一种电力植物绝缘油劣化状态的光谱诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种电力植物绝缘油劣化状态的光谱诊断方法，属于高压绝缘检测技术领域，主要采用太赫兹时域光谱技术，采集太赫兹脉冲在植物绝缘油界面多次反射后随时间变化的时域光谱信号，进行傅里叶变换后得到幅值和相位等信息，计算得到绝缘油的复折射率、吸收系数、消光系数等，再通过这些参数与油中糠醛建立联系，从而得到绝缘油的劣化状态，本发明专利技术给诊断绝缘油劣化状态提供了新方法，可以在电力行业推广应用。力行业推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种电力植物绝缘油劣化状态的光谱诊断方法


[0001]本专利技术属于高压绝缘检测
，具体涉及一种电力植物绝缘油劣化状态的光谱诊断方法。

技术介绍

[0002]油纸绝缘劣化是引起油纸绝缘失效的重要诱因，因为在变压器的运行过程中，纤维素绝缘纸会受到热的影响而发生热老化，降解生成葡萄糖单体，它在变压器运行过程中极不稳定，易分解产生一系列氧杂环化合物并溶解在油中，糠醛是其中主要的产物。因为新变压器绝缘油和非纤维素绝缘材料中都不含糠醛，唯有以纤维素为原料的绝缘系统，在老化过程中才会产生糠醛，并最终溶解在变压器油中。
[0003]随着溶解在绝缘油中的副产物增多，绝缘油的绝缘性能逐渐下降，可以采用现代检测技术与分析手段对电力变压器内绝缘系统的绝缘性能进行状态评估，尽可能的延长其使用寿命。
[0004]目前诊断绝缘油劣化程度的方法主要有：油中溶解气体分析法，根据油中溶解的CO2和CO的比值诊断绝缘油的劣化程度；油中糠醛含量分析法，通过测量纤维素绝缘纸劣化生成的糠醛溶解在绝缘油中的浓度来诊断绝缘油的劣化程度；频域图谱诊断法，利用介质在交流条件下的极化特性，通过测量流过所测介质的电流峰值和相位，从而得到绝缘油的介电常数、介质损耗正切值、复电容等参数的变化来诊断绝缘油的劣化程度。
[0005]不同劣化程度的绝缘油纸生成的副产物不同，而绝缘油油纸劣化生成的副产物会溶解在绝缘油中，使得绝缘油的极性不断增强。因为太赫兹脉冲对极性物质非常灵敏，所以可以利用这一特性来诊断绝缘油的劣化程度。

