利用振动法进行变压器在线监测的应用研究 变压器

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存为正常状态的历史数据， 作为以后进行故障判断 的依据。电力变压器铁心或绕组发生位移、 松动或 变形时， 相对于正常状态下的振动信号， 这时测得 振动信号会有高频成分出现， 原来一些频率处的幅 值也会发生变化， 并且铁心或绕组位移、 松动或变 形越严重， 出现的高频成分越多。另外， 此时在一些 频率处的幅值变化也就越大。变压器铁心或绕组发 生故障时， 振动信号的能量分布也会发生变化。综 上所述， 有以下诊断铁心或绕组是否发生故障的方 法。 （!） 对得到的振动信号进行快速傅立叶分解， 求出其幅频特性。在振动信号的幅频特性曲线上， 相对于正常状态下的振动信号， 若出现了一些高频 分量， 则可以认为绕组或铁心有故障存在。 （" ） 对得到的振动信号进行快速傅立叶分解， 求出其主频的幅值 #$%&’(。与正常状态下的振动信号 主频幅值 #&%)$ 比较，得到一系数 ! *#&%)$ + #$%&’(。若 则绕组或铁心没有故障， 压紧状况很好； 若 ! !,-.， 则绕组或铁心状况较为良好， 但应引起 ,-/"! 0,-.， 则绕组或铁心发生了故障， 应及时 注意； 若 ! 0,-/， 退出运行， 进行检修123。
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第 !" 卷
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汲胜昌， 刘味果 0 李彦明等 G 变压器铁心及绕组状况的振 动测试系统 0 高电压技术 0I3330I[\[]^2>TG
要的设备， 其可靠地工作对于保证电网安全运行意 义重大。变压器历年的故障统计资料表明， 绕组和 铁心是发生故障较多的部件。另外， 由于有载分接 开关在我国使用时间较短， 有载分接开关故障也比 较频繁。据电力科学院的统计， !""# 年至 !""$ 年 % 年间， 因有载分接开关故障引发的变压器事故占变 仅低于绕组 （$)’%(* 与 铁 心 压 器 总 事 故 的 !&’%( ， 即由于有载分接开关 +,-’)(* 引发的变压器事故率， 及绕组、 铁心引发的变压器事故在变压器总事故中 所占比例达到了 &&’)(。 因此， 积极开展有载分接开 关和变压器绕组及铁心运行状况的监测诊断， 及时 发现故障隐患， 并有计划地进行检验及检修， 不但 可以减少运行成本， 延长设备寿命， 而且能够预防 变压器突发事故的发生， 带来良好的社会和经济效 益 。
这 4 种诊断方法可联合使用， 以便更好地判断 电力变压器绕组或铁心是否发生了故障。并且， 每 个传感器测得的振动信号基本是反映其附近的绕 组或铁心状况，因此我们据此可以进行故障的定 位， 为检修提供必要而有用的依据。
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变压器
结论
电力变压器器身振动信号与内部绕组、 铁心状
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汲胜昌 0 刘 味 果 0 李 彦 明 G 小 波 包 分 析 在 振 动 法 监 测 变 压 器 铁 心 及 绕 组 状 况 中 的 应 用 E&F0 中 国 电 机 工 程 学 报 0
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况以及 CD86 表面振动信号与其内部的机械状况密 切相关， 包含着丰富的信息。开展变压器及有载调 压开关的振动在线监测工作具有良好的应用前景。 振动法用于在线监测电力变压器绕组、 铁心及有载 分接开关在俄 罗 斯 、 美国、 加拿大等国已经有了实 际的应用， 从诊断效果上来看是非常有效的。并且 这种方法与电力系统没有直接的电气连接， 不失为 一种可靠、 简单易行的变压器在线监测方法。 参考文献：
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测量方案 振动传感器仍然选用集成了电荷放大器的压电
式加速度传感器。对于一套有载调压设备只需要一 个振动传感器。可将其粘贴在临近触头的 ’()* 表 面，这样振动传感器对于触头的动作反应更灵敏。
’()* 振动在线监测测试系统的接线如图 + 所示。
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故障诊断的方法
