基于声学特征的变压器故障诊断方法应用需求分析

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1、基于声学特征的变压器故障诊断方法应用需求分析基于声学特征的变压器故障诊断方法应用需求分析大型变压器是电力系统的主要设备之一，它的状况直接关系到电力系统的安全经济运行。大型电力变压器的故障以绝缘故障为主，局部放电既是绝缘劣化的原因，又是绝缘劣化的先兆和表现形式。局部放电的检测能够提前反映变压器的绝缘状况，及时发现变压器内部的绝缘缺陷，预防潜伏性和突发性事故发生。变压器在局部放电过程中，总是伴随着声发射信号的产生。通过研究发现，局部放电产生的这些声信号与局部放电的程度和类型有着一定的对应关系。　　1变压器故障诊断方法的需求与应用现状　　1.1电网设备老旧主变概

2、况　　根据国内外资料统计，连续运行时间超过4年的变压器故障概率为2.5%（每200台中有5台故障）。不仅变压器本体故障带来损失，故障引起的间接经济损失更为严重，变压器作为输变电传输网络的上游设备，事故造成的电力中断会严重影响人们的工作和生活。　　本公司某站#1主变型号SFPSZ9-150000/220，河北保定变压器厂生产，出厂日期1998-05-27，投运日期1999-07-01，运行已超过15年，属老旧变压器，冷却方式强迫油循环导向风冷（ODAF）。2012年9月#1主变油化试验发现油中出现微量乙炔（C2H2），2012年9月为0.3?L/L，2013

3、年4月为0.42?L/L，2014年11月为0.29?L/L，2015年3月为0.25?L/L，近两年来乙炔含量较为稳定，未出现异常增长现象。其#2主变型号SFSZ9-150000/220，衡阳变压器有限公司生产，出厂日期2002-04-01，投运日期2002-06-09，冷却方式自然油循环风冷（ONAF）。2012年9月#2主变油化试验发现油中出现微量乙炔，2012年9月为0.16?L/L，2013年4月为0.22?L/L，2014年11月为0.19?L/L，2015年3月为0.18?L/L，近两年来乙炔含量较为稳定，未出现异常增长现象。#2主变经制造厂

4、校核发现中、低压侧抗短路能力不足，被列为隐患主变压器。　　本变电站除安装有避雷器动作次数及泄漏电流表外（不具备数据远传功能），其他设备未安装在线监测装置。由于本站#1、#2主变均存在微量乙炔，产气原因至今未明确，但是由于本站为枢纽变电站，停电计划安排十分困难，同时也需要保证密切监控变压器运行情况，故有必要加装在线监测，以监视、跟踪分析。　　1.2传统测试方法应用情况　　为确保变压器的长期稳定运行，变压器的绝缘结构需满足GB1094标准规定关于电、机、热等方面的具体要求。变压器故障包括外部和内部故障，其中变压器的外部故障主要是变压器油箱及其附件焊接不良、密封

5、性能不好，造成渗漏油故障；冷却系统包括油泵、风扇、控制设备等的故障，分接开关传动装置及其控制设备的故障；其他附件如套管、储油柜、测温元件、净油器、吸湿器、油位计及气体继电器和压力释放阀等的故障。外部故障类型虽多，但通过巡视检查是可以发现的。内部故障主要包括铁芯故障、绕组故障和放电故障，其中铁芯故障包括铁芯多点接地故障、铁芯过热等故障；绕组故障主要包括绕组变形、绝缘老化、绕组受潮及绕组层间、匝间、相间、高低压绕组间发生接地、短路、断路、击穿或者烧毁故障。传统的变压器故障测试方法包括在线监测和离线检测两种：（1）在线监测主要有介损测量、油色谱监测、超声监测等方

6、法，这些方法具有很好的实时性等优点，但由于反映绝缘缺陷的宏观特征量太小，易受现场电场与磁场等的干扰，或者由于变压器结构复杂，都严重影响了测量的精度，使得这些方法的监测结果可信度大打折扣；（2）离线检测主要有油色谱检测、空载损耗、短路损耗、耐压等试验，这些方法能够发现变压器绝缘当前的问题，但每次检测周期长，考虑到绝缘老化非线性和加速性等特性，很难保证两次检测之间变压器能运行安全。因此，现有的测试方法存在的主要问题归纳如下：（1）反映绝缘缺陷的宏观特征量太小，测量信号易受干扰，导致现有在线监测方法的测量结果存在可信度的问题；（2）绝缘缺陷发展到一定程度具有加速

7、性质，因此预防性试验并不能保证变压器能完全安全运行。　　2基于声学特征的变压器故障测试方法　　随着状态检修的应用与在线监测手段的不断丰富，现阶段逐步拓展建立了以动态测试技术为基础的在线监测技术，基于振动、声信号、光、温度、电磁等信号进行分析，并以此为基础发展了光谱诊断技术、振动诊断技术、声学诊断技术、红外和热成像诊断、无损检测技术、铁谱诊断技术等。其中声音是一种机械波，声信号蕴含着大量的振动信息。设备在正常运行时，零件之间、零件本身、固件与机身之间均会产生声信号，运行状态发生变化时声信号也随之变化。变压器内部绕组和铁芯在高压和强磁场的环境下出现故障，产生的

8、声音也会发生变化，这种通过声信号分析变压器故障的诊断方法称为声学特