电力变压器铁心振动特性分析
变压器铁芯质量鉴定
变压器铁芯质量鉴定
1 引言
电力变压器是输送和分配电能的重要设备，铁芯是电力变压器的基本部件，质量的好
坏直接关系到变压器安全运行、可靠性及寿命。
因此，对于电力变压器铁芯的质量鉴定进
行全面的评价和学习，显得尤为重要。
2 变压器铁芯的质量鉴定
变压器铁芯的质量鉴定主要根据其物理性质、电气特性及强度特性对铁芯进行评估，
以确保铁芯能够满足设计条件和使用要求。
包括以下几个方面：
（1）物理性质
铁芯的物理性质总体上包括体积、形状、尺寸、铁心厚度、重量及不同分配器结构等。
检验铁芯必须达到质量规定，保证其物理参数满足设计要求。
（2）电气特性
电气特性包括铁芯通过的直流电阻、绝缘电阻、相对电磁导率及磁导通率等，关系到
变压器损耗及热容量。
根据要求进行检验，检出绝缘及电阻的损伤，以确保铁芯绝缘及电
阻在正常范围内。
（3）强度特性
铁芯的强度特性是指铁芯组成件对外力、热冲击及振动等机械特性。
铁芯受各种内外
部正确和温度，空气流及电流脉动等影响时，保证铁芯机械特性不变，其中最重要的一项
是变压器电流耐受性的评定。
基于振动信号分析方法的电力变压器状态监测与故障诊断研究
摘要 总结分析了小波包分析（ＷＰＴ）在铁芯压紧状况检测中的应用情况及存在的 不足；重点针对变压器空载条件下箱体振动（铁芯振动）信号的特点，通过仿真信 号进行验证、分析希尔伯特黄变换（ＨＩ－ＩＴ）在处理箱体振动信号时出现的问题；据 此，提出一种基于小波包变换和希尔伯特黄变换的时间一尺度一频率分析方法。通 过计算重构信号与原振动信号之间的平均误差和残差百分比选择合适的小波母 函数，利用相关度阈值方法筛选与原信号有更强相关性的频带，借助ＨＨＴ对小 波包处理过的信号进行时间．频率域内的特征表示，将结果与相关文献中的方法 进行了比较。利用该方法对铁芯压紧松动故障进行分析和诊断，验证了该方法的 有效性。 本文得到安徽省自然科学基金资助（Ｎｏ ０７０４１４１５３）。 关键词：电力变压器振动分析绕组铁芯振动预测模型 小波包变换希 尔伯特黄变换
绕组和铁芯的受力情况绕组变形和铁芯压紧状况对其振动的影响如何准确采集变压器箱体表面的振动信号箱体表面传感器位置的选择变压器箱体振动与加载电压和负载电流之间的关系如何建立箱体振动预测模型振动预测模型的可扩展性问题箱体振动信号的特征表示和提取问题围绕上述研究内容本论文开展的主要研究工作和得出的结论如下所述
ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｉｎ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ．Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌｓ
Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｗｏｒｋ
ａｎｄ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗ： Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ
500kV变压器异常噪声及振动的原因分析及解决措施
500kV变压器异常噪声及振动的原因分析及解决措施摘要：变压器作为电力网络环节中最为关键的环节，决定了电力网络能否稳定安全运行。
变压器在工作中最常见的问题是异常噪声及振动，因此本论文针对此现象展开了探究。
首先通过依次分析变压器的各组成部分来确定原因，然后制定了周密详细的噪声及振动测试方案。
通过测试、分析及实验，发现电压和电流对变压器异常噪声及振动得影响大小。
最后，针对文中分析出的各种原因提出了相应的处理办法和监测建议。
关键词：变压器;噪声;振动;解决方法引言变压器作为电力网络中最重要的设备之一，对电力网络的安全稳定的运行有着至关重要的影响。
变压器异常噪声及振动是变压器非正常运作的体现，特别是在500KV的超高压电网中，如果变压器发生故障，造成的人力物力损失将是巨大的。
除此之外，变压器的噪声问题也是现今社会关注的环境问题，因此分析500kV变压器异常噪声及振动问题的原因，并提出有用的解决措施是值得研究的课题。
本研究就500kV变压器异常噪声及振动的原因进行深入调查，对变压器的噪声声源进行分析，对它的振动进行检测，最后提出有实用价值的解决方法。
