综合上述,整个测试系统见图2。
测试过程中,传感器需要与被测变压器良好接触,要求固定后安装谐振频率大于被测振动信号的5~10倍以上,并且水平垂直方向都不能有滑动。
据文献[7],国外在进行试验时,测点一般选在每相绕组侧面的1/4,1/2和3/4处,顶部另有一测点。在实验室中分别测取以上各点处被测变压器空载时的振动信号后发现,同样条件下,变压器大侧面1/2处振动信号幅值较大,且波形稳定,能基本反映在空载条件下变压器的振动特性,所以在以后的试验中都是在变压器大侧面1/2处测取振动信号进行分析处理。
3 测试系统抗干扰措施
考虑到将来整个测试系统用于现场时,将会有较大的电磁干扰存在,如何使测试系统在恶劣的电磁环境下正常工作,抗干扰措施显得尤其重要。在试验过程中,采取了以下的抗干扰措施:
1) 传感器“浮地”。因为传感器外壳与信号接地端相连,当传感器贴于变压器金属外壳时,如果不采取绝缘措施,因涡流作用金属外壳带有感应电流,将引入非常大的工频干扰,所以传感器与变压器金属外壳一定要绝缘,保持“浮地”。
2)传输导线屏蔽。在使用了屏蔽电缆后,电磁干扰耦合的模型见图3。图中U1为干扰源电压;US为干扰耦合到输入端电压;C1G、C2G、C12为分布电容;CS为导线与屏蔽间耦合电容。由图3可看出,只要保证电缆屏蔽可靠接地,则US=0,电磁干扰消除。还可以采用将电缆外套以金属屏蔽管、管壁接地,即采用双层屏蔽的方法。
3) 放大器电源线的合理布置。由电荷放大器电源线引入的工频干扰不可忽视。当电源线靠近或平行于放大器机壳时,通过导线与机壳间的分布电容会引入工频干扰,这时可把电源线拉开一段距离或两根电源线呈十字交叉,工频干扰迅速减弱。
4) 测试系统接地。为保证整个测试系统不受地电位浮动的干扰,应采用并联一点接地的措施,即将振动信号地线、交流供电电源地线、电荷放大器机壳屏蔽地线分别引出后,并联一点可靠接地。
在采取了上述抗干扰措施后,把外界的电磁干扰对整个测试系统的影响减到了最小,可以有效地提取出变压器器身的振动信号。
4 试验结果
使用本测试系统,对试验用小型变压器在空载条件下的振动进行了测试。变压器原边加电压为200V,处于电磁干扰的工作环境中。图4为采取了上述的抗干扰措施后测得的振动加速信号时域波形,图5为其振动加速度信号频谱。从图5可看出,这时工频50Hz分量幅值几乎为0,即消除了工频干扰,高频干扰也明显减弱。由于变压器为空载工作,器身振动主要是铁心中磁通引起的,因此振动信号的基频为100 Hz,并伴有高次谐波(200、300、400Hz…),在2 kHz左右,频率分量已基本衰减至0,与前面分析一致。
5 结论
通过设计的测试系统提取出变压器在空载时铁心的振动信号,其振动特征与理论分析一致。下一步的工作应集中在:模拟铁心故障(弯曲、夹紧或松动),研究其对变压器器身振动的影响,提取可作为判断铁心故障的特征向量;研究负载电流的变化引起的绕组振动变化规律,模拟绕组故障,除掉负载电流变化的影响后,研究绕组故障对变压器器身振动的影响,提取可作为判断绕组故障的特征向量。总之,振动测试分析是电力系统亟待蜒究的一项技术,需要在实际运行的电力变压器上摸索规律、积累数据。
参考文献
1 黄幼茹等1997年220kV及以上变压器运行可靠性分析.变压器行业通讯,1998,(7):12
2 Sokolov etc.VEffective methods of assessment of insulation systemconditions in power transformers:a view based on practical experience.Proceeding of the CIGRE Regional meeting,1999: 659
3 董志刚.变压器的噪声(1).变压器,1995,(10):31
4 王路阳.树脂绝缘干式变压器的噪声分析和降低方法.变压器,1999,36(8):19
5 王洪方等.大型电力变压器绕组轴向稳定性问题的研究状况.电网技术,1999,23(4):8
6 北村恒二著,陆世鑫等译.噪声和振动系统测试.北京:机械工业出版社,1985
7 Mechefske.C.KCorrelating power transformer tank vibration characteristicto winding looseness. INSIGHT,1995,37(8):599
上一篇:配电变压器防雷保护措施探讨