激光拉曼光谱应用于变压器油中溶解气体分析

变压器油中溶解气体在线监测是实施变压器状态检修的重要手段之一。激光拉曼光谱技术能直接使用单一频率的激光对混合气体进行非接触式的测量,符合在线监测的要求。利用激光拉曼光谱对变压器油中溶解气体进行分析,能克服传统在线监测方法的诸多不足。对激光拉曼光谱在变压器油中溶解气体分析中的应用进行了研究。分析了变压器油中7种主要故障特征气体(H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2)的拉曼特征频谱,并阐述了基于特征频谱和最小二乘法对7种特征气体进行定性定量分析的方法。利用共聚焦拉曼技术和镀银石英玻璃管制成的气体样品池,构建了激光拉曼光谱气体分析试验平台。结合平台研究了7种故障特征气体的拉曼光谱检测特性,并与实验室气相色谱法的测量结果进行了对比。对比结果表明,激光拉曼光谱能有效地对变压器油中溶解气体进行定量分析,为变压器油中溶解气体的拉曼光谱在线监测奠定了基础。     

变压器油中溶解气体的红外吸收特性理论分析

气体的红外吸收特性是红外光学方法分析气体的依据。基于HITRAN2004数据库用逐线积分法对变压器油中溶解气体CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2及H2O的红外吸收特性进行分析,给出各气体在波段500~4 000 cm-1内的吸收系数、主要吸收谱带位置、最强吸收谱线的中心波数及其峰值吸收系数;以各气体特征频谱处的吸收谱线为研究对象,分析峰值吸收系数随压强、温度的变化规律。计算和分析结果是用傅里叶变换红外光谱、光声光谱等红外光学方法对变压器油中溶解气体进行定性定量分析的重要依据。     

变压器油中溶解气体光声光谱检测的温度特性

气体光声光谱检测技术能很好地应用于变压器油中溶解气体的在线监测。温度是光声光谱检测的重要影响因素之一。论文基于光声光谱技术的基本原理,利用分布反馈半导体激光器构建了一种便携式、可调谐的光声光谱装置;在分析光声池声学理论的基础上,结合实验探讨了温度对光声池池常数、谐振频率以及气体吸收系数的影响。以变压器油中主要特征气体C2H2进行实验分析,得到了乙炔气体光声信号与温度之间的关系曲线,理论及实验结果为进一步完善油中气体光声光谱在线监测系统奠定了重要基础。     

基于光声光谱检测的变压器油中溶解乙炔气体的压强特性

变压器油中溶解气体的检测及分析是运行电力变压器故障诊断最有效的方法之一。气体光声光谱检测技术能很好地应用于气体检测,气体压强对光声光谱检测有重要影响。论文从理论上推导出气体压强与气体吸收系数、谐振频率、光声池品质因素、池常数及气体光声电信号的函数关系。以构建的可调谐光声光谱装置对变压器油中主要故障特征气体C2H2进行实验,验证了上述函数关系的正确性,得到在气体吸收未发生饱和效应时,C2H2光声电信号与气体压强的函数关系:当0P75k Pa时,光声电信号近似与气体压强P1.5成线性关系;而当75k PaP100k Pa时,光声电信号近似与气体压强P成线性关系。结合吸收谱线增宽及光声电信号变化规律,确定C2H2的谱线6 578.58cm?1最佳光声检测压强为75k Pa,理论及实验结果为进一步完善油中溶解气体光声光谱在线监测提供了技术支撑。     

变压器油中溶解气体的在线监测技术评述

油中溶解气体在线监测是获取变压器运行状态的重要手段之一.该文在概括变压器油中溶解气体在线监测技术一般方法的基础上,从油气分离和气体在线检测两个方面对其研究现状及工程应用进行了回顾.通过对多种油气分离技术的分析比较,认为薄膜透气法具有良好的性价比,更适合于变压器油中溶解气体在线监测.通过分析现有气体在线检测技术原理及特点,阐述了色谱柱和气体传感器阵列技术的不足在于消耗气样、长期稳定性差、交叉敏感等;对傅立叶红外光谱与光声光谱技术的比较表明,光声光谱在气体检测量、检测灵敏度等方面更有优势,其在油中溶解气体在线监测中具有良好的应用前景.     

