应按照GB/T4208-2017的相关规定进行，试验结果应符合4.2.6的要求。抗风试验PEMFC备用电源系统应按照GB/T27748.1-20175.13.1～5.13.4的相关规定进行抗风试验，试验结果应符合4.2.7的要求。强度试验一般要求任何压力等级不低于系统设计压力的被验证部件，应评估本节中的可适用的条款。气动强度试验当采用与运行或停机中预期的气体组分相关的适当气体或者蒸气（例如：运行气体、洁净干燥的空气或者制造商指定的惰性气体）进行测试时，进行该项试验的PEMFC备用电源系统的部件应不出现泄漏、破裂、断裂、变形或者其他可见的物理损坏。测试前，应确定PEMFC备用电源系统在正常运行条件下承受相同内部压力的气体输送部件。此类部件应构成一个独立的试验段，一起加压；必要情况下应可以通过便捷的方法将其与PEMFC备用电源系统的其他部分隔开，分别加压。试验段的入口应连接一个适当的加压系统，该系统应能以所要求的试验压力提供气体介质。所有功能部件均应处于打开状态，以便对试验段的所有部件施加所要求的试验压力。气体介质应逐渐进入试验段，逐渐达到不小于表2规定压力的稳定表压，直至压力稳定。该压力应至少保持10分钟，然后将压力降至设计压力，并检查系统。应依据表2确定是否通过。表2 最大强度试验要求a、d危险试验类型系统设计条件试验参数通过/失败标准易燃或有毒液压b所有压力1.5倍设计压力无泄漏、破裂、断裂、变形或者其他物理损坏气动c≥13kPa1.3倍设计压力无泄漏、破裂、断裂、变形或者其他物理损坏>3.5kPa但<13kPa（电堆为>5.5kPa但<13kPa）17kPa无泄漏、破裂、断裂、变形或者其他物理损坏≤3.5kPa（电堆为5.5kPa）5倍设计压力（电堆为3倍）无泄漏、破裂、断裂、变形或者其他物理损坏加压或加热气体（如空气或者窒息物）液压b≥100kPa或者≥300℃1.3倍设计压力无泄漏、破裂、断裂、变形或者其他物理损坏<100kPa和<300℃无要求无要求气动c≥100kPa或者≥300℃1.3倍设计压力无泄漏、破裂、断裂、变形或者其他物理损坏<100kPa和<300℃无要求无要求加压液体（如水）液压b≥1.1MPa或者≥120℃1.5倍设计压力无泄漏、破裂、断裂、变形或者其他物理损坏<1.1MPa和<120℃无要求无要求气动c≥1.1MPa或者≥120℃1.3倍设计压力无泄漏、破裂、断裂、变形或者其他物理损坏<1.1MPa和<120℃无要求无要求a在管道系统任何一点的测试压力应不超过任何非独立部件的最大许可测试压力，如容器、泵或阀门。所施加的压力应持续至少10min，之后可以降低至设计压力保持相同的时间，可以用于指导进行必要的泄漏检查。b假设部件的兼容性和认证机构的一致，可以用气动测试代替。c假设部件的兼容性和认证机构的一致，可以用液压测试代替。d设计压力是在任何操作模式下可能出现的最高压力，包括稳态和瞬态。液压强度试验PEMFC断裂、变形或者其他可见的物理损坏。进行测试的流体应为设计流体，如果制造商考虑使用设计流体进行测试不可行，则测试流体应为水。如果由于结冰或者水对管道系统有不利影响可能导致损坏，则可以使用其他合适的无毒的液体。如果液体是可燃的，则其闪点应不低于50℃，并且应考虑测试的环境。测试前，应确定PEMFC备用电源系统在正常运行条件下承受相同内部压力的液体输送部件。此类部件应构成一个独立的试验区，一起加压，必要情况下应可以通过便捷的方法将其与PEMFC备用电源系统的其他部分隔开，分别加压。试验段应充满液体介质并连接到一个合适的液压系统，包括能够保持所需试验压力的一个压力测量装置。应小心排空试验段的空气。210min2确定是否通过。振动、碰撞与冲击试验PEMFCGB/T2423.56-2023的相关规定进行，振动谱可根据制造GB/T2423.56-2023A2hPEMFC4.2.8的要求。PEMFCGB/T2423.5-2019的相关规定进行，分别对系统三个垂直GB/T2423.5-2019AA.2所列内容，试验期PEMFC4.2.8的要求。PEMFCGB/T2423.5-2019的相关规定进行，分别对系统三个垂直GB/T2423.5-2019AA.1所列内容，试验期PEMFC4.2.8的要求。机械要求型式试验泄漏试验机柜氢气泄漏试验在进入机柜的气体管路前安装一个能够测量泄漏率的、精度为2%且泄漏量不低于流量计满量程四分之一的流量测量装置，使所有相关部件处于开启位置，管路出口关闭，以在试验区段的所有部件1min5.2.3.22规定的易燃或有30min，然后读取流量测量装置上的数值，该数值为泄漏量。如果用氦气或氮气做试验气体，漏气速率应该按照公式（1）校正：qfuel=Rqtest (1)式中：qfuel——燃料气体泄漏速率，单位为标准毫升每秒或标准毫升每分钟（NmL/s或NmL/min）；qtest——试验气体泄漏速率，单位为标准毫升每秒或标准毫升每分钟（NmL/s或NmL/min）；R——修正系数，计算方法见公式（2）或公式（3）。式中：dtest——试验气体的比重；dfuel——燃料气体的比重。或者

