【摘 要】
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甲醇是油纸绝缘中纤维素老化的特有标志物，目前采用的顶空气相色谱/质谱测试方法过程繁琐，无法实现无损快速检测。现有的拉曼光谱和红外光谱也难以实现低浓度甲醇(mg·L-1级)的感知。利用太赫兹检测技术对极性物质的敏感性，提出了一种实现绝缘油中微量甲醇的无损检测新方法。通过采用克拉玛依25#矿物绝缘油和色谱级别的甲醇配制浓度为99、 59.4、 19.8、 9.9、 4.95、 2.48、 1.24、
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2021YFB2401705）； 国网山西省电力公司科技项目（52053022000H）； 重庆市自然科学基金面上项目（cstc2021jcyj-msxmX0489）资助；
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甲醇是油纸绝缘中纤维素老化的特有标志物，目前采用的顶空气相色谱/质谱测试方法过程繁琐，无法实现无损快速检测。现有的拉曼光谱和红外光谱也难以实现低浓度甲醇(mg·L-1级)的感知。利用太赫兹检测技术对极性物质的敏感性，提出了一种实现绝缘油中微量甲醇的无损检测新方法。通过采用克拉玛依25#矿物绝缘油和色谱级别的甲醇配制浓度为99、 59.4、 19.8、 9.9、 4.95、 2.48、 1.24、 0.62、 0.31和0.15 mg·L-1的含甲醇的绝缘油混合溶液。检测含微量甲醇的绝缘油在太赫兹频段的吸收光谱，发现在1.7 THz左右存在特征峰，其与油中甲醇浓度有较好的定量相关关系，初步在实验室中实现了0.15 mg·L-1的绝缘油中微量甲醇的测量。基于量子化学计算分析揭示了甲醇与绝缘油之间复杂的分子间力使油与甲醇分子协同振动，是太赫兹频段特征峰的机理。甲醇和绝缘油之间复杂的分子间作用力，使得两种分子在太赫兹频段产生协同振动。同时，随着甲醇浓度的增加，甲醇分子间会形成氢键，更易缔合，减少了甲醇分子与绝缘油分子缔合的比例，从而1.7 THz左右的特征峰增长速度变缓。因此，吸收峰的强度与甲醇浓度存在非线性关系。含微量甲醇的老化绝缘油的太赫兹频谱在1.7 THz左右同样出现了吸收峰，在同一甲醇浓度时，吸收峰的强度随着老化天数的增加而增加，增幅与老化程度存在非线性关系，这可能与不同时期的绝缘油裂解的产物含量有关。聚合物和绝缘油对太赫兹波的低吸收性，有机会实现变压器上绝缘油中低浓度甲醇的快速原位检测。未来将通过进一步增大光程、绝缘油老化产物与甲醇的协同振动机理分析以及自适应大数据信号提取算法来提高测试下限，并排除老化因素的影响，实现全周期绝缘油中甲醇含量的准确无损测量。
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