基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法

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1、基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法吉开泉佛山市劲能电力工程有限公司528000摘要：作为电力系统的关键设备之一，电力变压器的正常运行对电网的安全可靠性起到决定性作用。在电力供应系统运行过程中起到基础作用的变压器故障和故障诊断方法受到电力供应领域的广泛关注，木文从振动的角度出发，结合电力变压器绕组变形故障的实际，对基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法进行简要的分析。关键词：变压器；故障；诊断方法引言电力变压器作为变电站最核心的设备，其安全稳定运行对确保供电可靠性和提高经济性只有重要作用。据不完全统计，造成变压器损坏和停运的各种故障因素中，绕

2、组变形占据近半壁江山。变压器的运输、运行、绝缘老化受损以及地震等不可抗力均能造成绕组不同程度的变形，特别是运行变压器在外部出口短路的情况下，绕组中短路电流形成巨大的电磁力使得绕组产生变形故障。变形具有累积效应，随着变形程度的发展，绕组绝缘受损，绕组的抗短路能力进一步降低，最终即使在较小的短路电流作用下，变压器也会因为绕组不可恢复的变形而损坏，导致电网的停运。在社会经济发展对电力供应稳定、可靠要求的大形势下，对基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法进行研宄具有鲜明的现实意义1变压器振动信号分析1.1变压器振动来源变压器表面的振动主要来源于铁芯和绕组

3、的振动，电力变压器稳定运行时，硅钢片的磁致伸缩引起了铁芯振动，由电流通过绕组时在绕组间、线饼间、线匝间产生的电动力引起绕组振动。由于作用在导体上的电动力与电流和磁场强度的乘积及漏磁通与电流成正比，故变压器绕组导体所受电动力及绕组振动的加速度正比于负载电流的平方，同时可推导出振动信号的基频是负载电流基频的2倍，即为100Hz。振动信号的基频增加是变压器多种故障的共冇特性，即使变压器内部没冇故障，100Hz分量也较大且随负载电流变化明显，即100Hz信号是绕组变形的必要特征但非充分特征。因此，如果仅振动信号100Hz分量增加，并不能准确判断是否冇故障，

4、更不能判别是哪一类故障。因此，若要快速、准确地判别绕组变形故障，需要结合其他特征进行诊断。1.2运行状态量对振动的影响及折算变压器运行时，其加载电压、负载电流以及油温等运行状态量，均会对变压器汕箱表面的振动信号产生影响，将会给振动信号的采集带来误差，影响故障诊断的结果。因此，在分析振动信号前对其作适当的折算尤为重要。绕组的振动是在漏感影响下，由线圈中电流相互作用产生电动力引起的，故负载电流发生变化时，绕组受到的电动力也产生变化，绕组振动情况取决于负载电流的平方即Fw∝i2(1)式中：Fw为绕组中通入负载电流引起的电动力；i为负载电流。因此

5、，判断绕组状况吋必须考虑负载电流的影响。由于变压器的振动是由绕组、铁芯、冷却系统及分接开关共同引起的，故需考虑铁芯、冷却系统及分接开关对振动的影响。由于变压器的振动是由绕组、铁芯、冷却系统及分接开关共同引起的，故需考虑铁芯、冷却系统及分接开关对振动的影响。铁芯的振动主要取决于硅钢片的磁致伸缩，考虑到加载电压和磁通密度之间存在线性关系［1］，可知铁芯所受磁致伸缩引起的振动力与加载电压之间存在平方关系，即Fe∝U2(2)式中：Fe为铁芯受磁致伸缩引起的振动力；U为加载电压。因此，判断绕组状况吋还需考虑加载电压的影响。冷却系统的振动主要是由风扇

6、、汕泵振动所引起的，其频谱奋严格规律，比较容易区分；分接开关的振动频率虽然含有50Hz及其倍频信号，但信号仅在分接开关动作吋产生，持续吋间很短（<ls），也容易区分。变压器绕组内部损耗多以热量形式散发，造成内部工作环境温度升高，绕组的温升主要受发热和散热2个方面的综合作用。绕组的发热由负载电流人小确定;绕组的散热包括绕组对匝间内变压器汕的对流散热和对外界空间的辐射散热，受环境温度、风速、匝间距等因素的影响较大。绕组温度的变化使油温发生变化，对振动信号的采集产生热干扰。2振动监测优化与监测方法2.1监测点的确定在电力变压器运行过程中，由绕组的受

7、力特点和电力变压器的内部结构可以得知，苏受力的集中点在距离汕箱顶面的1/2高度处，即汕箱正面中部的径向振动传递路径最短、能够监测到的振幅最高［2］。所以在振动信息采集活动中要将该位置作为振动信号的采集位置，在具体的监测实践活动中如果因为变压器安装位置的原因造成对该位置的监测存在闲难，可以酌情将监测点向下移动。在对电力变压器的震动信号进行采集的活动中，因为变压器内部的线饼和线匝都是立式布置的，其受电动力影响产生的震动也基本是横向的，所以在振动信号采集活动中采集点要尽量集中在变压器的纵向位置上，考虑到变压器的安装实际，顶部中心是振动数据采集的理想位置，

8、变压器的侧面因为距离振动中心较远而且K横向振动因为分布的不均匀，很容易对侧面监测产生影响，所以一般不在侧面进行振动数据采集