變壓器油中溶解氣體拉曼光譜特性及檢測(cè)研究.pdf

1、油中溶解氣體分析是判斷油浸式電力變壓器早期潛伏性故障最方便、最有效的方法之一。研究以油中溶解氣體分析為基礎(chǔ)的電力變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)方法對(duì)提高電力變壓器運(yùn)行維護(hù)水平、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。目前變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)方法主要有氣相色譜法、傅立葉紅外光譜法、傳感器陣列法、光聲光譜法等。拉曼光譜氣體分析技術(shù)是一種基于拉曼效應(yīng)的分子鑒別分析技術(shù),由于其可以直接分析混合氣體的成分,不用對(duì)混合氣體進(jìn)行分離,因而特別適合應(yīng)用于變壓器

2、油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)。研究拉曼光譜技術(shù)在電力變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,對(duì)持續(xù)改進(jìn)電力變壓器絕緣監(jiān)測(cè)技術(shù)具有重要的意義。論文的主要工作有:
　?、籴槍?duì)變壓器油中溶解氣體拉曼光譜檢測(cè)的研究現(xiàn)狀,從拉曼散射的基本原理入手,研究了拉曼散射的電磁模型和量子模型,分析了共焦顯微拉曼技術(shù)的基本特點(diǎn),比較了幾種常見拉曼增強(qiáng)方法的原理和應(yīng)用情況,確立了以共焦顯微拉曼系統(tǒng)和光纖增強(qiáng)法為核心的變壓器油中溶解氣體拉曼光譜檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法。分析了密

3、度泛函理論計(jì)算的基本原理,基于該方法對(duì)變壓器油中7種故障特征氣體(H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO、CO2)的拉曼光譜特性進(jìn)行了仿真計(jì)算,得到了7種故障特征氣體各自的拉曼光譜圖,以及對(duì)應(yīng)的拉曼頻率和拉曼活性。
　?、诨诠步癸@微拉曼系統(tǒng)和光纖增強(qiáng)法設(shè)計(jì)了一套變壓器油中溶解氣體拉曼光譜檢測(cè)平臺(tái),確立了平臺(tái)框架及設(shè)備選型。依托中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院的類似平臺(tái)對(duì)7種故障特征氣體進(jìn)行了拉曼光譜檢測(cè)。利用Savitzk

4、y-Golay多項(xiàng)式平滑等信號(hào)處理方法對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的原始拉曼數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的信噪比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了拉曼光譜應(yīng)用于變壓器油中溶解氣體分析的可行性。
　?、刍诜抡娣治龊蛯?shí)驗(yàn)結(jié)果確定了H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO、CO27種故障特征氣體的拉曼特征譜峰,依次為:4157cm-1、2918cm-1、1973cm-1、1344cm-1、2954cm-1、2142cm-1、1388cm-1,并通過仿真分析對(duì)特