基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法

冯全亮

(山西省忻州供电公司,山西忻州 034000)

基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法

冯全亮

(山西省忻州供电公司,山西忻州 034000)

随着我国社会经济的快速发展,社会经济活动对能源供应的稳定性和可靠性有更高的要求,受这一要求的指导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,本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。

振动 电力变压器绕组变形 故障诊断方法

变压器作为电力系统运行过程中的基本电力供应节点，其在运行中的故障对电力系统的电力供应稳定性和可靠性都有基础性的影响，进而影响社会经济发展的稳定。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究具有鲜明的现实意义。

1 变压器振动信号分析

在运行过程中变压器之所以会产生振动，是因为变压器内部铁芯和绕组的震动，电力变压器在稳定运行时，硅钢片的磁致伸缩会导致变压器内部的铁芯震动，同时由于有电流经过绕组，在绕组、线饼、线匝之间产生的点动力会引起绕组的震动，这种震动与变压器内部的电动力有直接的关系，所以在震动在外在表现形式上的震动频率与变压器自身的负载电流基数有直接的数据关系，在理想状态下变压器的振动信号的基频是负载电流基频的两倍，即100Hz。

因为变压器内部振动信号与其内部电力运行的相关性，所以在电力变压器运行过程中其振动信号基本上能够反应出其内部的故障信息，但是电力变压器故障检测活动中这种相关性表现的并不直接，在变压器运行过程中即使没有故障也其振动信息也会随着变压器内部负载的变化而变化，也就说变压器振动信号的变化只是其绕组变形故障的必要条件，要对变压器绕组故障进行诊断还需要有其他信息的支持，需要有其他诊断手段的帮助[1]。

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，由绕组的受力特点和电力变压器的内部结构可以得知，其受力的集中点在距离油箱顶面的1/2高度处，即油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困难，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，变压器的侧面因为距离振动中心较远而且其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。

2.2 故障初步定为

在变压器的绕组故障诊断活动中，变压器振动量在变压器构件中传播的衰减程度要比电气量在导体中传播的衰减程度大得多，所以在电力变压器的绕组故障诊断活动中采取变压器轴向振动信号作为绕组振动的主要参考数据，对变压器绕组故障进行诊断往往更加有效，通过对变压器轴向振动信号的衰减程度的分析，判断出故障所在的绕组相，完成变压器绕组故障的初步定位[3]。

3 绕组变形故障镇墩模型与方法

3.1 诊断模型

当电力变压器的绕组发生故障后，在其油箱表面的振动信号会发生显著的变化，主要表现为振动信号分布的不均匀同时振动信号的衰减和增强现象也表现的极不均匀，这种振动信号的不均匀现象都是变压器内部电动力分布不均匀导致的，可以说故障变压器的振动信息包含了丰富的故障信息。

通过对电力变压器运行过程中在不同位置表现出的不同故障振动信息，信息主要包括电力变压器正面和顶部振动信息，依据变压器在不同方向上表现出的不同振动信息组建其变压器运行过程中故障信息模型，对变压器绕组故障信息进行具体的分析[4]。

3.2 诊断方法

在电力变压器的运行过程中，故障的诊断方法主要包含以下几个步骤，第一、在正常状态和未知状态下采集油箱顶部和正面中部的6组振动信息；第二、在获得电力变压器的震动信息以后，对未知状态下的振动信息进行分析，如果其振动信息故障明显，则说明电力变压器中存在故障；第三、依据收集的故障振动信息建立故障诊断模型对变压器中的故障点进行初步定位；第四、基于电力变压器中轴向振动监测点的监测信息对变压器中的绕组分别进行震动状态计算，最终确定将故障位置，并将其精确到绕组[5]。

4 结语

当前的社会经济活动对能源供应的稳定性和可靠性要求极高，在社会经济需求的指导下，电力供应主体对基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法的研究具有鲜明的现实意义，本文从变压器振动信号分析、振动监测优化与监测方法、绕组变形故障镇墩模型与方法三个角度对基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法进行了简要的分析，以期为基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断水平提升提供支持和借鉴。

[1]吴书有.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[D].中国科学技术大学,2009.

[2]林爱弟.变压器绕组振动特征提取及其状态识别方法研究[D].浙江大学,2014.

[3]胡伟涛.基于绕组传播规律的变压器绕组变形故障诊断[D].华北电力大学(河北),2007.

[4]诸兵.基于短路电抗分析的变压器绕组变形在线诊断[D].西南交通大学,2007.

[5]洪刚.基于振动法的变压器绕组及铁心状态监测与故障诊断方法研究[D].西安理工大学,2010.