核心提示：　　作用，1引言發(fā)電機在運行中要受到電熱和機械應(yīng)力的聯(lián)合作用而逐漸老化。老化會在環(huán)氧云母絕緣中產(chǎn)生氣隙分層等缺陷。缺陷的存在不僅降低絕緣的使用壽命。而且彩響系統(tǒng)的運行可靠性，甚至可能會造成突然停機十分

　　作用，1引言發(fā)電機在運行中要受到電熱和機械應(yīng)力的聯(lián)合作用而逐漸老化。老化會在環(huán)氧云母絕緣中產(chǎn)生氣隙分層等缺陷。缺陷的存在不僅降低絕緣的使用壽命。而且彩響系統(tǒng)的運行可靠性，甚至可能會造成突然停機十分重要的意義。

　　絕緣狀態(tài)的診斷技水前已得到大力的發(fā)展。常用的無損檢測技術(shù)有傳統(tǒng)的介電參量分析，如介質(zhì)損耗，量8和極化指數(shù)0；局部放電史0檢測，如電測法和聲測法；以及聲學(xué)檢測的人工錘擊聽聲法等。

　　這些檢測方法雖然能從不同程度上反應(yīng)發(fā)電機整體或荇整根定戶線棒的絕緣狀態(tài)，但，對尸缺陷的位迓及絕緣的老化和域損傷程度尚不能給出令人滿意的結(jié)論。

　　測裝置，對經(jīng)歷了電熱和機械應(yīng)力加速老化學(xué)測故，通過，域頻域和小波變換分析。得到廠能夠較為客觀地反映線棒老化狀態(tài)和缺陷信息的聲學(xué)譜。為確定環(huán)氧云母絕緣種簡便準(zhǔn)確的方法。

　　2測量原理振動與聲是緊密聯(lián)系的，機械振動常常引起廣沛禮物體報動，激勵周舊媒質(zhì)的質(zhì)點振動，在質(zhì)點的相互作用下，振動逐點向夕傳播而形成聲波聲波不僅可以在空氣中傳播，也可以在液體固本等彈性媒質(zhì)中傳基金項目國家自然科學(xué)基金資助項目59837260電氣絕緣狀態(tài)診斷與老化機理研宄；謝恒194男，江西籍。教授，博導(dǎo)，主攻電力設(shè)備電氣絕緣在線監(jiān)測與診斷技術(shù)，15；高級會員。

　　播。媒質(zhì)中的質(zhì)點因聲波通過而引起相對于平衡位置的位移，通過測量質(zhì)點振動位移就可以了解聲波的變化。這就是檢測聲學(xué)物理，的基本原理之當(dāng)聲波傳播到兩種不同的媒質(zhì)界面處時也會象光波樣具有折射和反射，無論是在媒質(zhì)面反射。還圮在體內(nèi)祈射。都將使得聲波的振動形式發(fā)生變化而這鳴變化取決于媒質(zhì)面的聲阻抗和媒妨的密度。

　　發(fā)電機定子繞阻采用環(huán)氧云母帶繞包絕緣，屬于細(xì)密分層介質(zhì)，具有縱向周期性。

　　由于單層母帶厚度的妙細(xì)對于介質(zhì)中傳播的聲波波長約幻而言是足夠小的，因此可以將該復(fù)合介質(zhì)行為視為均勻各向異性介質(zhì)。在電熱和機械應(yīng)力的長期作用下，定子繞汛的絕緣層會因為老化而產(chǎn)生氣隙分層或剝離等缺陷。這些缺陷造成了絕緣體密度和聲阻抗的變化。因此，聲在絕緣中的傳播特性將隨之而發(fā)生變化。

　　為了便于計算，我們采用了邊緣固定且無張力的圓形薄板模型來描述絕緣內(nèi)部缺陷處的執(zhí)運瓜同形薄板振動的用頻，可以下面的公式達121其中禮為不同振動模態(tài)下的系數(shù)，為缺陷的半徑；為絕緣村料的密設(shè)，為泊松比；為揚氏模攝；4為缺陷上方絕緣的厚度。

　　將隊=3.20代入式可得振動的基頻達式如下同理，其它振動模態(tài)頻率的達式如下3實驗3.1試樣試驗線棒為哈爾濱大電機研究所提供的標(biāo)準(zhǔn)模型線棒。錯導(dǎo)體尺寸為1315！

　　為防止在試驗線榨和下久撐物之叫產(chǎn)擬線棒在定+槽中的緊固狀態(tài)。試驗時將線棒用活動夾具固定，1.測試時，固定擊振器增益，調(diào)節(jié)擊振錘與試樣面的距離使其保證每次測量條件基本相同。

　　3沾動夾頭4挖膠墊片3.2聲學(xué)檢測系統(tǒng)用于聲學(xué)檢測的裝置為自行研制的01型絕緣缺陷檢測義，測量系統(tǒng)2.

