大型汽轮发电机是发电系统的核心设备,其主绝缘主要由环氧云母复合电介质组成,主绝缘的老化状态将严重影响发电机的使用寿命。本文基于频域介电谱法(Frequency Domain Spectroscopy,FDS)对发电机主绝缘的老化状态评估展开研究,采用理论分析、物理模型构建、试验验证的方法,研究了主绝缘的老化特性和介电响应特性,对于利用介电响应法实现发电机主绝缘老化状态评估具有重要指导意义。搭建了发电机定子主绝缘试样电—热—机械多应力联合老化试验平台和FDS测试平台,对不同老化程度的试样分别开展了 FDS、吸收比、介质损耗等测试,此外通过试验研究了温度对频域介电谱的影响,运用电介质极化理论分析了试样频域介电谱变化机理,采用带直流电导修正的双弛豫Cole-Cole模型对FDS测试值进行拟合,研究了老化和温度对弛豫模型参数的影响。试验结果表明:吸收比和介损的变化规律反映出线棒绝缘随加速老化的进行而逐渐劣化,验证了老化试验平台的有效性;双弛豫Cole-Cole模型可有效拟合测试值;随着老化时间的增加,试样的复介电常数实部和虚部均逐渐增大,在较低频段(10-3～100Hz)增大趋势更为明显,直流电导率和界面极化弛豫强度迅速增大,弛豫时间呈减小趋势,分布参数没有明显的变化规律,其值分布于0.7～0.9之间;前两个周期与后三个周期的转向极化弛豫的弛豫参数差异较大,认为线棒绝缘老化严重时,绝缘的弛豫机制发生改变,产生了一个新的弛豫过程;对不同老化程度的试样,FDS测试结果和弛豫模型参数具有较高的敏感性并随老化呈现一定规律性,因此可将FDS法用于主绝缘的老化评估。研究了温度对主绝缘FDS特性的影响。随着温度升高,复介电常数实部和虚部的频谱曲线向高频方向移动;温度升高加强了界面极化强度和偶极子转向极化强度,在虚部频谱内,界面极化弛豫起主导作用的频率范围变宽;不同温度下的界面极化弛豫时间常数满足Arrhenius方程,根据过渡态理论,计算得到界面极化弛豫对应的活化焓为103.1kJ/mol;活化熵随温度升高而增大,表明绝缘体系有序性减小;活化能减小,表明各种极化过程更易完成,因此可用过渡态理论解释发电机主绝缘频域介电谱的温度依存性。最后通过构造温度主曲线不仅能消除温度对介电谱的影响,还能拓展测试频率范围。最后对珠海发电厂02#机组开展了现场FDS测试,结果表明:现场试验测试结果与实验室研究结论基本一致,可将频域介电谱法初步推广应用于发电机主绝缘老化状态的现场评估。