變壓器油中溶解氣體拉曼光譜特性及檢測研究.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的電力變壓器絕緣在線監(jiān)測方法對提高電力變壓器運行維護水平、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有重要意義。目前變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測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,不用對混合氣體進行分離,因而特別適合應用于變壓器

2、油中溶解氣體在線監(jiān)測。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)測中的應用,對持續(xù)改進電力變壓器絕緣監(jiān)測技術(shù)具有重要的意義。論文的主要工作有:
　?、籴槍ψ儔浩饔椭腥芙鈿怏w拉曼光譜檢測的研究現(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,比較了幾種常見拉曼增強方法的原理和應用情況,確立了以共焦顯微拉曼系統(tǒng)和光纖增強法為核心的變壓器油中溶解氣體拉曼光譜檢測的實現(xiàn)方法。分析了密

3、度泛函理論計算的基本原理,基于該方法對變壓器油中7種故障特征氣體(H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO、CO2)的拉曼光譜特性進行了仿真計算,得到了7種故障特征氣體各自的拉曼光譜圖,以及對應的拉曼頻率和拉曼活性。
　　②基于共焦顯微拉曼系統(tǒng)和光纖增強法設計了一套變壓器油中溶解氣體拉曼光譜檢測平臺,確立了平臺框架及設備選型。依托中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院的類似平臺對7種故障特征氣體進行了拉曼光譜檢測。利用Savitzk

4、y-Golay多項式平滑等信號處理方法對實驗得到的原始拉曼數(shù)據(jù)進行預處理,提高了實驗結(jié)果的信噪比。實驗結(jié)果驗證了拉曼光譜應用于變壓器油中溶解氣體分析的可行性。
　?、刍诜抡娣治龊蛯嶒灲Y(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,并通過仿真分析對特