1.噪声及振动原因分析变压器噪声是由本体结构设计、选型布局、安装、使用过程中，变压器本体及冷却系统产生的不规则、间歇、连续或随机引起的机械噪声及空气噪声总和。
噪声除了对环境污染外，对人类的健康影响也很大，因此现今社会都把变压器噪声水平的高低，作为衡量变压器生产厂家设计和制造水平的指标，其中变压器的振动与噪声往往是密不可分的。
常见变压器的主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯），变压器的冷却系统也是必备的。
由此分析可得变压器的噪声声源主要来自变压器冷却器、变压器的铁芯和线圈绕组三个方面。
变压器冷却系统在工作时冷却风扇会产生噪声，风扇速度、外形、数量等都会一定程度上影响噪声的大小。
变压器的铁芯通常由硅钢片叠装而成，在工作时的铁芯励磁时硅钢片磁致伸缩会引起铁芯振动和噪声，硅钢片的叠装连接和接缝处会因为励磁过程中磁通分布不均匀造成漏磁，产生侧面的电磁吸引力使铁芯产生振动和噪声。
油浸式变压器铁心和绕组的振动特性有限元分析
油浸式变压器铁心和绕组的振动特性有限元分析随着变压器容量越来越大,电力变压器的安全平稳运行的重要性愈加明显,进而对变压器故障进行迅速、有效、准确诊断的意义更为重大。
据历年统计,在变压器出现故障的情况中,绕组出现故障的事故率最多,约占到1/3,而铁心故障事故率紧随其后,达到1/7。
由此可见对变压器的部件进行振动特性分析,找出各自的振动特征是减少故障、提高经济性的有效措施之一。
本文主要讨论以S11-800/10型号的油浸式变压器为模型,将有限元计算和振动信号分析结合起来。
通过利用Pro/E软件对此油浸式变压器进行实体建模,然后运用ANSYS软件调用模态分析模块、谐响应分析模块和瞬时动力学模块对油浸式变压器进行分析。
本文所做工作如下：(1)简要介绍油浸式变压器的主要结构,详细描述振动的传播途径；理论上分别分析铁心和绕组的振源及影响振动信号的因素,并建立铁心振动和绕组轴向振动的数学模型；(2)简要介绍Pro/E三维建模的便捷、互动性等优越性：阐述ANSYS对结构分析模块的多样性、全面性。
利用这两款软件之间的无缝连接,分别建立S11油浸式变压器的铁心、绕组、器身和油箱的实体模型及划分好网格的有限元模型。
(3)调用模态分析模块求解各组件的固有频率：调用谐响应分析模块求解铁心和绕组的幅频响应,确定铁心和绕组正常状态下各自振动贡献最大的频率区间。
通过两者对比,可以有效地对铁心和绕组的结构进行改进和优化。
并假设故障产生的激振力作用在铁心和绕组不同位置,试图通过幅频响应图找出其曲线特征为指导实践中的故障诊断提供依据。
(4)通过对器身及其内部组件模型进行模态求解和谐响应分析,从而了解油浸式变压器主体的动力学特性；对油箱的分析则考虑变压器油对油箱频率和振型的影响,找出箱体受力最大的位置来优化设计。
直流偏磁条件下电力变压器振动特性研究进展
直流偏磁条件下电力变压器振动特性研究进展李长云;郝爱东;娄禹【摘要】基于电力系统中直流偏磁成因及变压器振动机制的分析,结合演绎铁磁材料本构关系的基础理论,从磁畴理论、现象学理论、热力学关系及弹性力学4个角度对磁致伸缩的建模机理与存在的问题进行了分析.在此基础上,对发生直流偏磁时磁致伸缩的现有计算模型进行对比,并讨论了发生直流偏磁时的硅钢片实验与变压器现场测试等研究中的不足,继而探析变压器振动的实验研究中直流电源的引入方式.综合分析现有研究进展后指出,为了给评估变压器承受直流偏磁能力与指导变压器的设计等提供参考,亟需研究直流偏磁时铁磁材料的磁化特性与磁致伸缩的模型这2个科学问题.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2018(038)006【总页数】9页(P215-223)【关键词】电力变压器;直流偏磁;磁致伸缩;振动【作者】李长云;郝爱东;娄禹【作者单位】齐鲁工业大学(山东省科学院)电气工程与自动化学院,山东济南250353;齐鲁工业大学(山东省科学院)实验管理中心,山东济南250353;齐鲁工业大学(山东省科学院)电气工程与自动化学院,山东济南250353【正文语种】中文【中图分类】TM14;TM410 引言由于地磁暴[1]、高压直流HVDC(High Voltage Direct Current)输电工程单极大地回线运行时的地中直流[2]及轨道交通和电解行业中的整流变压器[3]等原因，变压器的电磁场中出现直流电流及其诱发的系列电磁效应称为直流偏磁。
