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　　發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，在多種應(yīng)力的作用下，定子絕緣逐漸劣化或老化，最終導(dǎo)致絕緣的擊穿。引起機(jī)組的非計(jì)劃停機(jī)，嚴(yán)重破壞了整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性。

　　目前，大型發(fā)電機(jī)定子絕緣大多采用環(huán)氧云母絕緣體系。發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，定子絕緣容易產(chǎn)生分層、脫殼或裂紋等微觀缺陷。驗(yàn)證微觀缺陷和它所造成的宏觀參數(shù)的變化，無論是試驗(yàn)室研究材料的老化機(jī)理，還是應(yīng)用于發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的絕緣狀態(tài)診斷和剩余壽命評(píng)估，都是非常有用的。

　　換線棒進(jìn)行了多因子加速老化。

　　在聚合物基復(fù)合材料中，由于界面相的結(jié)構(gòu)與聚合物基體和填料的結(jié)構(gòu)不同，它對(duì)復(fù)合材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響可以通過改變聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變（a-轉(zhuǎn)變）、阻礙聚合物大分子鏈側(cè)基旋轉(zhuǎn)或主鏈局部運(yùn)動(dòng)間接地表現(xiàn)出來，也可用復(fù)合材料儲(chǔ)能模量和動(dòng)態(tài)黏度來表征界面的黏結(jié)強(qiáng)度。因而動(dòng)態(tài)力學(xué)分析是研究復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、分子運(yùn)動(dòng)、界面狀態(tài)和性能的一種有效手段。

　　分析發(fā)電機(jī)主絕緣時(shí)，環(huán)氧樹脂為基體，云母和玻璃纖維為填料，該材料可以看作是“環(huán)氧樹脂-界面-云母”或“環(huán)氧樹脂-界面-玻璃纖維”的復(fù)合彈性介質(zhì)內(nèi)一點(diǎn)附近的應(yīng)變介質(zhì)在應(yīng)力作用下的應(yīng)變與所受到的應(yīng)力是滿足胡克定律的，由此可以得到聲波在彈性介質(zhì)的波動(dòng)方程：斯算符。

　　由于超聲換能器性能的不斷提高和微機(jī)技術(shù)、信息科學(xué)的不斷發(fā)展，為傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)的發(fā)展注入了活力，為其在電機(jī)絕緣性能作出迅速有效的評(píng)估提供了實(shí)踐上的保障。

　　3），。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的聲速實(shí)際上是超聲波穿過上下絕緣層和銅導(dǎo)線的平均速度。

　　線棒老化的過程中，銅導(dǎo)線的變化相對(duì)于絕緣層的老化可以忽略，聲速的變化可認(rèn)為主要來源于絕緣的老化。

　　此外影響聲速測(cè)量的因素，主要是超聲探頭和試樣之間的接觸情況。因?yàn)槌�聲在空氣中的傳播速度比在固體介質(zhì)中要小得多。如果探頭和試樣接充甘油或水作耦合劑以實(shí)現(xiàn)聲能的傳遞，提高檢測(cè)的靈敏度。本文采用硅脂作耦合劑。

　　定子線棒是矩形銅股線排外包環(huán)氧云母絕緣。

　　從聲學(xué)角度講，銅和絕緣實(shí)際都是不均勻介質(zhì)，研究這種結(jié)構(gòu)難度很大，所以要減小因這種結(jié)構(gòu)造成的衰減。超聲波的頻率越高，傳播中的衰減也越大，文中選擇工作頻率為500kHz的探頭。

　　4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析在聚合物基復(fù)合材料中，一般來說，界面對(duì)復(fù)合材料的性能可通過復(fù)合材料儲(chǔ)能模量和動(dòng)態(tài)黏度來表征界面的黏結(jié)強(qiáng)度。絕緣在室溫下的儲(chǔ)能模量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見。由圖可知：絕緣老化過程中，其室溫下的儲(chǔ)能模量不斷下降。

