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變壓器鐵芯振動實(shí)驗(yàn)故障閾值分析和設(shè)定及結(jié)論
作者：威博特鐵芯 發(fā)布時(shí)間：2019-03-30 15:01:08 瀏覽次數(shù)：在變壓器鐵芯振動的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn):靠近松動鐵芯上方的3號測點(diǎn)在鐵芯松動3mm 后,100 Hz基頻分量比正常狀態(tài)(無故障)時(shí)的要大,且不受油箱共振影響,能表征鐵芯是否發(fā)生松動,為此可選擇3號測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。采用100Hz特征頻率分量占1kHz以內(nèi)總分量的比例來設(shè)定閾值。在變壓器鐵芯松動前后,3號測點(diǎn)振動信號中100Hz分量占總分量(1kHz以內(nèi))的比例分析分別如表1和表2所示。
表1 3號測點(diǎn)正常時(shí)100Hz分量所占比例
表2 3號測點(diǎn)鐵芯松動3mm 時(shí)100Hz分量所占比例
從表1和表2中可以看出,變壓器正常時(shí)振動信號中100Hz分量值為0.005680g,而鐵芯松動后的值為0.001949g,正常時(shí)的值比松動時(shí)的值要大。這是由電壓變化引起的,因此故障閾值設(shè)定需要考慮電壓影響。
正常情況下,100 Hz振 動 加 速 度 信 號 分 量 占1kHz以內(nèi)分量比例值為25.58%,而鐵芯松動3mm 后,100Hz振動加速信號分量占1kHz以內(nèi)分量比例值為28.37%。因此容易判別鐵芯是否發(fā)生松動故障,而不需要考慮外加電壓的影響。
采用基于振動信號中100 Hz特征頻率分量占總分量的比例來設(shè)定鐵芯故障閾值:當(dāng)Y1 <0.2558時(shí),變壓器鐵芯狀況良好;0.25580.2837時(shí),變壓器鐵芯異常,需停運(yùn)檢修。
實(shí)際上,電力變壓器勵磁側(cè)電源電壓變化很小,基于本文的診斷方法將更準(zhǔn)確,如從表1和表2數(shù)據(jù)可見,電壓在360~400V 時(shí),正常與故障狀態(tài)時(shí)100Hz特征頻率分量占總分量的比例分別為20.94%~25.54%和31.19%~35.43%。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
1)鐵芯振動的基頻為2倍電源頻率。鐵芯磁致伸縮的非線性、沿鐵芯內(nèi)外框磁通路徑長短不同以及變壓器油箱箱壁固有頻率影響等使測量的振動信號頻譜中含有高次諧波。
2)變壓器油箱壁不同測點(diǎn)的共振頻率響應(yīng)特性不同,共振頻率對利用鐵芯諧波能量或時(shí)頻帶能量變化來進(jìn)行鐵芯狀態(tài)和故障分析的方法有一定的影響。在設(shè)定閾值和測點(diǎn)選擇時(shí)需考慮變壓器油箱共振因素影響。
3)本文提出利用100Hz特征頻率分量占總分量(1kHz以內(nèi))的比例來設(shè)定閾值。變壓器鐵芯松動后,利用比例閾值法縱向比較測點(diǎn)的振動信號,可確定變壓器是否存在鐵芯松動故障;通過各測點(diǎn)橫向比較,可初步進(jìn)行變壓器鐵芯松動故障定位。該方法簡單有效,不需要考慮電壓變化以及傳感器型號不同對故障判斷的影響。
說明：
本實(shí)驗(yàn)主要針對一般中小型油浸式電力變壓器鐵芯松動故障診斷,對鐵芯直接放置于油箱底部的變壓器,測點(diǎn)可以考慮在變壓器底部。
正常情況下,100 Hz振 動 加 速 度 信 號 分 量 占1kHz以內(nèi)分量比例值為25.58%,而鐵芯松動3mm 后,100Hz振動加速信號分量占1kHz以內(nèi)分量比例值為28.37%。因此容易判別鐵芯是否發(fā)生松動故障,而不需要考慮外加電壓的影響。
采用基于振動信號中100 Hz特征頻率分量占總分量的比例來設(shè)定鐵芯故障閾值:當(dāng)Y1 <0.2558時(shí),變壓器鐵芯狀況良好;0.2558
實(shí)際上,電力變壓器勵磁側(cè)電源電壓變化很小,基于本文的診斷方法將更準(zhǔn)確,如從表1和表2數(shù)據(jù)可見,電壓在360~400V 時(shí),正常與故障狀態(tài)時(shí)100Hz特征頻率分量占總分量的比例分別為20.94%~25.54%和31.19%~35.43%。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
1)鐵芯振動的基頻為2倍電源頻率。鐵芯磁致伸縮的非線性、沿鐵芯內(nèi)外框磁通路徑長短不同以及變壓器油箱箱壁固有頻率影響等使測量的振動信號頻譜中含有高次諧波。
2)變壓器油箱壁不同測點(diǎn)的共振頻率響應(yīng)特性不同,共振頻率對利用鐵芯諧波能量或時(shí)頻帶能量變化來進(jìn)行鐵芯狀態(tài)和故障分析的方法有一定的影響。在設(shè)定閾值和測點(diǎn)選擇時(shí)需考慮變壓器油箱共振因素影響。
3)本文提出利用100Hz特征頻率分量占總分量(1kHz以內(nèi))的比例來設(shè)定閾值。變壓器鐵芯松動后,利用比例閾值法縱向比較測點(diǎn)的振動信號,可確定變壓器是否存在鐵芯松動故障;通過各測點(diǎn)橫向比較,可初步進(jìn)行變壓器鐵芯松動故障定位。該方法簡單有效,不需要考慮電壓變化以及傳感器型號不同對故障判斷的影響。
說明：
本實(shí)驗(yàn)主要針對一般中小型油浸式電力變壓器鐵芯松動故障診斷,對鐵芯直接放置于油箱底部的變壓器,測點(diǎn)可以考慮在變壓器底部。