变压器噪声测量.pdf

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第45卷第3期2009年6月高压电王HighVoltageApparatusVo145No3Jun200993直流偏磁引起的500kV电力变压器振动和噪声的现场测量与分析陈青恒，马宏彬，何金良（1广东惠州供电公司，广东惠州516000；2清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点试验室北京100084）摘要：

设计了500kV单相电力变压器振动与噪声在线同步监测方案，并通过振动与噪声传感器及相应的数据采集和分析系统实现了对广东惠州500kV变电站单相电力变压器直流偏磁条件下的振动与噪声的实时监测。

监测得到了500kV电力变压器外壳上典型位置在直流偏磁前后的振动与噪声的时域波形数据分析得到了500kV单相变压器振动与噪声信号在直流偏磁前后的频率范围。

试验结果表明：

直流偏磁条件下电力变压器的振动与噪声幅值增加明显且频谱中出现了大量高次谐波，对于变压器的运行有着不利的影响关键词：

变压器振动；噪声；直流偏磁；在线监测；频谱中图分类号：

TM407文献标志码：

B文章编号：

1001-l609（2009）03-009304FieldMonitoringandAnalysisonVibrationandNoiseof500kVElectricalTransformerunderDCCurrentBiasingCHENQingheng，MAHong-bin，HEJin-liang（1GuangdongHuizhouPowerSupplyBureau，Huizhou516000。

China；2StateKeyLabofPowerSystems，DeptofElectricalEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China）Abstract：

InordertoobservetheinfluencecausedbytheDCbiasingcurrentthroughtheneutralpointofthepowertransformer，anewon。

linevibrationandsoundmonitoringprogramwasdesignedwithuseofbothqualifiedvibrationandsoundsensorsatthesametime1heexperimentwasoperatedinHuizhou500kVsubstationanda500kVsinglephaseelectricaltransformerwaschosenasexperimentalobjectBasedontheexperimentplatform，steadyandclearvibrationandsoundwaveformbeforeandaflertheDCbiasingconditionWasrecordedandspectrumanalysisWasalSOachievedbasedonthedatamonitoredInconclusionDCbiasingiSharmfulforpowertransfornlersandtheresultofthisresearchprovidesvaluablereferencetotheon-linevibrationandSOUndmonitotingsystemoftransfornlersKeywords：

transformervibration；noise；DCbiasing；onlinemonitoring；spectrum0引言随着我国交直流混合输电模式逐渐形成交直流系统相互干扰的问题也随之出现当直流线路采用单极大地回路运行时通过直流系统的接地极流人大地的直流电流将对交流电力系统内的电力设备产生影响。

天广直流输电系统直流单极大地回路运行方式下，网内部分变压器振动加剧、噪声增大对噪声与调试负荷进行比对的结果表明二者具有明显的相关性，类似的经验和大量试验数据表明直流偏磁是造成变压器振动和噪声加剧的主要原因121电力变压器常规运行时磁致伸缩和漏磁引起的铁心叠片以及绕组之间的振动是引起变压器箱体振动的主要原因，引。

当出现直流偏磁时变压器内部漏磁通在幅值上有明显的增加高次谐波也大量出现，从而导致绕组之间、硅钢片之间的振动有明显的增强振动通过绝缘油和铁心垫脚传递到箱体表面也将反映出幅值增大和谐波增加的特点【5该试验在广东惠州500kV变电站单相电力变压器上进行在三广直流线路调试单极大地回路运行方式运行期间进行监测采用振动与噪声传感器以较高采样频率同步提取有无直流偏磁条件下变压器工作时的噪声和振动信号波形对其频谱进行了分析比较给出了变压器振动和噪声与直流偏磁的关系曲线并提出了一种判断电力变压器振动和噪收稿日期：

200805-26；修回日期：

2008-1217作者简介：

陈青恒（1971），男，博士，高级工程师，从事电力安全运行工作。

94Jun2009HighVoltageApparatus声状态受直流偏磁影响程度的方法。

1现场测量与结果11试验装置与测量方案变压器器身表面的振动与变压器绕组及铁心的压紧状况、位移及变形状态密切相关，因此可以通过测量电力变压器的器身振动来反映绕组和铁心的振动情况并通过在变压器表面进行瞬时声压测量实现对变压器运行状态的监测同时该监测系统与整个电力系统没有电气连接所以对整个电力系统的正常运行不会产生影响安全而方便振动与噪声在线监测装置分为信号采集部分与后台处理部分前置机由振动传感器与噪声传感器组成在测点的选择上首先需要确定3个方向的监测：

