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变压器铁芯振动实验测试结果及分析

作者:威博特铁芯   发布时间:2018-07-23 15:11      浏览次数:
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1、变压器铁芯油箱固有频率测试结果分析
    通常的振动系统为线性系统,用一特定已知的激振力,以可控的方法来激励被测固体试件,同时测量输入和输出信号,通过传递函数分析,得到系统各阶固有频率。响应与激振力之间的关系可用导纳Y表示,即
响应与激振力之间的关系
    研究Y 与激励力之间的关系,就可得到系统的频率响应特性曲线。在共振频率下,导纳值Y 会迅速增大,从而可以得到各阶共振频率。对变压器油箱表面顶部3个点的测试分析得出各测点的频率响应特性曲线如图1所示。
1,2,3号测点共振频率响应特性曲线
图1、1,2,3号测点共振频率响应特性曲线
    图1中:g为重力加速度(g=9.8m/s2),下同。从图1共振频率响应特性曲线中可以看出,变压器油箱顶部 3 个测点的共振频率响应特性不一样:1号测点的共振频率为90,140,500Hz左右;2号测点的共振频率为90,300,900 Hz左右;3号测点的共振频率为140,520,780 Hz左右。若使用铁芯频带能量的变化对铁芯的状态和故障进行分析和诊断时,共振对高频部分(1kHz以内)能量会有一定的影响。因此,使用基频100Hz或其他特定频率分量变化来判断铁芯故障时,需要先对振动测点进行研究,选择合适的测点,排除共振及其他干扰因素的影响。
    本实验采用100Hz特征频率分量占1kHz以内总分量的比例来设定阈值,判断铁芯松动故障。由于3个测点的共振频率响应特性都不存在100 Hz的共振频率,因此从共振影响角度考虑,3个测点均可作为有效测点。

2、变压器铁芯松动前后振动分析
    变压器铁芯松动前,在变压器低压侧加400V额定电压时,对3个测点采集到的数据进行分析得到如图2所示的频谱图。图中:a 表示油箱测得的加速度信号。
铁芯正常时1,2,3号测点振动频谱
图2、铁芯正常时1,2,3号测点振动频谱
    从图 2 中 3 个测点振动频谱中可以看出:500Hz以后的频率分量很小,振动信号主要是以100Hz为基频的信号,但也包含50Hz奇次谐波成分,这是因为铁芯在交变磁通正负2个半周期内的铁芯振动总是存在差异。参考图1中3个点的共振频率响应特性曲线,可解释图2中1号测点的500,900Hz分量,3号测点的150,300,700 Hz分量比较大的原因(发生共振现象)。
    变压器在故障前后,3个测点振动信号100 Hz分量随电压变化曲线如图3所示。
铁芯松动3mm 前后的1,2,3号测点 100Hz振动分量随电压变化规律
图3、铁芯松动3mm 前后的1,2,3号测点100Hz振动分量随电压变化规律
    从图3中可以看出:①铁芯松动前后,振动信号的基频幅值与施加电压标幺值的平方呈线性关系,在电网电压有明显波动时需要考虑电网电压大小对铁芯振动的影响;②1号测点振动的基频幅值在铁芯松动3mm 时,比正常状态时的要小;2号测点振动的基频分量幅值与正常状态的幅值很接近,无法进行故障判断;在松动铁芯上方油箱的3号测点振动基频幅值在铁芯松动3mm 时,比正常状态时的要大,因此可根据此特点进行铁芯松动故障诊断与初步定位。