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电力变压器是电力系统中的关键设备,其安全可靠运行是保证电力正常供应的基础。纸绝缘老化程度决定了变压器的运行年限,纸绝缘老化的准确评估对变压器运行和维护有重要意义。本文研究了热老化过程中纤维折射率变化机制,并采用色散染色法获取纤维色散染色图像,获得图像特征参数和纸绝缘老化状态之间的关系。论文主要内容有:(1)获得了热老化过程中纸绝缘老化特征量变化规律。通过不同温度下油纸绝缘加速热老化试验,研究了热老化过程中聚合度、油中糠醛含量、油中碳氧气体、水分含量和酸值等五个理化特征量变化规律;获取油中纤维色散染色图像,观测了色散染色图像,研究了色散染色颜色随老化时间变化规律。结果表明,老化初期,色散染色颜色主要为蓝色,随着老化程度的进一步加深,蓝色成分逐渐降低,而红色或橙色成分逐渐增加;老化初期颜色不均度逐渐增加,而在老化中后期,颜色不均度出现降低的趋势。(2)分析了热老化过程中纤维折射率变化机制。采用分子模拟软件通过分析非晶态结构参数获得纤维素无定形区堆积密度变化规律,分析了热老化过程中堆积密度变化引起折射率变化机制;通过对热老化过程中纤维素折射率仿真分析,获得不同仿真时间下的纤维色散曲线,得到了极化程度随仿真时间的变化规律,分析了纤维素折射率和极化程度之间的关系,获得了热老化过程中纤维素折射率变化的原因。结果表明,热老化过程中,纤维素无定型区结构参数发生变化,双体分布函数第一峰峰值逐渐增大,有序畴尺寸增大,原子平均位移减小,即有序性增加,有序范围扩大,证明存在重结晶现象,即堆积密度增大,纤维折射率逐渐增大,纤维色散曲线下降速率逐渐减小,极化程度逐渐增大。综上所述,热老化过程中纤维素折射率增大是堆积密度增大和极化程度增大两者共同作用的结果。(3)提出了油中纤维色散染色图像特征提取方法和色散染色图像特征参数。通过对油中纤维色散染色图像预处理,获得了适合提取老化特征参数的图像。提出了三原色比例和颜色不均匀度两个特征参数,分析了色散染色图像中的三原色比例和颜色不均匀度的统计特征,获得统计特征和聚合度之间的关系,并采用支持向量机进行纤维识别,证明特征参数选择的合理性。结果表明,随着老化时间的增加,油中纤维色散染色图像的三原色蓝色比例b减小,而红色比例r增大,颜色不均度Asm先增大后减小,当纸绝缘聚合度相同时,颜色不均度Asm有明显差异。