其次测点在直流偏磁时所在位置处应该能如实反映出变压器整体的振动状态不会因为所在处箱壁结构的限制而变化微弱：

最后该位置应易于定位和安装传感器确保试验具有较高的可重复性和精确程度最终确定如图l所示3个振动测点，与振动测点l水平距离15m处布置了噪声传感器：

采得的实时信号经数据采集和滤波，形成数字信号由后台计算机进行显示、储存和分析。

数据图l变压器振动与噪声监测装置图器12振动与噪声信号的测量结果在调试过程中设定较高的采样频率以尽可能精确地反映变压器振动与噪声频谱，振动的测量单位为H1s：

从安装平面指向传感器的方向为振动的正方向噪声瞬时声压的单位为Pa。

3个振动测点和一个噪声测点直流偏磁前后监测波形见图25。

一2O100薹一102002040608O时间ms（a）直流偏磁之前一uf：

4ll藻枷：

一80L-一时间ms（b）直流偏磁时图2有无直流偏磁时测点l处振动时域波形一2O100毒一1020O20406080时间ms（a）直流偏磁之前80；400一40-80昌幅蟮f删020406080时间ms（b）直流偏磁时图3有无直流偏磁时测点2处振动时域波形一12080三意。

一80120时间ms（a）直流偏磁之前O20406080时间ms（b）直流偏磁时图4有无直流偏磁时测点3处振动时域波形一4020要0藿_2_040O20406080时间ms（b）噪声声压频谱波形图5有无直流偏磁时噪声瞬时声压时域波形2试验结果分析21不同测点的波形分析虽然波形和频谱并不相同，但在直流偏磁前后，3个测点的时域波形和频谱具有相似的变化趋势。

没有直流偏磁时油箱壁振动的时域波形清晰2009年6月高压圣z第45卷第3期95稳定且表现出了非常明显的周期性，波形相对规律，上下对称性较好而直流偏磁出现时波形变得杂乱上下波形出现了明显的不对称测点1的振动峰值从lg增加到了4g左右受变压器结构的影响反向的振动幅值只是从1g增加到了大约2g：

测点2的振动峰值从1g增加到了6g左右，谷值从1g增加为2g左右，与测点1变化程度接近；测点3变化程度相对较小峰谷值均从4msz增加到10ms：

噪声波形相对变化最小峰值从15Pa增加到了3Pa3个测点的频谱分析结果表明：

高次谐波明显出现无直流偏磁时的主频仍有明显优势22振动和噪声幅值随偏磁电流的变化规律图6是惠州供电局3号主变监测到的中性点直流电流从下午14：

40开始出现明显的偏磁直流，这一过程中系统监测到了整个直流偏磁从无到有的过程中振动与噪声的变化情况图6中性点直流图7给出了整个直流偏磁从无到有再到小的过程中噪声波形与测点l的振动波形的变化情况从监测的结果看直流偏磁与变压器箱体振动和噪声有着非常明显的相关性。

_Rl吕臀时间，s图7振动与噪声同步变化波形将相同时刻监测系统记录到的测点1的振动和噪声时域波形的幅值与变电站主控室记录到的中性点直流的大小进行对比将振动幅值与直流偏磁电流的对应关系在图8中反映出来得到直流偏磁电流对变压器振动幅值的影响曲线可以看出随着流入交流变压器中性点直流偏磁电流的增加交流变压器的振动呈线性增加趋势：

直流电流每增加lA振动幅值增加11g左右，在直流偏磁为O时，振动幅值在2g左右；类似的监测表明，直流电流每增加1A，噪声声压增加约09PaI哦量j；1jj鹫型口摄鞲一中性点直流A图8直流偏磁电流对变压器的振动的影响曲线2_3振动波的频谱变化规律图9为直流偏磁时振动加速度频谱分析。

从图9可以看出没有直流偏磁时该处变压器油箱壁振动频谱基本集中在1kHz以内在100500Hz内最为明显而1kHz以上的高频分量则基本可以忽略。

而当出现直流偏磁现象时箱体表面的振动频谱中高频分量大幅增加5001000Hz谐波均匀而稳定地增大甚至在原本可以忽略的l14kHz的频段也出现了相应的高次谐波反映出变压器内部绕组和铁心振动有明显变化l皇臀频率Hz（a）直流偏磁之前振动加速度频谱分析频率Hz（b）直流偏磁时振动加速度频谱分析图9直流偏磁前后测点1处频谱分析24振动对变压器运行带来的可能影响分析过大的直流偏磁使变压器铁心饱和趋于严重励磁电流发生畸变，硅钢片磁致伸缩力增加。