　　測量時通過，菏淙氬飭恐噶睿，諢髡，器控制回路的作用下，將擊振器產(chǎn)生的激厲力信號施加在試驗線棒上。試驗線棒產(chǎn)生的聲信號響應(yīng)經(jīng)放大和入幻轉(zhuǎn)換，然后由數(shù)據(jù)采集卡送入電腦進行數(shù)據(jù)處理。

　　1聲信號檢測儀2采樣卡3筆記本電腦4激振器5聲傳感器6激振錘2聲學(xué)檢測系統(tǒng)意4測量結(jié)果與討論4.1聲學(xué)檢測結(jié)果的時域和頻域分析老化模型線棒的典型的時域和頻域波形。我們可以看到時域波形中振幅經(jīng)過約個周期的震蕩后迅速衰減，形成了基本上由兩個高峰和個小峰組成的特征波形。與之相對應(yīng)的即1變換的頻譜中，主頻分量約在識2左右。

　　經(jīng)電熱和機械應(yīng)力老化2000小時后聲學(xué)檢測的結(jié)果。

　　從3化中我們可以觀察到電老化試樣的時域波形中，小峰附近又增加了較多的震蕩次數(shù)，經(jīng)即丁變換的相應(yīng)頻譜中，可以觀察到在21識2附近出現(xiàn)較大的頻率分量。

　　但從試樣的觀狀態(tài)及人工敲擊觀察，未發(fā)現(xiàn)明顯可的缺陷。

　　環(huán)氧云母絕緣的線棒，在高電場的作用下，絕緣體內(nèi)會發(fā)生局部放電。局部放電產(chǎn)生的高能粒子，轟擊聚合物面，造成大分子斷鏈和絕緣面損傷。因此，絕緣的體密度降低，環(huán)氧與云母的附著性變差而出現(xiàn)細(xì)密分層。按照前述的圓形薄板模型和基頻達量將向高頻方向漂移。因此，電老化后試樣聲信號時頻特性的變化，是由于絕緣體密度降低而形成的高頻分量。

　　由于熱應(yīng)力的加速作用，試樣有明顯的發(fā)空和局部分層的現(xiàn)象。從時域波形中，我們可以清晰的看到起始上升處波形的重疊和第個波峰的展寬。相應(yīng)頻譜中，出現(xiàn)張氏附近的頻率分量，且主頻分量的頻帶變窄并向低頻方向漂移。

　　同樣地，利用圓形薄板模型的基頻達103出。這與實測結(jié)果致。

　　學(xué)檢測結(jié)果。與電老化試樣的檢測結(jié)果類似，時域波形中小峰附近也多了若干次震蕩，且頻譜中出現(xiàn)22附近較大頻率分量。

　　施加在試驗線棒上的機械應(yīng)力，方面通過機械疲勞作用，使聚合物大分子斷鏈。

　　另方面通過疲勞彎曲，使環(huán)氧與云母之間脫膠這些作用都會造成絕緣體內(nèi)的細(xì)密分層，使聲信號向高頻方向漂移。

　　4.2聲學(xué)檢測結(jié)果的小波分析應(yīng)的小波變換譜。小流變換將聲信號分解為對數(shù)坐標(biāo)中個具有相同大小的多迎道頻帶集合。其分辨細(xì)胞元隨尺度因子的變化而改變當(dāng)較小時，頻域分辨性能較差，時域分辨性能較好；當(dāng)增加時，頻域分辨率增加，而時域分辨率則減小。小波變換由于其良好的時間尺度定位特性，使得它不們能很好地反映信號的頻域特征，且能較好地給出其時間域上的特征描述1設(shè)按下式生成的函數(shù)族市，滿足市1寧其中，是基本小波，對612，則信號的連續(xù)小波變換奶，定義為它對應(yīng)于612尺在函數(shù)平，上的分解，記個尺度和時間的函數(shù)。