掺杂Al_2O_3纳米中空纤维膜的油气渗透特性研究

实时在线监测运行变压器油中溶解气体类别及含量的变化对确保变压器安全运行具有重要作用。油气分离技术是变压器油中溶解气体实现在线监测的关键技术之一。针对目前普遍应用的中空纤维膜对CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2、CO和CO2分离效果不好导致监测灵敏度低的问题,论文提出了以聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚六氟丙烯为原料,掺杂纳米氧化物Al2O3,基于L-S法,制成掺杂Al2O3纳米中空纤维膜。与普通中空纤维膜进行了渗透效果对比试验,得到了渗透特性曲线。研究表明:在相同温度、压力条件下,纳米氧化物中空纤维膜弥补了普通中空纤维膜对CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2、CO和CO2渗透效果不佳及油气平衡时间过长不能适应在线监测的缺陷,有效提高了中空纤维膜的油气渗透特性,为提高变压器油中溶解气体的监测灵敏度、实现在线监测的良好应用奠定了技术基础。     

一种在线分析变压器故障特征气体的智能传感器

在线监测变压器油中溶解气体可有效地分析变压器绝缘状况,在线监测用气体传感器是实施该技术的关键。针对半导体气体传感器的交叉敏感特性,提出了将气体传感器阵列与人工神经网络技术相结合,利用6个半导体气体传感器组成传感器阵列,采用BP神经网络进行模式识别。大量的试验证明,所提出的智能传感器可有效地提高H2,CO,CH4,C2H4,C2H2,C2H66种气体的分辨率和检测灵敏度。     

变压器油中溶解气体的在线监测技术评述

油中溶解气体在线监测是获取变压器运行状态的重要手段之一。该文在概括变压器油中溶解气体在线监测技术一般方法的基础上,从油气分离和气体在线检测两个方面对其研究现状及工程应用进行了回顾。通过对多种油气分离技术的分析比较,认为薄膜透气法具有良好的性价比,更适合于变压器油中溶解气体在线监测。通过分析现有气体在线检测技术原理及特点,阐述了色谱柱和气体传感器阵列技术的不足在于消耗气样、长期稳定性差、交叉敏感等;对傅立叶红外光谱与光声光谱技术的比较表明,光声光谱在气体检测量、检测灵敏度等方面更有优势,其在油中溶解气体在线监测中具有良好的应用前景。     

光声光谱技术在油浸式电气设备故障气体检测中的应用

光声光谱气体检测技术具有精度高、检测范围宽、不消耗被测气体和载气等优点,适用于油浸式电气设备油中溶解气体的在线监测。对气体光声信号的产生机理进行了理论研究,分析了油中溶解气体的红外光谱特性。基于顶空脱气和光声光谱监测技术,构建了油中溶解气体在线监测平台。结合平台对标准气样和标准油样进行重复性和准确度的测试。采集实际运行的变压器中的油样,与实验室的气相色谱仪进行对比测试,结果都达到或优于电力系统油中溶解气体在线检测的要求,能有效地检测油浸式电器设备油中溶解气体含量。     

光声光谱检测变压器油中气体的共振光声池研究

气体光声光谱技术是一种新型的微量气体检测技术,能很好地应用于变压器油中溶解气体检测。光声池是光声光谱监测系统中的核心部分,是表征系统灵敏度的重要因素。笔者模拟分析了气体光声信号分布及谐振腔几何尺寸与表征光声池性能的特性参数的量化关系,设计制作了两个不同几何结构参数的共振光声池,实验研究了光声池响应特性,实验结果比较得出谐振腔长120 mm、半径3 mm的不锈钢光声池表现出比较优越的气体响应性能,并对变压器油中溶解的主要特征气体C2H2进行了光声探测。理论与实验结果为气体光声光谱在线监测系统的完善及高灵敏度光声池的优化设计提供了技术支持与理论参考。     

一种新型的变压器油色谱分离柱

介绍了一种新型的复合油色谱分离柱，其特点是用单根柱可在14分钟内分离溶解在变压器油中的H2、CO、CH4、C2H2、C2H6等6种气体，而且色谱柱的固定相受温度影响很小，可在常温下使用，适用于变压器在线监测。     