而且。

饱和的铁心成为更高磁阻途径漏磁通增加导致绕组振动加剧辐射噪声增大直流偏磁过程中剧烈的振动对于变压器结构的机械强度产生冲击可能造成紧固件变松甚至脱落因此需要比对直流偏磁发生之前和消失之后变压器的振动波形和频谱情况图l0为测点1在直流偏磁消失后的时域波形和频谱分析结果与偏磁之前基本一致一方面说明直流偏磁过程对于变压器未造成明显的影响另一方面进一步验证了直流偏磁对于电力变压器振动的影响25一种新的判断变压器运行状态的方法从振动与噪声变化程度来看直流偏磁对于变96HighVoltageApparatuslO50罨一5蜷一1O一32督1蠼002O406O时间ms（a）直流偏磁之后振动加速度时域波形2oo4o060o80olO00频率，Hz（b）直流偏磁之后振动加速度频谱分析图10直流偏磁之后测点1处振动时域及频谱分析压器的安全运行有着很大的威胁需要密切注意这一过程中变压器的振动和噪声变化情况以监测变压器本体是否出现问题笔者提出一种判断电力变压器振动和噪声状态受直流偏磁影响程度的方法：

选定测点，考虑负荷对于振动状态的影响记录无直流偏磁时的振动幅值在不同负荷水平时振动程度：

在已记录的直流偏磁对于振动和噪声影响程度的基础上。

当再次出现直流偏磁时考察直线斜率是否在合理的范围内：

考察直流偏磁前后在相同的负荷水平条件下振动时域波形和频谱分析的结果是否一致如幅值的变化范围是否在20的范围内5001400Hz范围内的高次谐波是否大量出现如出现以上的问题则怀疑变压器内部结构可能出现问题3结论

（1）变压器正常运行时，振动与噪声波形清晰稳定且有着较为明显的周期性为电力变压器的故障诊断和状态维修提供了有力的数据基础和长期判断依据。

（2）直流偏磁前后，3个测点的时域波形和频谱具有相似的变化趋势。

没有直流偏磁时油箱壁振动的时域波形清晰稳定且表现出了非常明显的周期性，波形相对规律，上下对称性较好，而直流偏磁出现时波形变得杂乱上下波形出现了明显的不对称3个测点的振动峰值有明显增长（3）从幅值看，随着流入交流变压器中性点的直流偏磁电流的增加交流变压器的振动呈线性增加趋势。

此外。

噪声与振动基本同步变化噪声水平也是反映变压器运行状况的指标之一（4）变压器正常运行时，箱体表面水平方向振动频率以100Hz为基频在200500Hz范围内所占权重最大，1000Hz以上基本上可忽略不计。

直流偏磁时，出现500HzIAkHz频率范围内的高次谐波（5）由于变压器结构复杂目前的监测侧重于对变化量的监测实现故障程度分析或者故障定位上需要进一步的研究和探讨参考文献：

11钟连宏，陆培均直流接地极电流对中性点直接接地变压器影响高电压技术，2003（8）：

1214【2】蒯狄正直流偏磁对变压器影响的研究J江苏电机工程，2004（5）：

1_4【3WEISERB，PFUTZNERHRelevanceofMagnetostrictionandForcesfortheGenerationofAudibleNoiseofTransformerCoresJIEEETransonMag，2000，36（5）：

37593777【4董志刚变压器的噪声2J_变压器，1995（11）：

273151王世山，汲胜昌，李彦明利用振动法进行变压器在线监测的应用研究IJ变压器，2002（9）：

73766汲胜昌，刘味果，李彦明，等振动法用于在线监测电力变压器绕组及铁心状况的可行性研究J】高压电器，2001，37（5）：

47【7曹林直流偏磁电流对电力变压器励磁特性影响的研究【D】北京：

清华大学2o07（上接第92页）5副43霎电信号强、干扰小的某一高频窄带信号，因而系统的抗干扰能力强，灵敏度高；采用统计方法，可分析100个工频周期信号后给出结果局部放电信号信息更丰富，并可减少随机干扰的影响，可用于变压器、GIS等电力设备局部放电在线监测。

电信号与样本库信号的相似程度参考文献：

15AGABP神经刚络的模式识别结果子污秽缺陷放电3代表高压导体尖刺放电，4代表【J接地体上尖刺放电，5代表自由金属微粒放电。

同时使用脉冲电流法对测量系统进行标定结果表明，该测量系统可测量到视在放电量为2pC的局部放电【3】6结语4】该检测系统中心频率、带宽可调，可选择局部放陈小娟，袁乃昌平面螺旋天线的设计与实现J雷达与对抗，2004（4）：

3l一33郭景丽贺秀莲刘其中有限圆盘地面上套筒单极子天线西安电子科技大学学报（自然科学版），2004，31（3）：

4l7421谈文心，邓建国高频电子线路【M西安：

西安交通大学出版社1996王国利郑毅沈嵩，等AGA-BP神经网络用于变压器超高频局部放电模式识别J电工电能新技术，2003，22

（2）：

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