IEEE热循环试验的应用与意义

IEEE 1310是于20世纪90年代初期开发的试验方法。2010年修订后，使得制造厂和用户可以评定定子绕组绝缘结构在抗热循环故障过程方面的相对能力^[29]。该试验仅能评估主绝缘和铜导体之间黏合情况的抗故障能力，不能评估槽内机械支撑结构（槽楔，侧面垫条，波纹弹簧板等），并且IEEE 1310也与整体VPI的定子无关，因为在整体VPI的定子中，线圈或线棒与铁心已黏合在一起。IEEE 1310是一个推荐试验规程，目的是使不同试验机构的试验结果能相互比较，标准中没有规定试验通过与否的判据。

此试验方法采用全尺寸的线棒或线圈，“漂浮”在支撑件上，允许线棒或线圈沿轴向自由移动。热循环是借助在每根线棒或线圈中通入交流或直流电流来实现，足够让铜导体温度升至绝缘的热等级温度（对F级绝缘结构是155℃）。使温度在约45min时间内升至此上限。当达到温度上限时，切断电流，让冷空气吹过线棒或线圈表面，使铜温度在约45min内降至40℃。温度从低到高再到低的涨落组成一个热循环，试验需要完成500次热循环。至少需要4根线棒（或两个线圈）来确立一个明显的试验变化趋势。在热循环进行时，不对绝缘施加高电压。经历试验之后，线棒/线圈不再能在定子上安装使用。此试验是本章介绍的所有老化试验中最昂贵的试验之一，仅在经授权允许时方可进行。

类似于第2.3.4节中的热老化试验，热循环试验不能直接由试验本身导致故障，需要用诊断试验来确定何时发生劣化。最好的诊断试验是电压耐久试验，但这也是最昂贵的试验之一，因为电压耐久试验甚至需要更多的试验样本。用电压耐久试验（见第2.4.2节）作为诊断试验，先要确定若干根未经热循环试验的原始线棒的持续无故障时间。接着对经受过500次热循环的线棒进行电压耐久试验。如果相对于未经过热循环的线棒，电压耐久寿命有显著的减少，则清晰表明热循环已经使绝缘劣化。或者，略去针对原始线棒的IEEE 1043标准中的试验，而直接在经过热循环的线棒/线圈上进行IEEE 1553标准规定的试验。如果它们达到了IEEE 1553中的判据要求，那么热循环就不是一个明显的老化因素。因为IEEE 1310仅提供了一种试验程序，所以试验者必须定义热循环后电压耐久试验寿命显著减少的判据。在最新版本的IEEE 1310中，建议用交流击穿试验替代电压耐久试验。

还有一些比较便宜的非破坏性诊断试验。最有用的是介质损耗角增量和局部放电试验，将分别在第15.11节和第15.12节中讨论。这些诊断试验对绝缘分层，即热循环导致主绝缘内部出现的空隙很灵敏。应在热循环之前对每个线棒或线圈进行诊断试验，这是基准测试。随后在500次热循环之后，对线圈和线棒重做局部放电和介质损耗角增量试验。如果与基准测量值相比较，本次测量值有显著的增长，则劣化已发生。IEEE文件没有对“显著的增长”提出指导意见，但若PD量加倍或者介质损耗角增量达0.5%，即可以认为达到了“显著增长”。(www.xing528.com)

许多发电机业主将这个试验作为卖方的质量鉴定试验，判断哪一个制造厂的电机绕组耐热循环能力较强。此外，一些制造商用这个试验来优化绝缘结构设计，特别是树脂黏结剂配方的选择。

在Gupta早期工作的基础上^[42]，人们正在开发一种IEEE 1310标准的变化版本，专门用于评估多匝线圈的匝绝缘。热循环可能导致主绝缘和匝绝缘之间分层。冲击电压试验（第15.16节）用于确定匝绝缘是否在热循环之后劣化。这里的目的是开发一个功能性试验以评估匝绝缘结构设计和匝绝缘材料。IEEE已经成立了一个工作组，开发针对匝绝缘老化试验的标准化方法。