[發明專利]受直流偏磁影響交流電力變壓器振動與噪聲在線監測方法

有效

• 申請號: 200810102885.0
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN101246043A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 何金良;馬宏彬;曾嶸;張波;陳水明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01H1/00
• 分類號: G01H1/00;G01R31/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于電工領域電力安全監測技術，特別涉及一種通過監測電力變壓器箱體表面振動與噪聲狀態進而實現監測受直流偏磁影響的交流電力變壓器運行狀態的方法。

背景技術

電力變壓器是交流電力系統中的核心設備，其鐵心勵磁特性曲線呈現典型的非線性。在正常條件下，變壓器主要運行在該特性曲線的飽和點附近，但在直流系統單極大地回流的影響下，流入大地的直流電流將有部分電流流入直流接地極附近的中性點接地的交流電力變壓器中，流入的直流電流可達幾十安培，變壓器鐵心中將因此出現直流磁通分量，勵磁磁通向某一側偏移，設備工作點極易進入勵磁特性曲線的飽和段，發生半波飽和，這種現象就被稱之為直流偏磁。直流偏磁將導致箱體內部漏磁通增加，繞組電流畸變明顯，進而造成鐵心和繞組振動加劇，箱體表面振動和噪聲明顯增大，振動幅值可達原有振動狀態5倍以上，可能對于變壓器的結構產生損壞，對電力變壓器運行性能和使用壽命產生嚴重的影響。

變壓器本體振動主要由鐵心的磁致伸縮和繞組振動引起，電力變壓器器身表面的振動與變壓器繞組及鐵心的壓緊狀況、繞組的位移及變形密切相關。鐵心的磁致伸縮與變壓器端口電壓有密切聯系，繞組的振動與繞組電流和變壓器工作負荷有緊密聯系。在直流偏磁狀態出現之后，如果高低壓繞組之一在發生了變形、位移或者崩塌，繞組的壓緊不夠，使高低壓繞組間的高度差逐漸擴大，導致繞組安匝不平衡加劇，使漏磁造成的軸向力增大，從而繞組的振動加劇；如果鐵心壓緊程度受到影響，硅鋼片發生松動，或者硅鋼片的自重將使鐵心彎曲或者變形時，硅鋼片之間的縫隙變大，硅鋼片接縫處和疊片之間的漏磁變大，導致了電磁吸引力變大，于是鐵心的振動變大，另外當鐵心存在多點接地的故障時，硅鋼片變熱，也會引起磁滯伸縮導致的鐵心振動變大。這些具體表現在振動信號上的特征為：振動頻譜發生改變，出現了更高次的諧波成分，且振動的幅值變大。

目前對于變壓器本體振動與噪聲的研究，以探究變壓器本體振動和噪聲的性質為主，是將振動傳感器通過磁力座貼在變壓器箱體表面的不同位置上，在變壓器附近布置噪聲聲壓計，通過采樣裝置根據現場需求提取并分析箱體表面的振動加速度信號，進而實現對于變壓器鐵心及繞組物理狀態的監測，監測系統與整個電力系統沒有電氣連接，對整個電力系統的正常運行不會產生影響。但其僅可以實現短時間內噪聲聲壓波形和振動幅值的監測，時間上不具備連貫性，對于振動波形缺乏直觀的描述，無法實現噪聲與振動的同步監測及結果比對，沒有定量地判斷振動頻譜的變化，無法通過長期在線監測實現直流偏磁條件下對于變壓器振動狀態的判斷。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種直流偏磁狀態下交流電力變壓器振動與噪聲在線監測方法，可通過長期在線監測，實現直流偏磁條件下對于變壓器振動狀態的判斷，保障電力變壓器安全穩定運行。

本發明提出的交流電力變壓器在直流偏磁狀態后的振動與噪聲在線監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在沒有直流偏磁時，在變電站主變壓器現場，將3個或3個以上振動傳感器貼在變壓器箱體表面上，在變壓器箱體正面中點處距變壓器一段距離處布置一個噪聲聲壓計(一般間距為1-3米，距離遠近對于相對量的改變影響不大，但過近將造成接近部分的聲源對于噪聲貢獻過大，過遠則不能忽略其它噪聲源的干擾)；在設定的時間內(一般為1-3天，根據當地的負荷變化情況確定，只要可以確定無直流偏磁條件下變壓器正常運行時箱體表面的振動幅值范圍即可)，根據設定的采樣間隔、采樣頻率(采樣間隔小于5分鐘即可，5分鐘或者小于5分鐘的采樣間隔可以保證完整的記錄變壓器在相當長一段時間內的振動變化趨勢；采樣頻率一般設定為2.5kHz-5kHz，由于變壓器振動頻譜分布于50-1000Hz的范圍內，根據采樣定理，采樣頻率至少要達到該頻率范圍的2倍以上約為2.5kHz，但由于采集設備的限制，最高設定在5kHz)，采集所述位置的噪聲聲壓計的噪聲聲壓信號，以及采集變換不同位置后的振動傳感器的振動信號，根據采樣數據確定振動信號變化最大的振動傳感器的位置作為振動信號監測點，并記錄該監測點無直流偏磁時變壓器本體振動的主要特征數據；