太赫兹时域光谱技术在绝缘纸板微水含量检测中的应用分析

水分是电力设备油纸绝缘寿命的首要劣化因素。将太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）引入到油纸绝缘微水含量测试中,利用太赫兹时域光谱系统对不同微水含量绝缘纸板样品进行测试,得到了不同太赫兹时域及频域响应信号结果并进行拟合,从而获得了可以初步估计纸板中水分含量的计算公式;最后结合太赫兹成像技术对纸板平面的水分不均匀分布情况进行了检测。由于水分子中的氢键在太赫兹波照射下会产生强烈的共振与吸收,在太赫兹透射波中产生明显的反馈作用,基于此原理可以将太赫兹检测技术运用于对绝缘纸板水分含量与分布的评估中。     

基于太赫兹时域光谱的XLPE老化评估研究

合理预测交联聚乙烯（XLPE）电缆的老化状态,及时更换老化严重的电缆,对于电网的稳定运行至关重要。本研究对XLPE绝缘电缆试样进行145℃的加速热老化实验,分析了相关微观理化特性,并建立了太赫兹频段介电参数与微观结构之间的关联。结果表明：随着老化时间的增加,XLPE的结晶度降低、热稳定性下降,羰基指数增大,表明XLPE老化程度逐渐加剧;在太赫兹频段范围内,介电常数实部受结晶度、极性基团含量等多种结构因素的共同影响,导致其与老化时间之间的关系不明确,但介电常数虚部的变化主要由源于极性基团的偶极子高弹态极化引起,表现出随老化时间增加而逐渐增大的趋势。经拟合发现介电常数虚部与羰基指数呈正相关关系,因此太赫兹频段介电常数虚部能够较好地反映XLPE试样的老化程度。     

六氟化硫气体中水含量的太赫兹时域光谱检测*

六氟化硫设备中的含水量检测对电网的安全运行至关重要.为了实现对六氟化硫气体中含水量的快速无损检测,利用太赫兹时域光谱技术对不同含水量的六氟化硫气体进行实验测量,获得了不同含水量六氟化硫气体的吸收系数和折射率,研究了六氟化硫气体中的水分对太赫兹波的吸收作用.实验结果表明,六氟化硫气体的吸收系数和折射率都随着水含量的增加而增大.根据不同水分含量六氟化硫气体的吸收系数反向推测出含水量,实现对六氟化硫气体的含水量检测.研究六氟化硫气体中含水量的太赫兹吸收光谱特性,对于快速、准确检测高压电器设备中六氟化硫气体的含水量及排除安全隐患具有重要意义.     

基于太赫兹时域光谱的XLPE不同尺度缺陷研究

交联聚乙烯（XLPE）在生产、敷设、运行过程中会受到多种因素影响,产生不同尺度的结构缺陷,进而影响XLPE的电气性能。本文对XLPE电力电缆中常见的分子缺陷、聚集态结构缺陷与宏观气隙缺陷进行了重构,并结合X射线衍射测试（XRD）与太赫兹时域光谱（THz-TDS）的透射和反射模块对3种尺度的缺陷进行表征。结果表明：太赫兹时域光谱的电压幅值、相位信息分别表现出关于极性分子与聚集态结构变化的敏感特性;通过太赫兹时域光谱透射与反射模块的联用技术,可精准识别并计算出内部气隙缺陷的位置及尺寸,实现对不同尺度缺陷的无损检测。     

用于太赫兹时域光谱系统的锁定放大电路

针对目前商用锁定放大器在太赫兹光谱测量中存在的功能冗余、体积庞大、价格昂贵等问题,设计了一种精简的锁定放大电路.该电路采用基于ARM Cortex-M3内核的STM32微控制器产生相对相位可编程控制的斩波信号和参考信号,结合平衡调制/解调器AD630实现锁定放大功能.基于诺顿等效定理提出了一种电流输入型锁定放大器测试系...     