R=dtestdfuel

12····················································(2)式中：μtest——试验气体的绝对黏度；μfuel——燃料气体的绝对黏度。

R=μtestμfuel (3)应采用公式（2）和公式（3）计算修正系数R，取较高值。可接受的泄漏率应为在自然通风的条件下不会导致机柜内的燃料浓度超过其燃烧下限（LFL）10%的泄漏率。若采用机械通风稀释泄漏燃料的浓度，则最大允许泄漏率可通过公式（4）确定：L=0.01×VR (4)式中：L——所有部件的最大允许泄漏率，单位为立方米每小时（m3/h）；V——最低通风量，单位为立方米每小时（m3/h）。应采用公式（2）和公式（3）计算修正系数R，取较高值。当使用低于100%的燃料气体时，最大允许泄漏率可通过公式（5）计算：L=0.01×VR×1C (5)式中：C——燃料气体的体积浓度（vol.%）。燃料储存及供应系统气体泄漏试验在燃料储存及供应系统气体进入机柜的接口处安装精度为0.5%的压力传感器和截止阀，关闭截止阀后打开氢气瓶阀门及管路上其他的阀门，系统达到额定工作压力并稳定1min后，记录压力传感器测得的压力。关闭氢气瓶阀门，24h后记录压力传感器测得的压力。按照公式（6）进行计算，每小时泄漏率小于0.5%为合格。L=1−P2T1Z1P1T2Z2 (1)式中：P1——测量开始时记录的压力；P2——测量结束时记录的压力；Z1——P1压力下的压缩因子；Z2——P2压力下的压缩因子；T1——记录P1时的环境温度；T2——记录P2时的环境温度。氢气的压缩因子按照公式（7）进行计算，如下所示：Z=0.0068P+0.9964 (2)式中：P——需要计算压缩因子的压力，单位为兆帕（MPa）。液体泄漏试验该试验方法是用来评价包括诸如液体燃料和液体冷却剂的泄漏情况。试验流体应为设计流体。若制造商认为利用设计流体进行试验不切实际，则可选择水或其他无毒液体作为试验液体，若该液体可燃，则其燃点不低于50℃，并应考虑试验环境。金属区：金属部件制成的试验区在任何一点的静水试验压力均应符合以下要求：不低于最高设计压力的1.1倍；当设计温度高于试验温度时，应根据以下式（8）计算最低试验压力，当STS大于6.5取6.5进行计算。PT=1.1PSTS (1)式中：PT——试验表压的最低压力；P——最高设计表压；ST——试验温度下，管子的许用应力；S——设计温度下，管子的许用应力。非金属区：由非金属部件制成的试验区在任何一点的静水试验压力应符合以下要求：不低于最高设计压力的1.1倍，且不得超过系统中最低承压部件的最大系统额定工作压力的1.1倍；当设计温度高于试验温度时，最低试验压力应根据公式（8）给出的计算方法进行计算。注1：如果在试验温度下，试验压力产生超出屈服强度的一个公称应力或者纵向应力，则应将该试验压力降至在高温下不超出屈服强度的最大压力。注2：在静水压试验之前，可在大于170kPa的表压下利用合适的试验流体进行一次初步试验，以找到主要的泄漏点。输送液体部件的所有外部表面应外露以方便泄漏检查。若某些部件看不见，则应采取措施将泄漏捕捉并追溯到一个可视点，若泄漏不能追溯，则应由制造商制定出其他泄漏检查方法。被测部分应充满液体介质并连接到一个合适的液压系统，包括能够保持所需试验压力的压力测量装置。如果实验介质为可燃，则在液体填充过程中应对试验区进行通风。应逐渐增加试验压力以达到所需要的表压。该压力应保持30min，必要时可以延长时间以完成泄漏检查，同时还应检查系统的所有外表面是否有任何泄漏迹象。不允许有液体泄漏，任何可见的渗漏证据均可作为产品不合格的依据。氢气排气口浓度试验PEMFC备用电源系统应根据制造商建议步骤进行启动并逐步加载到额定功率点后，在额定功率下至少持续运行10min，随后进入正常关机流程。测试过程中，在PEMFC备用电源系统的气体排放口中轴延长线10cm处安放氢气浓度检测仪，测量并记录整个启停及额定功率点运行中排放气体中的氢气浓度，测试结果应符合4.3.6的要求。表面及部件温度测量试验表面的温度测量及要求如下：PEMFC备用电源系统达到热稳定条件时，应使用红外温度测量装置对温度进行测量，测量的温度值应满足以下要求：PEMFC4.3.8规定的限值；4.3.9.1的规定；系统部件的最高温度不得超过部件的极限温度。墙壁、地面和天花板的温度。本试验仅适用于拟安装在易燃材料的表面上或其附近的PEMFC备用电源系统。PEMFCPEMFC备用电源系统和试验台与其后面墙壁、侧面墙壁、天花板（以及门面板）之间的距离。PEMPC备用电源系统应于额定功率输出状态下运行。在达到平衡温度后，应使用红外温度测量装置测量试验台的温度，以确认是否满足4.3.8的规定。排气温度试验当PEMFC备用电源系统装有通风系统时,该通风系统所输送的排放气体的最高温度不得超过构成该通风系统的材料可承受的温度。PEMFC备用电源系统应根据制造商建议步骤进行启动并逐步加载到额定功率点后，在额定功率下运行30min后，使用热电偶或者类似的装置测量排气口中轴延长线10cm处的温度，构成该通风系统的材料至少应能够承受的温度高于测得温度20℃