【摘 要】
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纸绝缘是变压器内绝缘寿命的“晴雨表”,目前纸绝缘的寿命评估依靠对聚合度的直接与间接反映,存在着现场应用困难、间接反映不准确等缺点。油中悬浮纤维可以直接反映纸绝缘的老化状态,现有的油中纤维热老化特征量的提取过程繁琐,难以做到无损评估。本文基于简易无损的荧光特性分析,研究了热老化对油中悬浮纤维荧光特性的影响规律及影响机制,提取了基于油中悬浮纤维荧光特性的新型热老化特征量。论文主要内容有:（1）研究了油
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纸绝缘是变压器内绝缘寿命的“晴雨表”,目前纸绝缘的寿命评估依靠对聚合度的直接与间接反映,存在着现场应用困难、间接反映不准确等缺点。油中悬浮纤维可以直接反映纸绝缘的老化状态,现有的油中纤维热老化特征量的提取过程繁琐,难以做到无损评估。本文基于简易无损的荧光特性分析,研究了热老化对油中悬浮纤维荧光特性的影响规律及影响机制,提取了基于油中悬浮纤维荧光特性的新型热老化特征量。论文主要内容有:（1）研究了油纸绝缘传统理化特性和绝缘油、油中悬浮纤维荧光特性在热老化中的变化规律。开展了油纸组合绝缘的加速热老化试验,获取了聚合度、油中与纸中水分、油中酸值、碳氧气体和糠醛含量随热老化程度加深的变化规律;利用荧光特性测试平台获取了绝缘油与油中悬浮纤维的荧光特性随热老化程度加深的变化规律。结果表明:随着热老化程度加深,绝缘油荧光激发与发射光谱的强度下降,量子产率明显降低;纤维荧光激发与发射光谱的强度下降并伴随明显红移;蓝色激发下纤维素绝缘纸的荧光显微图像由黄色逐渐向橙红色转变。（2）分析了热老化前后纤维荧光特性的变化机制。通过傅里叶红外光谱分析了热老化中绝缘纸纤维素的氢键变化规律;利用量子化学研究了热老化前后纤维模型的结构参数、前线分子轨道性质与垂直激发/发射能量等变化,并对热老化前后纤维模型的荧光光谱进行了理论计算。结果表明:绝缘纸纤维素的氢键随热老化加深而强度减弱、数目减少;热老化后纤维模型的前线分子轨道能级差变大,垂直激发能与垂直发射能下降,分别导致了电子跃迁的抑制和光谱峰位的红移;纤维模型在热老化前后的理论荧光光谱与试验光谱的规律相同,峰位接近;热老化对纤维刚性结构的破坏是其荧光特性减弱的主要原因,而刚性的削弱主要由氢键强度和数目的下降所致。（3）提取了基于油中悬浮纤维荧光特性的新型热老化特征量。通过荧光的衰减拟合和发射光谱的色彩映射,获取了热老化中纤维荧光寿命和色度坐标的变化规律,并建立了两类特征量与聚合度的关联关系;基于新型热老化特征量,使用支持向量机及其改进模型开展了纤维老化分类试验。结果表明:随着热老化程度加深,纤维的荧光寿命下降,色度坐标的横坐标增大而纵坐标减小;改进的支持向量机模型对纤维老化状态的分类效果有着显著的提升;模型优秀的分类结果验证了新型特征量在反映纸绝缘真实热老化状态上的有效性。
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