　　尺度進行計算的結(jié)果。其中每個中，1波變換，它們描述在激振器作用下試驗線棒所產(chǎn)生的次主頻聲信號特征。而0和1分別代尺度2變換，它們反映由激振器敲擊試驗線棒絕緣在尺度，=1的小波變換中，可以觀察到最人振幅的叫以發(fā)；化屯老化熱老化試樣1倍和2倍；只有機械應(yīng)力老化試樣的振幅相對于未老化試樣的振幅而言，變化不大。

　　在尺度，=2的中，未老化試樣有位于81218處的震蕩衰減峰，幅值約為1.

　　而電老化試樣在同尺度的分析中，卻有兩個峰，而且幅值減小至0.040.03.熱老化試樣則人叫叫1正的蚱和1較人的負(fù)峰。幅值也相應(yīng)變化為0.250.4和0.4.而且衰減很快，基準(zhǔn)線上基本湍有小的震蕩峰機械應(yīng)力老化試樣只有處振幅為0.04震蕩衰減峰。因此，老化試樣聲信號的振幅較未老化試樣的振幅都有明顯減小，上述兩尺度的分析說明老化后，試樣的絕緣體內(nèi)出現(xiàn)細(xì)密分沾絕緣的體密度降低，這方面導(dǎo)致了絕緣聲阻抗的變化另方而也會使聲傳播過程反射次數(shù)，加凼此。

　　聲波受到衰減而使振幅減小。

　　在尺度=3的分析中，未老化試樣的譜中清晰可約在58和18處各有峰，振幅分別為2.1和，5左而電老化試樣的震蕩衰減峰則位于約610仙和1020服兩處，振幅分別為1和0.5.熱老化試樣也有兩個震蕩峰。振幅相似約為3，未老化試樣的振幅相似，機械應(yīng)力老化試樣的譜闥中在5151內(nèi)有包絡(luò)線類似半個正弦波的震蕩峰。振幅約為在尺度，=4的分析中，未老化線棒的振幅約為0.8.經(jīng)過約671的設(shè)減后。穩(wěn)定在0.3左右。電熱老化試樣的振幅也與之趨似。有機械應(yīng)乃老化試樣的振幅衰減緩慢，維持在0.8.5左右，上述兩尺度分析說明熱老化線棒的低頻特性基本上與未老化試樣的致。即熱老化沒有明顯影響試驗線棒的面盧阻抗。而屯老化試樣勾未老化試樣之間存在的明品差說明電老化過利中局部放電+僅在汀機聚合物體內(nèi)形成低密度區(qū)，而且沿面的局放成電暈也改變了環(huán)試云付絕，的面狀態(tài)。

　　在機械應(yīng)力老化試驗中，主要是固定夾具對5結(jié)論用聲學(xué)法檢測環(huán)氧云母絕緣的發(fā)電機記子繞組絕緣?？梢苑奖憧旖莸貦z測到絕緣缺陷，并且定位準(zhǔn)確。

　　聲學(xué)法用于環(huán)氧云母絕緣的老化研究，通過聲信號時頻特征譜的變化及不同尺度的小波分析，可以判斷絕緣體內(nèi)缺陷的性質(zhì)。因此，對研究環(huán)氧云母絕緣的老化機理提供了有力的輔助分析手段。

　　通過聲學(xué)檢測，我們可以認(rèn)為電老化和機械應(yīng)力老化主耍使有機絕緣體密度降低。這種作用小要是微觀尺度內(nèi)的影響。而熱老化則討環(huán)氧云以的分層起關(guān)鍵作用，即它是產(chǎn)生宏觀缺陷的主要因素。

　　3丁慶海，等。混沌分形和小波理論在被動聲信號特征提取中的應(yīng)用1.聲學(xué)學(xué)報，199分24上接第4頁此。43卓放，等。用于相線制系統(tǒng)的有源電力濾波器研宄。西安交通大學(xué)學(xué)報，200034卓方夂，楊君，胡軍飛，王兆安。相線制有源電力濾波器主電路的結(jié)構(gòu)形式與控制。電工電能新技術(shù)，2000，19216.