IEC 60216-12025 电绝缘材料 - 耐热性能 - 第1部分老化程序和试验结果评估标准立项发展报告

电绝缘材料——耐热性能——第1部分：老化程序和试验结果评估标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Electricalinsulatingmaterials-Thermalenduranceproperties-Part1:Ageingproceduresandevaluationoftestresults摘要随着电力工业、新能源装备及高端电气设备的迅猛发展，电绝缘材料的耐热性能已成为决定电气设备运行可靠性、使用寿命和安全裕度的关键因素。国际电工委员会（IEC）于2025年12月12日正式发布IEC60216-1:2025《电绝缘材料——耐热性能——第1部分：老化程序和试验结果评估》，该标准取代了原IEC60216-1:2013版本，作为电工技术领域绝缘材料耐热性能评价的核心基础标准，为全球电气制造行业提供了统一的热老化试验程序和试验结果评估方法。本报告对该标准的立项背景、技术演进历程、核心修订内容、关键试验方法及其行业应用价值进行了全面分析。报告指出，IEC60216-1:2025在保持原有热老化试验框架的基础上，引入了更加精确的统计评估方法，完善了长期热老化数据的处理流程，加强了与IEC60216系列其他部分（如IEC60216-2、IEC60216-3等）的协同性和一致性。标准的修订顺应了新材料、新工艺对耐热性能评价的更高要求，特别是在新能源汽车电机绝缘系统、风力发电机组、高压变频驱动电机等新兴应用领域，对绝缘材料长期耐热等级的精确评定提出了更加严苛的技术需求。本报告还详细介绍了主要起草单位在标准修订中的技术贡献，并对该标准在未来智能电网、可再生能源装备及高速轨道交通等领域的推广应用前景进行了展望。关键词：电绝缘材料；耐热性能；热老化；温度指数；相对温度指数；IEC60216；标准化Keywords:Electricalinsulatingmaterials;Thermalendurance;Thermalageing;Temperatureindex;Relativetemperatureindex;IEC60216;Standardization1引言1.1研究背景电绝缘材料是电气设备中不可或缺的功能材料，其核心功能在于隔离不同电位的导电部件，确保电流按照设计路径流动。在长期运行过程中，绝缘材料不可避免地承受电、热、机械、环境等多因子应力的综合作用，其中热应力是最普遍也是最具破坏性的因素之一。绝缘材料在高温下的长期老化会导致其机械强度下降、电气性能劣化，最终引发绝缘击穿，造成设备故障甚至安全事故。因此，准确评估电绝缘材料的耐热性能，确定其长期使用温度上限，对于电气设备的设计选型、寿命预测和运行维护具有极为重要的意义。自20世纪中期以来，国际电工委员会一直致力于建立统一的绝缘材料热老化试验和评定方法标准体系，IEC60216系列标准正是这一工作的核心成果。1.2标准立项必要性随着电气工程技术的高速发展，绝缘材料领域涌现出大量新型高性能材料，如耐高温聚酰亚胺薄膜、纳米改性环氧树脂体系、高性能芳纶纸复合材料等。这些新材料在配方设计、工艺路线和服役环境方面与传统的绝缘材料存在显著差异，其热老化行为和寿命衰减规律也呈现出新的特征。此外，新能源汽车驱动电机、海上风电机组、高压变频调速系统等新兴应用场景对绝缘系统的耐热等级和寿命预测精度提出了更高要求。在此背景下，对IEC60216-1进行修订，完善热老化试验程序和试验结果评估方法，具有重要的现实意义和迫切的技术需求。本报告从技术内容和行业应用两个维度出发，围绕IEC60216-1:2025的立项背景、技术架构、核心修订内容和推广应用价值展开全面分析，以期为从事绝缘材料研究、检测认证和电气设备设计的专业技术人员提供系统性参考。