　　從力學(xué)損耗溫度譜計(jì)算的玻璃化轉(zhuǎn)變表觀活化能（AAEGT）見。圖中AAEGT曲線表明，老化后線棒的AAEGT增大。AAEGT表示材料玻璃化轉(zhuǎn)變過程中所要克服的能量。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高（動(dòng)態(tài)黏度溫度譜得到的結(jié)論），AAEGT越大，發(fā)生轉(zhuǎn)變所需要供給的能量也就越大。

　　絕緣變黑，分層絕緣膨脹，分層（c）老化AAEGT表征的是材質(zhì)本身的變化，正是由于材質(zhì)的變化引起了其儲(chǔ)存模量和動(dòng)態(tài)黏度的變化，絕緣界面的黏結(jié)性能變差，不斷出現(xiàn)分層等微觀缺陷。是線棒橫截面的照片，從中可以看出其界面性能的變化。（b）、（c）圖中靠近銅股線的絕緣明顯變黑，絕緣開始膨脹；（d）圖中絕緣的分層已清晰可見，絕緣膨脹很嚴(yán)重。

　　而介質(zhì)的特性（如固體的密度、彈性模量、黏結(jié)強(qiáng)度）與描述介質(zhì)聲學(xué)特性的超聲量（如聲速）之間存在著密切的關(guān)系。當(dāng)絕緣老化出現(xiàn)分層等微觀缺陷時(shí)，絕緣中必然包含著一定的氣隙。超聲波在氣體里的傳播速度比在固體中要小一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以氣隙的存在使超聲波傳播速度減小。所以隨線棒絕緣老化而變化的超聲波聲速，與線棒的絕緣狀態(tài)密切相關(guān)，見0.由曲線可以看出，超聲波聲速隨老化時(shí)間的變化非常明顯，隨著老化時(shí)間的增長(zhǎng)聲速在減小，老化后期聲速下降的幅度在增大，同時(shí)分散性也變大。

　　分析原因可能是線棒絕緣老化過程中，界面的黏結(jié)性能不斷下降，分層等微觀缺陷造成了聲速的下降；絕緣老化后期直至絕緣失效時(shí)破壞的形式不同，比如熱老化嚴(yán)重的線棒中靠近銅股線的絕緣，▲試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中值0超聲波聲速隨絕緣老化時(shí)間的變化其老化是絕緣材料的高溫炭化，而機(jī)械振動(dòng)和冷熱循環(huán)老化常常導(dǎo)致絕緣的嚴(yán)重分層。這些情況下，即使老化時(shí)間相同，超聲波傳播特性的差別卻可能很大，所以絕緣老化后期的分散性相對(duì)來說較大。

　　動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)的分析和超聲波聲速試驗(yàn)的結(jié)果都表明，絕緣老化過程中出現(xiàn)的界面黏結(jié)性能的下降是絕緣性能下降的原因。

　　5結(jié)論定子線棒絕緣的動(dòng)態(tài)力學(xué)分析證明，絕緣老化過程中其玻璃化轉(zhuǎn)變表觀活化能大，儲(chǔ)存模量和動(dòng)態(tài)黏度不斷下降，界面黏結(jié)性能變差。為超聲波在發(fā)電機(jī)定子絕緣診斷中的應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

　　本文將超聲波技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電機(jī)定子線棒絕緣的無損檢測(cè)。超聲波聲速隨環(huán)氧云母絕緣老化時(shí)間的長(zhǎng)而明顯降低，尤其老化后期，下降的幅度大，同時(shí)分散性也變大。證明超聲波聲速可以用來表征發(fā)電機(jī)定子線棒的老化狀態(tài)。

　　超聲波聲速與絕緣狀態(tài)的關(guān)系所反映的物理意義一一絕緣老化后產(chǎn)生微觀缺陷，與動(dòng)態(tài)力學(xué)分析的結(jié)果相一致，都證明了絕緣性能的下降是由于絕緣界面黏結(jié)性能的下降。