刘石,杨毅,田丰,高庆水,张楚

(广东电网有限责任公司电力科学研究院,510080,广州)

电力变压器作为电网中的核心设备,其安全稳定运行与电网的可靠性密切相关。国内外的运行检修经验和变压器事故后的解体研究证明,变压器绕组在短路电流冲击下发生的机械故障是变压器故障的重要原因之一[1-3],因此开展变压器的绕组机械故障检测对于维护电网的安全稳定运行具有极为重要的意义[4]。自20世纪80年代以来,研究人员针对变压器绕组的机械故障检测提出了一系列的方法[5-7],在这些方法中,基于变压器油箱表面振动信号的诊断方法具有与被测物没有电气联系、易于实现在线监测的特点得到了广泛的关注[8-9]。

变压器油箱表面振动主要来自于变压器铁心的磁致伸缩效应以及绕组在交变的漏磁场中受到周期作用力而产生的强迫振动[10]。因此,当变压器绕组发生机械变形和稳定性变化时,变压器绕组的机械状态可以通过油箱表面的振动信号表现出来,为故障检测提供依据。国内外对于变压器绕组振动机理的研究主要集中在绕组振动计算以及测点布置的研究上。

王丰华等通过磁-机械耦合模型研究了绕组的非线性振动特性[11];王洪方等建立了变压器绕组安匝平衡时的轴向振动等效单自由度分析数学模型,研究了绕组轴向振动动态特性,讨论了轴向预紧力-绝缘垫块性能等参数对于绕组轴向动态特性的影响[12];朱叶叶等研究了变压器绕组和铁心的振动特性,并提出绕组和铁心的合成振动矢量可能小于其中一个振动矢量的幅值[13];Garcia B通过线性拟合的方法获得了油箱表面绕组振动和铁心振动的合成特性[14]。……