太赫兹时域光谱用于橡胶添加剂的定量分析

在利用太赫兹时域光谱（THz TDS）技术对丁腈橡胶中的添加剂进行定量分析时,将偏最小二乘法(PLS)推广到多维偏最小二乘方法(N PLS),解决了高维数据的建模问题,并且具有良好的模型预测能力。为验证本算法的有效性,分别采用PLS算法和N PLS算法对样本进行建模分析,得出N PLS模型的均方根误差为2.04%,相关系数为0.98。PLS模型的均方根误差为2.71%,相关系数为0.97,结果表明,两种方法都可以对丁腈橡胶中添加剂的含量进行预测,而N PLS算法具有更好的预测效果。     

基于太赫兹时域光谱技术的变压器油中金属杂质的检测研究

利用太赫兹时域光谱技术对纯净的变压器油和不同含铜量的变压器油进行了实验测量,获得了纯净的变压器油和不同含铜量的变压器油的时域、频域、吸收光谱和折射率。实验结果表明,在变压器油中添加铜粉末后,材料的时域、频域、吸收系数和折射率都有明显变化,通过太赫兹技术可以快速准确地检测出变压器油中是否存在金属异物,进而保障电网的安全运行。     

基于太赫兹时域光谱技术的GIS设备固体粉末中金属异物的检测研究

GIS设备在设计、制造、安装和运行维护时会产生固体粉末,固体粉末中存在金属颗粒时会对GIS设备的安全稳定运行造成较大隐患,因此对GIS设备固体粉末中金属异物进行检测具有重要意义。利用太赫兹时域光谱技术对环氧树脂、硅橡胶、陶瓷及其混合物进行了实验测量,获得了四组样品的时域、频域、吸收光谱和折射率。在此基础上,分别在这四组绝缘材料样品中加入铜粉末,并利用太赫兹时域光谱技术得到添加铜粉末后样品的时域、频域、吸收光谱和折射率。实验结果表明,在绝缘材料中添加铜粉末后,材料的时域、频域、吸收系数和折射率都有明显变化。通过太赫兹技术可快速准确地检测出GIS设备固体粉末中是否存在金属异物,进而保障电网的安全运行。     

太赫兹光谱技术的应用进展

近年来太赫兹（THz）技术快速发展,在安全检测、航空航天、生命科学、化学等领域应用日趋广泛。由于许多炸药及其相关材料在THz波段具有特征吸收,许多非金属、非极性材料对THz波是透明的,且太赫兹波具有低能性,THz光谱技术在安检中具有巨大的应用潜力。本文介绍了太赫兹波的特性和国内外在太赫兹领域的研究进展,详细介绍了太赫兹波在爆炸物、毒品和包装材料检测中的应用,并讨论了在应用中存在的困难和面临的挑战。     

不同热老化程度的植物绝缘油太赫兹时域光谱特性研究北大核心CSCD

植物绝缘油因其较好的绝缘性能及绿色环保等优势,逐渐成为传统矿物绝缘油替代品研究的热点。太赫兹波段光谱具有独一无二的指纹特征吸收峰,使其成为近年来物质检测热点技术之一。文中利用绝缘油的太赫兹时域光谱快速、准确、稳定的数据采集特性,对植物绝缘油的老化状态进行诊断。首先,利用改进的电磁波传递函数消除了仪器和容器的法布里—珀罗(F-P)效应。然后计算出植物绝缘油的吸收系数、折射率等THz谱参数,分析了植物绝缘油在太赫兹区域的介电性能。最后,与相应老化状态下的糠醛浓度进行对比,结果表明,糠醛浓度与平均折射率有相同的变化趋势。研究结果为THz-TDS技术在植物绝缘油老化状态评估领域的应用提供了很好的参考。     

水分对变压器油和绝缘纸频域介电谱特性的影响

频域介电谱法作为一种无损的电气诊断技术,非常适用于变压器油纸绝缘状态的现场诊断。考虑到水分对变压器油纸绝缘系统的巨大危害,运用Concept80宽频介电谱测试系统,研究了水分对矿物绝缘油和不同种类油浸绝缘纸介电特性的影响规律,并对比了相同水分质量分数油浸普通绝缘纸、绝缘纸板和热稳定纸的介电性能。研究表明:矿物油-纸绝缘试品的介电性能受水分的影响极大;矿物油的直流电导率随着水分质量分数的增加呈指数规律增大,在10-3～10-1Hz范围内,油浸绝缘纸的复相对介电常数实部随其水分质量分数增加呈线性规律增大。因此,可利用油品介质损耗因数(直流电导率)和油浸绝缘纸复相对介电常数实部对变压器油、油浸绝缘纸的水分质量分数分别进行诊断。     

