GB/T 11021电气绝缘耐热性测试：实验室里的“温度安全标尺”

在电力设备、电子电器及轨道交通等领域，电气绝缘材料的耐热性能直接决定设备的长期运行安全与寿命。GB/T 11021-2021《电气绝缘 耐热性和表示方法》（替代2009版）作为国内电气绝缘领域核心标准，系统规范了绝缘材料、零件及组件的耐热性分级、试验方法与结果表示，为实验室精准评估材料“温度耐受极限”提供了标准化工具。本文从技术视角解析该标准的核心要点与实验室应用。

一、标准核心：耐热性分级的科学逻辑

GB/T 11021的核心目标是通过量化试验，将绝缘材料的耐热能力划分为可比较的等级（如Y、A、E、B、F、H、C等），并明确其在实际应用中的温度限值。其技术逻辑基于两大关键概念：

1.温度指数（Temperature Index, TI）：材料在标准试验条件下（如121℃/168h热老化），性能保留率达到规定阈值（如机械强度≥60%、体积电阻率≥101?Ω·cm）的最高温度，反映材料固有耐热能力；

2.相对温度指数（Relative Temperature Index, RTI）：考虑实际应用中电压、机械应力等非热因素的修正指数，更贴近设备运行场景（如电机绕组需同时承受电场与热应力）。

标准将耐热等级从低到高划分为Y（≤90℃）、A（≤105℃）、E（≤120℃）、B（≤130℃）、F（≤155℃）、H（≤180℃）、C（＞180℃），覆盖了从普通家用设备到高压电力器件的全场景需求。

二、实验室测试：从试样到分级的精准实施

1. 试样制备与状态要求

试样需与实际使用的绝缘材料/零件完全一致（如漆包线的线径、薄膜的厚度），并满足：

尺寸规范：如热老化试样尺寸通常为25mm×150mm（薄膜）或φ2mm×100mm（漆包线）；

数量要求：每组试验至少5个平行样，确保数据统计有效性；

预处理：测试前需在标准环境（23℃/50%RH）中放置48h，消除温湿度对初始性能的影响。

2. 关键试验项目与设备

GB/T 11021要求的测试包括热老化试验（核心）、温度循环试验（模拟冷热交变）及性能评价（如机械、电气、热性能），具体如下：

试验项目

设备要求

试验条件

热老化试验

   恒温老化箱（温度均匀性±2℃，精度±1℃）

    按等级设定温度（如F级155℃），持续168h~1000h

    温度循环试验

    高低温循环箱（温度波动±1℃，转换时间≤5min）

    -40℃→125℃循环500次（模拟极端环境）

    性能评价

    万能材料试验机（测拉伸强度）、介电强度测试仪（测击穿电压）、密度计（测体积电阻率）

    老化后性能保留率≥初始值的60%（如拉伸强度保留率≥60%判定为合格）

    3. 数据处理与分级判定

实验室需通过以下步骤确定材料的耐热等级：

1.

老化曲线绘制：记录不同温度下试样的性能随时间变化曲线（如拉伸强度-时间曲线）；

2.

TI/RTI计算：找到性能保留率为60%时的最高温度（TI），或结合实际应力修正得到RTI；

3.

等级匹配：对照标准表（如GB/T 11021-2021表1）确定材料所属等级（如RTI=155℃对应F级）。

三、工程价值：从测试到设备安全的闭环

GB/T 11021的测试结果直接服务于电气设备的全生命周期管理：

材料选型：某电机厂选用漆包线时，通过测试确认其RTI=155℃（F级），匹配电机最高运行温度（150℃），避免因过热导致绝缘失效；

寿命预测：基于TI值（如H级180℃），结合Arrhenius模型可外推设备在120℃环境下的寿命（如20年）；

合规认证：通过GB/T 11021测试是电气产品获得3C认证、IEC认证的必要条件（如变压器绝缘纸需满足B级要求）。

结语

GB/T 11021是实验室评估电气绝缘材料“温度耐受能力”的核心技术依据，其通过标准化分级与试验方法，为设备设计、材料选型及安全运行提供了“温度标尺”。实验室需严格遵循标准要求（如试样制备、设备校准、数据处理），确保测试结果的准确性与可比性，助力电气行业向“高安全、长寿命、低维护”方向发展。