基于密度泛函理论的油中溶解气体吸附分析

变压器油中溶解气体分析是监测变压器设备状态的重要手段。CO、CH 4和C 2 H 2是变压器油中溶解的代表性气体成分,基于密度泛函理论,首先确定过渡金属原子Pt在典型的层状过渡金属硫族化合物WSe 2表面的最佳吸附位置,获得3种气体在Pt-WSe 2表面的吸附行为,分析了气体吸附、电荷转移、吸附能、电子态密度、电荷密度形变和前沿轨道结构。作为一个电子受体,Pt-WSe 2从3种气体分子中吸引电子,CO和C 2 H 2分子的吸附类型为化学吸附,吸附效果较强,CH 4吸附是物理吸附,吸附效果较弱。气体分子的吸附导致Pt-WSe 2带隙增大,即电阻率增大。文中探索了将Pt掺杂的WSe 2改性材料应用于检测典型变压器油中溶解气体的潜力,提供了气敏吸附的理论依据。     

用灰色多变量模型预测变压器油中气体的方法

变压器的油中溶解气体分析(DGA)是变压器绝缘寿命估计和绝缘故障诊断的重要依据,变压器油中气体体积分数的预测是周期性测试的重要补充。为此,在研究现有气体预测方法的基础上,提出使用灰色多变量模型来预测变压器的油中气体体积分数,以克服常用预测方法在预测时一般只考虑某一个特征参数或单独考虑几个特征参数发展变化的不足。灰色多变量模型可使用从同一信号中提取的多个诊断指标同时进行预测,从系统的角度统一描述各特征参数,因而能获得较准确的预测结果。另外还用绝对关联度进行了气体的相关性分析,这是使用灰色多变量模型进行预测的前提。预测实例表明了该方法的有效性和优越性。     

用灰色多变量模型预测变压器油中溶解的气体浓度

目前变压器油中气体浓度预测普遍采用GM(1,1)模型及其改进形式，针对其在建模时只单独考虑某种气体发展变化的不足，介绍了灰色多变量预测模型MGM(1,n)，它可以综合考虑从同一信号中提取的多个诊断指标，因而预测更科学、有效。对变压器油中溶解的7种特征气体即氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳和二氧化碳进行了灰色关联分析，建立了相应的MGM(1,7)模型，预测实例分析证明，与传统GM(1,1)模型及其改进形式相比，用灰色多变量模型预测的效果更好。     

基于分子动力学模拟的油纸绝缘系统中气体小分子扩散行为

为了从微观层次上揭示气体小分子在变压器油纸绝缘系统中的扩散机理,对变压器油纸复合绝缘材料老化过程中产生的7种常见气体小分子（包括H2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6）在油纸两相介质中的扩散行为进行了分子动力学模拟。采用分子动力学模拟软件,搭建了2组模型,以分别模拟各种气体小分子在油中和纤维素绝缘纸中的扩散。通过对气体小分子在油纸介质中扩散系数、位移特性、自由体积特性与油纸的相互作用能的研究,考察了不同气体小分子在油纸介质中扩散的微观机理,探讨了气体小分子在油纸介质中扩散特性的差异,比较了不同因素对气体小分子扩散行为的影响。研究发现：气体小分子在纤维素中的扩散系数比其在绝缘油中的扩散系数小1个数量级,且7种气体小分子在2种介质中的扩散系数的排列顺序亦不相同;在绝缘油中,主要影响气体小分子扩散行为的是自由体积;而在纤维素材料中,对气体小分子的扩散行为起主要影响的是分子间的相互作用。     

TAM-VI变压器油中溶解气体色谱在线监测系统探讨

在线监测变压器油中溶解气体,实时捕捉变压器油运行状态信息已成为国内外确保变压器安全运行可靠手段。传统气相色谱法检测油中溶解气体存在分析环节多、操作频繁、试验周期长、误差大等弊病。随着油气在线监测技术的日臻成熟,安装油气在线监测装置,对反映变压器内部油及固体绝缘故障的重要特征气体H2、CO及小分子烃类气体等进行在线监测,可有效保障变压器的安全可靠运行。     

基于非等间距灰色多变量模型预测变压器故障

电力变压器是电力系统中最重要的设备之一,变压器一般在发生故障前其内部的油中会析出多种气体,即氢气、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔,并且析出的5种气体之间存在着某种耦合关系。通过建立5种气体的非等间距多变量灰色模型对故障特征气体分析,预测出变压器故障,克服了只考虑一种气体的发展变化或仅在等间距的基础上进行预测的不足。