基于频域介电谱分析的高压套管绝缘状态评估

为了解决高压套管现场检测手段有限、诊断准确性差的问题,改善目前高压套管事故多发的现状,采用新型无损检测方法对高压套管绝缘老化和受潮状态进行评估,对提高高压套管的运行可靠性具有重要意义。笔者采用基于介电响应理论的频域介电谱法(FDS),对3支结构相同的油纸绝缘高压套管在不同温度、含水量以及热老化时间下FDS测试的介损频率曲线进行了对比和分析,通过0.01¹ 000 Hz频段的FDS测试的介损频率曲线来评估套管纸绝缘的含水量。研究结果表明,FDS测量的套管介损频率曲线受温度、含水量和老化时间等因素的影响,介损频率曲线的低频部分对套管纸绝缘含水量更敏感,而通过FDS测试评估套管纸绝缘含水量也可定量分析套管内部纸绝缘的老化和受潮状态。相比传统工频介质损耗测量,频域介电谱测量能够更灵敏和较全面地反映套管内部绝缘老化和受潮状态,具有较好的工程应用价值。     

基于频域介电谱试验的750kV变压器绝缘状况评估

电力变压器运行的可靠性在很大程度上取决于其绝缘系统,绝缘性能降低,寿命便缩短。从经济性和安全性考虑,希望尽可能延长变压器的使用年限,又确保其安全稳定运行,则要对其进行绝缘诊断和寿命评估。通过分析电力变压器绝缘状态的诊断原理与方法,介绍了一种基于频域介电谱(FDS)技术进行绝缘诊断的新型试验方法。采用FDS法对兰州东变电站750 kV变压器进行了初步的现场测量,并分析了测量结果,结果表明,该变压器纸板水分含量合格,绝缘状况良好,且测量结果与预防性试验吻合良好。FDS有望成为一种新的预防性试验方法,具有良好的应用前景。     

基于时域介电法的绝缘纸板水分特征量研究

为了评估变压器绝缘纸板的含水量,从而为现场变压器绝缘状态和寿命估计提供可靠指导,笔者在实验室环境中制备4组不同含水量的油纸绝缘试样,采用极化/去极化电流法(PDC)对不同水分含量绝缘纸板开展了研究,提出了可表征纸板含水量的特征量Q_(paper)。实验结果表明,PDC曲线对油纸绝缘试样含水量的变化十分敏感,且水分含量的改变对于去极化电流曲线的尾端有很大影响;通过去极化电流曲线可以获得拓展Debye模型的各支路参数,且随着水分含量的增加模型支路数量在增加,最大支路时间常数在变大;通过PDC曲线的末端对纸板中水分含量的敏感性,可以拟合出绝缘纸板对应模型支路,从而将绝缘纸板对应支路从Debye模型中筛选出来;特征量Q_(paper)可以反映绝缘纸内部的偶极子转向极化强度,并且Q_(paper)和绝缘纸板水分含量有良好的线性关系,可以考虑用Q_(paper)来做绝缘纸水分含量的特征量。     

基于时域反射技术的电缆渗水缺陷检测方法

内部渗水是常见的电缆故障之一,电缆内部渗水缺陷的准确检测、识别及定位对于提高电力安全稳定具有至关重要的作用。本文在时域反射技术（TDR）理论的基础上,通过仿真分析了注入脉冲频率及幅值衰减对TDR有效定位距离的影响,获得了不同阻抗点特征波形,总结了渗水缺陷波形的分辨方法,并研究了复反射波对定位精度的影响。结果表明：TDR...     

基于频域介电谱特征参量的变压器固体绝缘含水量定量评估

通过对其进行频域介电响应测试并对特征频段内的FDS进行积分运算提取到了能够定量表征绝缘受潮状态的特征参量;基于建立介损积分因数与绝缘受潮状态的函数关系并且消除温度对FDS的影响,实现了对绝缘含水量的定量评估.     

基于频域介电谱法研究甲酸对油纸绝缘水分评估的影响

为了准确评估油纸绝缘中的水分含量,研究小分子酸对油纸绝缘水分评估的影响,文中制备了多组不同水分和甲酸含量的油浸纸试样并利用频域介电谱法对其进行FDS测试,基于此提出表征不同酸性环境下油纸绝缘水分含量的特征参量。研究结果表明:水分会影响小分子酸在油纸间的分布,且随着绝缘纸水分含量和油中甲酸含量的增加,油浸纸试样tanδ频域谱在10?3～101显著增大。相较于无酸环境,甲酸含量的增加使油浸纸试样同一水分含量下的tanδ频域谱发生不同程度的增加,实际测量绝缘纸水分含量时小分子酸的影响不容忽视。提出的油浸纸试样介质损耗因素积分量Stanδ,在不同酸性环境中与水分含量均有良好的指数关系,且随着酸值变化与水分呈现出一定的规律,故可用作表征不同酸性环境下油纸绝缘水分含量的特征参量。