监测结果表明直流偏磁将使变压器的振动加剧、噪声增强、铁芯饱和与过热，严重时可能导致变压器损坏[4-5]。
作为电力系统的关键设备，变压器的健康状况直接关系到电力系统的安全稳定运行，因此变压器的直流偏磁现象受到国内外专家学者的重点关注，其研究内容一般包括探寻直流偏磁的成因(太阳风引发、HVDC的单极大地回流和其他原因)、直流偏磁对电磁设备(电磁式电流互感器、继电保护、电力变压器等)的影响、直流偏磁的抑制方法(变压器中性点串小电阻、反向电流注入、变压器中性点串隔直电容等)3个部分，研究思路通常为由现场测量获取直观数据、理论分析及建模表征、采用现场或实验验证等。
简析直流偏磁条件下变压器铁心振动问题
简析直流偏磁条件下变压器铁心振动问题本文对直流偏磁条件下变压器铁心情况进行了简析，提出基于商用软件分析的方法，服务于今后的研究与设计。
标签：直流偏磁变压器铁心1 引言因直流输电网络、地磁变化等各种原因，变压器激磁电流中会出现大小不同的直流分量，也就是说铁心中存在了直流磁通，继而会产生大量谐波分量，从而使变压器空载损耗增加，伴随着铁心的振动噪声增大，這种现象持续发生会严重影响电力系统的正常运行，可能引起系统保护开关的误动作，给系统的安全运行带来极大的隐患。
随着人们对环境意识的提高和环保部门对各类噪声的限制，特别是近年来一些变电站有时需要建于商业区和居民区内，对变压器噪声设计提出了更严格的要求。
变压器的振动噪声加剧，不但给周围居住人的生活带来不便，同时也极大地影响了人们的日常生活和身心健康。
铁芯是变压器主要的噪声源，所以研究直流偏磁条件下铁芯的振动噪声对减小变压的噪声有着重要的意义，可以减小对周围居住人和环境的影响，同时也提高了资源的利用率，降低环境的污染，既符合生产实际的需要，也符合当今社会所提倡的节能减排、低碳环保的主题。
2 直流偏磁条件下变压器铁心情况当变压器绕组中流过直流电流特别是超过其耐受程度的直流电流时，变压器铁心磁通易出现饱和现象且谐波分量增加，磁滞伸缩加剧，会使变压器的损耗增加、绕组温升增加，引起局部发热，噪声增大，振动位移加大。
变压器的振动噪声过大可能导致铁芯松动、绕组变形、温升增大，并可能造成绝缘强度的进一步降低，严重影响其正常运行，甚至有可能引起变压器的损坏，同时也会影响交流电网的正常运行。
电力变压器作为电力系统的核心设备，其运行可靠性显得越发重要。
变压器直流偏磁现象是指由于某种原因导致变压器铁心中出现了直流磁通，使得变压器铁心正负半周不对称饱和以及由此引起的一系列电磁效应。
变压器在直流偏磁条件下直流和交流磁通共同作用，形成偏磁时铁心的总磁通。
铁磁材料的磁性能，如材料的磁化曲线、损耗曲线、磁滞回线等是进行电磁场分析必不可少的基本材料参数。
6kv电力系统铁磁谐振分析
6kv电力系统铁磁谐振分析摘要：本文针对油田电力生产中，出现铁磁谐振所引发对电压互感器等电力设备的伤害的问题，以铁芯元件非线性的铁磁特性和产生铁磁谐振的理论条件为基础，指出会引发铁磁谐振现象的条件，论述了抑制铁磁谐振产生的机理，并对目前治理谐振的方法进行了总结，提出了治理铁磁谐振较好的方法。
关键字：铁磁谐振；电压互感器；铁芯电感；铁磁特性0 引言铁磁谐振是小电流接地系统中一种内部过电压故障，在6kv配电网络中时有发生。
铁磁谐振是指在有铁芯电感元件在串联回路中的谐振，当有铁芯电感受到所处系统的干扰后，电感值与系统的电容值形成匹配，形成的一种内部过电压的形式，其电压值一般不超过电源电压的3倍。
由于铁磁谐振的发生有一定的随机性和必然性，很难预测铁磁谐振发生的时间，但一旦发生铁磁谐振会引起一定的经济损失。
本文通过对近些年文献资料的研究和总结，借鉴更高电压等级电力系统对铁磁谐振的抑制方法，提出适合6kv电力系统的抑制铁磁谐振的方法。
1铁磁谐振产生的条件和危害1.1铁磁谐振产生的条件在6kv配电系统中，铁芯电感元件主要是变压器和电压互感器。
变压器主要是短路和操作过程中，其励磁电感与电网电容组成串联谐振回路，产生的铁磁谐振过电压。
电磁式电压互感器为了监察变电所的母线电压，变电所都有安装。
电压互感器的一次侧绕组做星型连接，并让中性点接地。
在某些情况下，电压互感器的励磁阻抗与系统的对地电容会形成非线性的谐振电路。
