Определение содержания воды в трансформаторном масле на основе инфракрасной спектроскопии

LIU Ge ,  

ZHANG Meng-wei ,  

QIN Fang ,  

CHEN Bin ,  

CHEN Jun-sen ,  

YANG Hao-zhang ,  

摘要

Количество влаги напрямую влияет на электрические характеристики трансформаторного масла и безопасность трансформатора. Контроль содержания воды в трансформаторном масле является важным условием безопасной эксплуатации трансформатора. В данной работе подготовлены образцы масла с различной градацией влажности и проведено инфракрасное спектроскопическое обследование. Был построен многомерный линейный регрессионный математический модель, связывающая содержание воды, оптическую плотность и площадь пиков поглощения в трансформаторном масле. Модель была проверена на контрольных образцах, предложен точный количественный метод определения влажности с помощью инфракрасной спектроскопии. Результаты показывают, что пиковое поглощение в ИК-спектре влажного трансформаторного масла обусловлено колебаниями гидроксильных групп (—OH) в молекулах воды, поглощающих инфракрасное излучение. Молекулы воды, находящиеся в масле, образуют водородные связи между собой и с некоторыми добавками масла, что приводит к выравниванию электронной плотности облака, снижая частоту колебаний пиков поглощения в диапазоне 3600~3200 см-1. Пики смещаются в область более низких волн и расширяются. Между содержанием воды, оптической плотностью при 3400 см-1 и площадью пиков поглощения в диапазоне 3600~3200 см-1 существует соответствующая зависимость. Построенная модель количественного отношения имеет коэффициент детерминации R2=0.943, значение sig 0.003 (p<0.05), среднеквадратическая ошибка (RMSE) составляет всего 0.00512. Точки экспериментальных данных равномерно распределены на плоскости регрессии, модель хорошо аппроксимирует данные и значима, что позволяет точно рассчитывать содержание воды в трансформаторном масле. Данный метод повышает точность количественного определения влаги в трансформаторном масле и закладывает теоретическую основу для онлайн-мониторинга содержания воды.

关键词

инфракрасная спектроскопия;трансформаторное масло;влажность;количественное определение;многомерная линейная регрессия

阅读全文