绕组及铁心的故障诊断 首次测量得到的变压器器身各处的振动信号保
世界上仅有美国、 俄罗斯及加拿大等几个国家 在试验室中对利用振动信号检测绕组及铁心进行 了初步的研究，主要是在变压器停电的状况下， 在 高压侧分别加一低压激励信号和工频的正弦信号， 然后测量变压器器身的振动信号。从国内来看， 试 验手段主要是在高压侧施加一外加的机械激励， 然 后测量变压器器身的振动信号。上述试验皆发现运 行正常的变压器和发生绕组或铁心故障的变压器， 其器身振动信号确实有很大的不同。但这些方法， 还只停留在变压器离线的状况下， 而从现在电力系 统的发展要求来看， 为及时发现运行中绕组及铁心 的故障隐患， 必须进行在线监测的研究 。
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对得到的振动信号进行三层小波包分解， （4） 求出各频率段的能量分布。与正常状态时相比， 若 此时的能量分布在某些频率段上发生了较为明显 的变化， 则认为绕组或铁心发生了故障 。
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在线监测实例 图5 （; ） ， 图5 （<） 分别是一运行的 6789 正常及
发生故障时的振动包络信号1=3。 由图 5 可以看出， 与正常状况下的振动信号相 比， 异常振动包络信号中的脉冲有所减少且幅值发 生了变化。分析认为， 原因可能在于其中的一组触 头接触不良， 或者触头的表面磨损， 引起了不正常 的触头动作。在后来的吊罩检查中发现， 其中的一 个触头表面磨损严重， 已经无法形成较为良好的接 触， 如果再持续使用此 6789 ， 必将引起电力事故的 发生。
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王 钰G 用 频 响 法 和 低 压 脉 冲 法 检 测 变 压 器 绕 组 变 形 的 研究 E6FG 西安交通大学博士学位论文 G255HG
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测量方案 振动传感器选用集成了电荷放大器的压电式
加速度传感器， 将振动加速度信号转换为成正比的 电压信号。一共选用了 #! 个振动传感器， 在变压器 器身的粘贴位置如图 # 所示 （标阿拉伯数字处） ， 选 这些位置主要是为了更好地诊断变压器各相铁心 和绕组的压紧状况， 若考虑诊断其它位置的铁心和 绕组状况， 可在相应位置加贴振动加速度传感器。
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振动法的测量原理及其方案
,’! 绕组及铁心部件 ,’!’! 原理
电力变压器在稳定运行时， 硅钢片的磁致伸缩 引起了铁心振动， 绕组在负载电流的电场力作用下 产生振动。绕组及铁心的振动通过变压器油传递到 变压器的器身， 引起器身的振动。变压器器身表面 的振动与变压器绕组及铁心的压紧状况、 位移及变 形状态密切相关。因此可以通过在线测量电力变压 器的器身振动来监测其绕组和铁心状况。 从铁心及绕组振动的起因来看， 我们只要测量 变压器在空载条件下的器身振动， 就可以得到铁心 的振动信号。测量变压器负载情况下振动信号， 通 过比较负载和空载时振动信号就可以得到绕组的 振动信号 .$/。 由于变压器器身各位置处的振动特征与距离
关键词： 电力变压器；在线监测；铁心；绕组；有载分接开关；振动法 中国分类号： !"#$% 文献标识码： & 文章编号： （+((+） ’((’)#*+% ,’)((-$)(*
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引言
在电力系统的各种设备中， 变压器是昂贵且重
开展了初步的工作， 他们对运行中的有载分接开关 进行了监测，在 % ### 次动作中未发现有载开关异 常， 因此这种方法的可靠性、 可用性， 还需进一步探 讨 .-/。 国内迄今尚未开展利用振动法在线监测电力 设备运行状况方法的研究。与现有的有载分接开关 故障诊断技术及变压器绕组变形测试技术 （234 、 相比， 这种方法的最大优点 560 及短路电抗法等） 是通过贴在变压器油箱壁上的振动传感器来在线 监测其运行状况，与整个电力系统没有电气连接， 对整个电力系统的正常运行无任何影响，可以安 全、 可靠地达到在线监测的目的。这种对电力系统 影响最小且安全可靠的监测电力设备的新方法， 也 是国际上在线监测研究的发展趋势。