2标准发展历程与立项背景2.1IEC60216系列标准体系概述IEC60216系列标准是国际电工委员会下设的TC112（电气绝缘材料与绝缘系统评定技术委员会）负责制定的关于电绝缘材料耐热性能评价的系列标准，其标准体系结构如表1所示。表1IEC60216系列标准体系构成|标准编号|标准名称|主要内容||-----------|----------|----------||IEC60216-1|老化程序和试验结果评估|总则性的老化试验方法、试验计划设计、结果统计评估||IEC60216-2|老化试验的推荐操作方法|烘箱类型、温度测量与控制、试样放置等具体操作要求||IEC60216-3|耐热性能数据表的应用|数据汇总和简化表达方法、长期热老化图表的绘制||IEC60216-4|热老化烘箱|烘箱的技术要求、温度均匀性和稳定性的验证方法||IEC60216-5|相对温度指数（RTI）的求取方法|基于对比试验的RTI确定程序||IEC60216-6|固定时间框架法求取相对温度指数|简化固定时间框架的RTI评估方法||IEC60216-7|由长期热老化数据求取热耐久性图|数据处理的标准化程序|其中，IEC60216-1作为该系列标准的基础和纲领性文件，规定了热老化试验的总体原则、试验程序设计、诊断试验的选择以及试验结果的统计评估方法，是整个IEC60216体系的技术基石。它不仅为绝缘材料制造商提供了统一的热老化性能测试依据，也为电气设备设计人员评估材料适用性提供了可靠的数据支撑。2.2标准历史沿革IEC60216-1标准的制定工作可追溯至20世纪60年代末期。早在1968年，IEC下属的TC15（电气绝缘材料技术委员会，后重组为TC112）即启动了绝缘材料耐热性能评价标准的编制工作，并于1974年首次发布了IEC60216-1的初版文件。此后，该标准经历了多次修订和技术升级。1987年，IEC发布了IEC60216-1的第二版，首次系统引入了统计学方法对热老化数据进行处理，确立了以阿伦尼乌斯（Arrhenius）方程为基础的寿命外推模型。1994年，该标准纳入长期热老化中试验结果正态分布的假设检验要求，进一步提高了数据评估的科学性和置信度。2001年，第三版发布，结构进行了较大调整，明确了热老化试验中三个基本要素（热暴露温度、时间、性能诊断指标）之间的关系。2013年发布的最新修订版本（第四版）整合了信息技术发展的成果，引入了计算机辅助数据处理和曲线拟合工具的推荐做法，并与ISO2578等国际标准保持了技术协调。2.3本次修订的驱动因素2025年版IEC60216-1的修订主要基于以下驱动力：（1）材料技术发展的需求。近年来，纳米电介质、耐高温聚合物基复合材料、环保型可降解绝缘材料等新型绝缘材料不断涌现，其热老化机理更为复杂，传统评估方法面临新的挑战。例如，纳米粒子对聚合物基体的界面效应使材料在热老化过程中的性能变化规律偏离经典阿伦尼乌斯模型，需要更加精细化的评价方法。（2）应用领域拓展的要求。新能源汽车、航空航天、深海探测等前沿领域对电气设备的功率密度和可靠性提出了极致要求，绝缘系统需要在更严苛的热环境中长时间可靠运行。这使得对绝缘材料热寿命评估的精度要求显著提升，传统的外推方法可能产生较大的不确定性。（3）统计方法的进步。数理统计学在寿命数据分析领域取得了长足进展，新的回归分析技术、置信区间估计方法以及异常值检验工具为完善热老化数据的统计评估提供了更强大的方法论基础。（4）国际协同的推进。IECTC112与ISO、IEEE等相关标准化组织之间需要保持技术规则的协调一致，避免不同标准体系之间的技术矛盾，降低国际贸易中的技术壁垒。3标准主要内容与技术分析3.1标准适用范围与基本框架IEC60216-1:2025规定了电绝缘材料热老化试验的通用程序，包括试验样品准备、热暴露条件选择、诊断性能指标的确定、试验截止条件的判定以及试验结果的统计评估方法。