振动法在线监测突发短路时变压器绕组状态

2012年03月20日11:27:18 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

王丰华，李　清，金之俭
上海交通大学电气工程系，电力传输与功率变换控制教育部重点实验室，上海

河南电力试验研究院，河南郑州

摘　　　要：突发短路时变压器箱壁的振动信号与绕组的运行状态及变压器的安全稳定运行密切相关。首先文中在对突发短路时变压器绕组轴向振动特性进行了理论建模，据此分析了振动法监测变压器绕组变形的理论机理。然后使用研制的振动信号测试系统获取了某实体变压器多次短路冲击试验中的振动信号，研究了变压器时域振动信号及其包络线的变化特性。结果表明，振动分析法较之传统的绕组变形检测方法短路电抗法有着较高的灵敏度；短路冲击过程中振动信号的幅值、包络线的变化趋势及变压器绕组受迫振动的持续时间较为清晰的描述了短路电动力激励下变压器绕组发生变形乃至损坏演变过程中的状态变化，可用于基于振动分析法的变压器绕组状态在线监测系统之中，提高变压器的运行可靠性。

关　键　词：变压器；绕组状态；在线监测；振动分析法；突发短路

１　引　言
作为电力系统中较为重要的设备之一，变压器运行的稳定性和可靠性对电力系统的安全影响极大。随着我国电网容量的日益增大，短路容量亦随之增大，变压器出口短路形成的冲击电流产生的巨大电磁力对变压器绕组的机械强度和动稳定性构成了严重威胁。统计分析结果表明［１］，变压器大多数故障源于出口短路故障。变压器绕组在强大的短路电流冲击下容易发生松动或变形，虽然大多数情况下仍能继续运行，但却埋下了事故隐患，给电网的安全运行造成了很大的威胁，对变压器绕组的运行状态进行及时有效的在线监测是极为必要的。目前，绕组变形检测的常用方法有基于变压器绕组电气参数模型得到的短路阻抗法［２］和频响分析法［３］。在实际应用中发现，这两种电气测量方法只有当变压器绕组发生较为明显变形的状态下才能给出较为准确的判断。且由于测量方法的限制，难以实现在线监测。振动分析法采用吸附在变压器箱壁上的加速度传感器获取变压器的振动信号，通过绕组的机械动力学特性变化来对绕组状态进行监测，只要绕组的机械特性（如结构变形、预紧力松动等）发生变化，都可以从它的机械振动特性变化上得到反映，具有较高的灵敏度。此外，整个振动检测系统与变压器的强电系统没有直接连接，对于电气系统的正常运行没有任何影响，可发展成为一种便捷、安全的在线监测方法［４５］。随着智能电网的推行，电力设备的在线监测势在必行，它可为智能电网的基础信息平台即智能变电站提供较基本的运行状态参数和趋势，是未来实行设备状态检修的基本依据。而在使用振动分析法对变压器的绕组变形进行在线监测时，突发短路时变压器绕组振动信号的特征量提取方法是关键。本文基于变压器突发短路试验过程中获取的振动信号，采用时域振动信号的波形形态对变压器绕组在短路冲击下的状态变化进行判别，以期获得变压器绕组变形乃至损坏过程演变过程中振动信号的变化特性，为基于振动分析法的变压器绕组变形在线监测研究提供依据。

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