4.9.5 高压线圈的试验
对于高压线圈除做以上检查外，还要做耐压试验、匝间绝缘试验、击穿电压试验、电热老化试验等，在这里分别作一简要介绍。
（1）耐压试验
耐压试验又称为介电强度试验。分交流耐压试验和直流耐压试验两种。一般电机都要进行交流耐压试验，对于大型和某些中型电机需另行进行直流耐压试验，两者不能相互代替。
①交流耐压试验 此试验是检验线圈绝缘介电强度最有效和最直接的试验项目。高压线圈在嵌装前，都必须进行此项试验。此试验可单个进行，也可多个线圈（10～20个）并联同时进行。试验时，线圈直线部分包0.03～0.1mm厚的金属箔（注意一定要包紧）并接地，金属箔的长度应大于铁芯长。例如，3kV线圈每端需长出10mm左右；6kV线圈则每端应长出20mm左右；如果线圈端部涂有防电晕漆，则金属箔的长度还应适当加长。为了节省包金属箔的时间，还可以用另外一种方法代替金属箔，即可用直径小于1～2mm的小铁球代替，将线圈直线部分放在金属盒内，用铁球塞满，在线圈弯曲处塞上布带，以防止线圈端部与铁球接触。
耐压试验装置原理如图4-63所示，其工作原理是：低压交流电输给调压器TVR一次侧，调压器按需要输出不同值的电压送给升压变压器T，按照一定比例升压后加到被试线圈上，显示系统显示出被试电压的大小。自动判断系统有两个功能：一个是按标定的高压泄漏电流值指示被试线圈是否合格；另一个是当被试线圈击穿时（或泄漏电流大于标定值时）自动切断电源，从而保护被试线圈和试验装置。保护系统则是为保护在被试线圈上加过高电压或被试线圈击穿时产生较大电流损坏被试线圈或试验变压器。过电压保护一般用两个放电距离可调的放电球，球隙保护电阻R0一般按每伏1Ω选配；过电压保护球隙电压一般调整在1.1～1.5倍试验电压；过电流保护采用限流电阻R，其阻值为每伏试验电压取0.2～1Ω。
图4-63 交流耐压试验装置原理
TVR—调压器；T—升压变压器；R—限流电阻；A—电流表；R0—球隙保护电阻；Q—过电压保护球隙；TV—电压互感器
加于线圈的电压，应从低于试验电压全值的1/3～1/2开始，在10～15s内逐渐升到全值，维持1min，然后在10～15s的时间内，将试验电压逐渐降低到试验电压的1/3～1/2以后，再切断电源。用接地棒使线圈充分放电，再进行拆线等操作。
线圈的合格标准：在线圈的直线部位（槽部长度加20mm）和地之间加（2.75UN+4.5）kV的工频正弦波电压（其中UN为电机的额定电压），历时1min。如果不被击穿，则说明线圈合格。
耐压试验电压很高，必须注意安全，试验区周围应用栅栏隔离，并要设有明显的危险标志。
②直流耐压试验 对于容量等于或大于1000kW的电机，采用多匝成型线圈并用复合式绝缘结构时，在嵌线时，线圈应进行直流耐压试验，以检查端部搭接处的绝缘质量。
直流耐压试验装置原理如图4-64所示，变压器和调压器的容量可按每1kV试验电压为0.2～0.5kV·A选择；整个系统的输出直流电压应在被试线圈额定电压的3.5倍以上；整流元件一般都采用硅整流管，可根据需要组成半波或全波整流，整流元件的额定电流一般在100μA以下；应按试验电压的要求，选用高压整流二极管；限流保护电阻R应按每伏试验电压为10Ω选择；电压表V应选用静电电压表。
图4-64 直流耐压试验装置原理
TVR—调压器；T—升压变压器；R—限流电阻；μA—泄漏电流测量表；V—电压表；S—电流表短路开关
试验电压的大小要根据电机的额定电压而定，对于额定电压低于3kV的电机，试验电压为1.25（2.75UN+4.5）kV；对于额定电压高于6kV的电机，试验电压为1.25（2.75UN+6.5）kV；（UN为电机的额定电压），试验时间均为1min。
（2）匝间绝缘试验
匝间绝缘试验简称匝间试验。高压线圈的匝间试验应单个进行，其原因主要有：①线圈在绕制过程中，很容易造成线圈匝间绝缘的损伤，应进行严格的检验，做到在嵌线前及时处理，以免在嵌线后发生匝间短路，拆换比较麻烦；②如果在线圈嵌入铁芯后再进行冲击电压试验，试验电压的数值不能超过对地耐压试验电压，而且用波形前沿很陡的冲击电压试验时，电压沿整个绕组分布不均匀，前几个线圈受到的试验电压比较高，其余大部分线圈试验电压都很低。
由于电机绕组的结构方式、电压等级、使用条件都各不相同，所以对试验电压的要求和试验方法也有所不同，这里主要介绍各种电机的通用项目。
匝间试验应用匝间试验仪进行，其原理如图4-65所示。
图4-65 匝间试验仪原理示意图
TVR—单相调压器；T—升压变压器；VD—整流管；R1、R2、R3、R4、R5—电阻；VT1、VT2—晶闸管；C1～C6—电容器；SP—双线示波器；L1、L2—被试线圈
测试仪的工作原理：给单相调压器TVR输入220V的交流电压；通过升压变压器T把电压升高；经过整流；送入晶闸管VT1、VT2（两个晶闸管的参数应相同），晶闸管的导通和阻断由一套控制电路控制。工作时，控制线路使VT1和VT2交替导通，把直流电压加到两个被试线圈L1和L2上（其中一个线圈是完好的标准线圈），由示波器同时显示两条放电曲线，通过观察和分析两条曲线的差异来确定被试线圈的绝缘故障。
对于匝间试验电压值，由电机的额定电压和容量决定，见表4-16。表中的试验电压值均指电压第一半波的有效值，考虑到1.2倍（随波形不同而异）冲击系数，冲击电压的峰值为
表4-16 匝间试验电压值
式中 Uef——工频试验电压的有效值。
（3）高压线圈的击穿电压试验和电热老化试验
击穿电压试验和电热老化试验是检验线圈绝缘性能的两项重要的功能试验。
击穿电压试验是将紧包金属箔的线圈放于变压器油槽内，加于线圈主绝缘的试验电压从零开始，以1.2kV/s的速率升高，直到击穿为止。考核标准以各线圈平均击穿电压值和负分散度（最低击穿电压减去平均击穿电压与平均击穿电压的比值）评定。例如，对6kV级沥青云母绝缘线圈，在室温下达到55kV的为甲级；48kV的为乙级；42kV的为丙级。负分散度不超过-10％。
电热老化试验是将嵌在模拟槽中的线圈，放在接近线圈工作温度的烘箱内，对线圈主绝缘施加一定的试验电压后，开始记录时间，直到击穿为止。以加高压到击穿为止的小时数作为试验结果。该试验的关键在于选择试验电压和试验温度。例如，对6kV级沥青云母绝缘线圈，规定试验电压为21kV，烘箱温度为（90±2）℃，其评比标准为：小于300h为不良；300～600h为勉强；600～1000h为及格；1000～1500h为良好，大于1500h为优良。