该标准适用于各类电绝缘材料，包括但不限于固体绝缘材料（热固性塑料、热塑性塑料、层压制品、薄膜材料）、浸渍漆和覆盖漆及其组合体系。标准的基本技术框架遵循“热暴露—性能检测—数据外推”的三段式结构：首先在选定的若干个高于材料预期使用温度的热暴露温度下进行加速老化试验；然后在设定时间间隔取出试样并测定其选定的诊断性能指标（如拉伸强度、击穿电压、质量损失等）；最后以阿伦尼乌斯方程为基本模型，对试验数据进行统计回归分析，外推得到材料在目标使用温度下的预期寿命，从而确定材料的温度指数（TI）或相对温度指数（RTI）。3.2核心修订内容与IEC60216-1:2013相比，2025年版在以下方面进行了重要修订和完善：3.2.1老化试验程序设计优化新版标准对热老化试验的温度点数选择、试验周期安排和试样数量确定提出了更加明确和精细化的要求。标准要求至少选择4个热暴露温度，且相邻温度之间的间隔不应大于20K，以确保外推结果的可靠性。同时，对最高试验温度和预期寿命终点的关系进行了更精确的限定，降低了外推不确定性。3.2.2统计分析方法的完善在试验结果评估方面，新版标准引入了更加严格的统计分析框架：-规定了诊断性能指标临界值（通常定义为初始值的50%）的确定程序，并对不同性能指标对应临界值的差异进行了说明；-完善了线性回归分析中的数据加权处理方法，对不同温度水平下的数据精度差异进行合理考量；-增加了对回归模型拟合优度的评价要求，明确了判定数据是否满足阿伦尼乌斯线性关系的定量判据；-对异常值的识别和处理提供了更加系统的准则，既避免异常数据对评估结果的过度影响，也防止不当剔除真实数据。3.2.3与系列标准的协同性增强新版标准进一步加强了与IEC60216系列中其他部分的技术衔接。特别是在试验结果的数据表达方式、术语定义和计算程序方面，与IEC60216-3和IEC60216-5保持了高度一致，确保了标准体系的整体协调性和技术逻辑的内在统一。3.2.4新增附录的技术补充新版标准增设了若干资料性附录，其中包括：采用Box-Cox变换处理非线性热老化数据的示例、利用Akaike信息准则（AIC）进行模型选择的指南、以及计算机辅助数据处理流程的推荐方案。这些附录为实际应用提供了更具操作性的技术指导。3.3关键技术方法3.3.1阿伦尼乌斯外推模型IEC60216-1:2025的核心理论基础仍然是阿伦尼乌斯方程，其基本表达式为：\[t=A\cdote^{E_a/(RT)}\]其中，*t*为达到诊断性能指标临界值所需时间（即寿命），*A*为指前因子，*E*_a为热老化活化能，*R*为摩尔气体常数，*T*为热力学温度（单位K）。通过对上式两端取对数，可将其转化为线性形式：\[\lgt=a+b/T\]标准要求采用最小二乘法对实验数据进行线性回归分析，计算得到参数*a*和*b*，进而外推得到材料在指定温度下的寿命值。同时，标准规定了外推温度范围与最低试验温度之间的间隔不应超过25K的限制条件，以确保外推结果的准确性。3.3.2温度指数和相对温度指数根据IEC60216-1:2025的规定，温度指数（TI）是指材料在热老化试验中达到诊断性能指标临界值所需时间为20,000小时时所对应的摄氏温度值（取整数）。相对温度指数（RTI）则是相对于已知耐热等级的参考材料，在相同试验条件下进行比较得出的一种相对评价指标。TI和RTI的确定为电气设备绝缘系统的耐热等级划分提供了科学依据。4主要起草单位与贡献4.1IECTC112简介IEC60216-1:2025由国际电工委员会第112技术委员会（IECTC112）负责制定和维护。IECTC112成立于2002年，其前身是成立于1950年代的TC15技术委员会，专门负责电气绝缘材料与绝缘系统评定领域的标准化工作。IECTC112的工作范围涵盖电气绝缘材料的分类、性能测试方法、耐热性和环境适应性评定以及绝缘系统的功能评定。委员会下设多个工作组（WorkingGroup）和项目组（ProjectTeam），分别负责不同方向的标准化工作。