1.2铁磁谐振的危害铁磁谐振会引起的危害有：1、会烧毁电压互感器保险，造成系统误认为低电压，从而造成，系统低电压误动作，造成停电事故。
2、在发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大，使高压熔丝熔断。
如果电流尚未达到熔丝的熔断值，但超过了电压互感器额定电流，长时间处于过电流状况下运行，必然造成电压互感器烧损。
如果是一体式电压互感器，就需要整体更换，如果是分体式电压互感器，则需要针对所损坏的部位，分项更换，会造成一定的经济损失。
大型电力变压器振动分析及试验研究
大型电力变压器振动分析及试验研究摘要：配电变压器在电力系统的供电端发挥着关键性的作用，具有量大、分布范围广的特点，在降低功率损耗的前提下保持其低噪声运行是新型节能配电变压器设计和制造中必须考虑的关键问题，也是评价配电变压器生产质量的关键因素，对于电网节能降耗、提高供电服务质量具有重要意义。
关键词：大型电力变压器；振动分析；试验研究引言在能源互联网时代，加快新型电力系统建设对中国能源转型具有举足轻重的作用，而电力变压器是电力系统稳定运行的核心部件，为了确保其运行状态，需要加强监测管理，以此保障整个新型电力系统的安全性和稳定性。
监测变压器的运行状态时，如果发现异常、潜在的设备故障问题。
目前,振动分析被认为是监测变压器运行状况的一种经济、无损的技术,利用加速度传感器采集的变压器振动信号,可以分析变压器内部运行状态。
因此,振动信号的预测对电力变压器日常维护具有重要的理论和实际意义。
1变压器监测的现实意义变压器绕组是变压器的重要组成部分，是电能转换和传输的关键。
具体来说，变压器绕组是变压器的重要组成部分，主要负责电能的转换和传输，如果发生故障将导致设备停机，影响生产甚至造成安全事故。
然而，离线检测方法应用前提是，必须保证设备停机状态，才能进行检测和维修，这无法保证设备的连续运行和安全性。
通过变压器绕组监测技术，需对变压器的运行状态进行监测，及时发展运行中的故障，有效防止因故障引发的设备损坏和生产事故，以此提高电力设备运行的可靠性、安全性。
监测技术能够提高设备的利用率和运行效率，并且有效缩减设备停机时间和维护成本。
在减少风险和经济损失的同时，也更加环保和节能，符合我国可持续发展的理念。
2大型电力变压器振动分析及试验分析2.1变压器振动特性影响变压器振动信号因素很多，主要包含：铁芯、绕组以及冷却装置，并通过变压器油和油箱金属结构传递至变压器箱体表面，由电动力作用产生的绕组振动经过配电变压器油传递至箱体表面；由磁致伸缩、电磁吸引力产生的铁芯振动通过配电变压器绝缘油、垫脚及紧固螺栓传递至箱体表面；由冷却系统等外围设备运转产生的振动由油箱壁传递至箱体表面[1]。
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电力变压器铁心振动特性分析
:作为电力变压器的主要部件,变压器铁心的振动信号主要与铁心紧固状况、绝缘程度密切相关,具有较强的非线性非平稳特性。
本文以电力变压器铁心为研究对象,将希尔伯特黄变换(HHT)时频分析方法引入变压器铁心非线性振动信号分析领域,并结合传统频谱分析法对六种不同型号的电力变压器铁心振动信号进行了分析及实验研究,从时域、频域及时-频域等几个角度分析了铁心本体振动特性、油箱表面空载时振动特性及负载时绕组振动对铁心振动的影响。
该研究分析结果为电力变压器的状态检测与故障诊断提供了一个良好的基础。
关键词:电力变压器；铁心振动；希尔伯特黄变换
1引言
对运行中的电力变压器实现在线监测及故障诊断能够有效的减少变压器故障率,降低运行成本[1]。
铁心作为变压器的主要部件之一,对变压器的电磁性能、机械强度等起着至关重要的作用。
资料显示,铁心故障在变压器总事故中约占第3位[2],是变压器的主要故障源之一。
因此对铁心进行振动特性分析是大型电力变压器状态监测中十分重要的一部分。
变压器稳定运行时,铁心振动主要来源于硅钢片的磁致伸缩和叠片间特别是接缝处的电磁力[3]。
由于铁心磁化过程的饱和特性及法向磁通和缝隙磁通的复杂性,铁心振动具有非平稳、非线性的特性。
铁心振动受硅钢片材料、制造工艺、运行状态及环境等多种因素的影响[4-5],经过紧固件、垫脚等固体及液体绝缘油两种方式传到油箱表面[6]。
由于传播过程本身十分复杂,油箱表面不同位置的振动各异。
本文结合傅里叶变换和希尔伯。