技术实现思路

>[0006]为了克服现有绝缘油劣化程度诊断方法复杂繁琐的不足，本专利技术提供一种电力植物绝缘油劣化状态的光谱诊断方法，可在实验室对油样进行光谱诊断。
[0007]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种电力植物绝缘油劣化状态的光谱诊断方法，其特征是，包括以下步骤：
[0008]1)采用纯度大于99％的聚乙烯材料制作成光程为1mm的比色皿。
[0009]将太赫兹系统置于密闭的、充氮的恒温环境中，然后将空的比色皿放置在太赫兹时域光谱系统中，产生的太赫兹脉冲波垂直透射过空的比色皿，记录太赫兹脉冲在空的比色皿内的多次反射信号，得到太赫兹脉冲在空的比色皿中的脉冲信号，将其作为参考信号。
[0010]2)向空的比色皿中填充植物绝缘油，放置在太赫兹时域光谱系统中，产生的太赫兹脉冲波垂直透射过填充了植物绝缘油的比色皿，记录太赫兹脉冲在植物绝缘油内的多次反射信号，从而得到植物绝缘油皮秒和亚皮秒的时域光谱图，将其作为样品信号；
[0011]参考信号与样品信号进行快速傅里叶变换后，对信号幅值的衰减和相位变换进行分析，确定植物绝缘油在0.1
‑
1.80THz范围内的吸收系数α(ω)和平均折射率n(ω)。
[0012]3)按照步骤2)的检测方法对不同劣化程度的植物绝缘油进行检测，测试记录太赫兹脉冲在植物绝缘油内的多次反射信号，从而可以得到不同劣化程度的植物绝缘油的太赫兹时域光谱信号，进行快速傅里叶变换后，对信号幅值的衰减和相位变换进行分析，确定植物绝缘油在0.1
‑
1.80THz范围内的吸收系数α(ω)和平均折射率n(ω)。
[0013]4)测量不同劣化程度的植物绝缘油中糠醛浓度，未老化的植物绝缘油中糠醛浓度<0.25mg/L，一般老化程度的植物绝缘油中糠醛浓度为0.25～0.72mg/L，严重老化程度的植物绝缘油中糠醛浓度>0.72mg/L，将其作为传统劣化程度的诊断依据。
[0014]5)根据步骤3)和步骤4)的结果，在0.1
‑
1.80THz范围内将1.30THz和1.50THz的吸收峰指认定为FR3植物绝缘油的特征吸收峰；
[0015]未老化的FR3植物绝缘油在0.1
‑
1.80THz范围内的平均折射率为1.533～1.538，一般老化程度的FR3植物绝缘油在0.1
‑
1.80THz范围内的平均折射率为1.538～1.554，严重老化程度的FR3植物绝缘油在0.1
‑
1.80THz范围内的平均折射率>1.554。
[0016]进一步的，太赫兹脉冲的传递函数为H(ω)：
[0017]传递函数
[0018]其中，ω为角频率，d为样品厚度，c为光速。
[0019]进一步的，在进行快速傅里叶变换后选取的频域范围为0.1
‑
1.80THz，选取的光学参数是吸收系数α(ω)和平均折射率n(ω)；
[0020]吸收系数
[0021]折射率
[0022]其中，Φ(ω)为参考信号样品信号的相位差，ρ(ω)为参考信号样品信号的幅值比。
[0023]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术主要是通过太赫兹脉冲投射不同劣化程度的绝缘油，其表现出不同的特性实现的。因为绝缘油纸在运行过程中，随着时间的推移会发生劣化，生成水分、CO2、CO、H2、CH4等副产物，并溶解在绝缘油中，从而增大了绝缘油的极性。而太赫兹脉冲对极性物质非常灵敏，绝缘油溶解副产物的量不同，其表现出的特性不同。本专利技术可以在实验室进行操作，对从在运变压器中取样的植物绝缘油进行劣化状态诊断。本专利技术给诊断绝缘油劣化状态提供了新方法，可以在电力行业推广应用。
具体实施方式
[0024]下面通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。
[0025]在变压器的长期运行过程中，绝缘系统会受到电场、温度、水分等多因素的影响，其内部会发生复杂的理化反应，从而促进绝缘劣化的发生。变压器绝缘系统中通常选用纤维素绝缘纸，当其受到其他因素影响时会发生解聚反应和消去反应，产生大量的副产物并溶解在绝缘油中，并在氧的协同作用下，发生一系列更加严重的化学反应，加速绝缘系统的
劣化，可以利用现代检测技术对其进行监测诊断。
[0026]本专利技术提供一种电力植物绝缘油劣化状态的光谱诊断方法，包括以下步骤：
[0027]1)采用纯度大于99％的聚乙烯材料制作成光程为1mm的比色皿。
[0028]将太赫兹系统置于密闭的、充氮的恒温环境中，然后将空的比色皿放置在太赫兹时域光谱系统中，产生的太赫兹脉冲波垂直透射过空的比色皿，记录太赫兹脉冲在空的比色皿内的多次反射信号，得到太赫兹脉冲在空的比色皿中的脉冲信号，将其作为参考信号。
[0029]2)向空的比色皿中填充植物绝缘油，放置在太赫兹时域光谱系统中，产生的太赫兹脉冲波垂直透射过填充了植物绝缘油的比色皿，记录太赫兹脉冲在植物绝缘油内的多次反射信号，从而得到植物绝缘油皮秒和亚皮秒的时域光谱图，将其作为样品信号；
[0030]太赫兹脉冲的传递函数为H(ω)：
[0031]传递函数
[0032]其中，ω为角频率，d为样品厚度，c为光速。
[0033]参考信号与样品信号进行快速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力植物绝缘油劣化状态的光谱诊断方法，其特征是，包括以下步骤：1)采用纯度大于99％的聚乙烯材料制作成光程为1mm的比色皿；将太赫兹系统置于密闭的、充氮的恒温环境中，然后将空的比色皿放置在太赫兹时域光谱系统中，产生的太赫兹脉冲波垂直透射过空的比色皿，记录太赫兹脉冲在空的比色皿内的多次反射信号，得到太赫兹脉冲在空的比色皿中的脉冲信号，作为参考信号；2)向空的比色皿中填充植物绝缘油，放置在太赫兹时域光谱系统中，产生的太赫兹脉冲波垂直透射过填充了植物绝缘油的比色皿，记录太赫兹脉冲在植物绝缘油内的多次反射信号，得到植物绝缘油皮秒和亚皮秒的时域光谱图，作为样品信号；参考信号与样品信号进行快速傅里叶变换后，对信号幅值的衰减和相位变换进行分析，确定植物绝缘油在0.1
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1.80THz范围内的吸收系数α(ω)和平均折射率n(ω)；3)按照步骤2)的检测方法对不同劣化程度的植物绝缘油进行检测，测试记录太赫兹脉冲在植物绝缘油内的多次反射信号，得到不同劣化程度的植物绝缘油的太赫兹时域光谱信号，进行快速傅里叶变换后，对信号幅值的衰减和相位变换进行分析，确定植物绝缘油在0.1
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1.80THz范围内的吸收系数α(ω)和平均折射率n(ω)；4)测量不同劣化程度的植物绝缘油中糠醛浓度，未老化的植物绝缘油中糠醛浓度<0.25mg...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，胡祥甫，胡波，黄奎，吴院生，李亚雄，隆朝花，漆智鹏，李泽，陈峰，苏力，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：