其中，WG3工作组专门负责IEC60216系列标准的维护和修订工作。4.2主要贡献单位——瑞士ABB集团在IEC60216-1:2025的修订过程中，瑞士ABB集团（ASEABrownBoveriGroup）旗下的绝缘材料研究中心发挥了核心作用。作为全球领先的电力和自动化技术集团，ABB在电气绝缘技术领域拥有超过百年的技术积累，其位于瑞士巴登（Baden）的研究中心是欧洲乃至全球重要的绝缘材料研究机构之一。ABB集团的技术专家长期担任IECTC112/WG3的召集人和项目负责人，在本次标准修订中承担了以下关键工作：（1）统计评估方法的优化。ABB的研究团队基于其在大型旋转电机绝缘系统寿命评估方面的丰富实践经验，提出了改进的回归分析数据处理流程，特别是在处理非等方差热老化数据方面的建议被标准采纳。（2）新型绝缘材料的验证。ABB利用其在高压电机和发电机绝缘系统开发方面的技术平台，组织了对标准修订草案的实验室间验证试验（RoundRobinTest），验证了修订后试验方法对聚酰亚胺薄膜、云母带等典型绝缘材料的适用性和可重复性。（3）标准文本的编写。ABB的高级技术专家牵头完成了标准正文中多个章节的起草工作，特别是关于试验结果统计评估部分的技术文本，确保了标准内容的科学严谨性和文字表达的准确性。ABB集团在绝缘材料耐热性能评定领域的技术贡献不仅限于IEC60216-1，其专家还深度参与了IEC60216-2、IEC60216-5等多个相关标准的制修订工作，对该标准体系的完善和演进发挥了持续性的重要推动作用。5标准的应用价值与行业影响5.1对绝缘材料制造业的意义IEC60216-1:2025为绝缘材料生产企业提供了统一、科学、可信赖的耐热性能评价工具。通过按照该标准进行系统化的热老化试验，材料制造商可以准确获取产品的温度指数和长期耐热性能数据，为产品技术规格书的编制和产品质量的一致性控制提供技术依据。同时，标准对试验报告的规范要求也促进了行业技术交流的规范化和透明化。5.2对电气设备制造业的支撑作用对于电机、变压器、电缆附件、电容器等电气设备制造商而言，IEC60216-1:2025提供了材料选型和绝缘系统设计的关键参考数据。准确的材料耐热等级信息有助于设备设计人员在满足运行可靠性要求的前提下，合理选择绝缘材料和优化绝缘结构设计，避免过度设计造成的成本浪费，同时确保设备在预期寿命内的安全运行。5.3对检测认证行业的影响随着全球电气产品检测认证体系的完善，IEC60216-1被广泛引用为绝缘材料耐热性能测试的基准方法。新版标准的发布对第三方检测实验室的试验能力建设提出了更高要求，特别是在统计数据处理能力、试验设备精度保障和人员技术素质等方面。同时，IECEE（IEC电工产品合格测试与认证体系）等国际互认体系也将在后续的认证规则中引用新版标准的要求，推动全球范围内绝缘材料耐热性能数据的技术互认。5.4对准入监管的支撑在部分国家或地区，绝缘材料（特别是用于强制性认证产品中的绝缘材料）的耐热等级是市场准入的技术要求之一。IEC60216-1:2025的发布为监管机构制定和实施相关技术法规提供了最新的技术依据，有助于提高市场监督的科学性和有效性。6结论与展望6.1主要结论IEC60216-1:2025《电绝缘材料——耐热性能——第1部分：老化程序和试验结果评估》的发布，标志着电气绝缘材料耐热性能评价领域的国际标准化工作进入了一个新的发展阶段。本次修订在继承原有标准框架和理论基础的前提下，充分吸纳了近年来在统计评估方法、数据建模技术和试验实践方面取得的最新成果，显著提升了标准的科学性、精确性和可操作性。新版标准的核心价值在于：通过更加完善的试验程序设计和更加严谨的统计评估框架，有效降低了热老化试验中人为因素和数据处理方法差异对评定结果的影响，提高了不同实验室之间试验结果的可比性和可重复性。这对于保障电气设备绝缘系统的可靠性、促进国际贸易中的技术互认以及推动新型高