电力变压器器身振动带电监测

周青山

　　俄罗斯《电站》杂志1998年第6期报导，俄罗斯研制成功变压器器身振动带电监测系统并已推广应用。简要介绍如下：
　　变压器大修的目的，主要是进一步把绕组和磁导体压紧、固定好。因此，对大型变压器器身紧固状态需要进行诊断并提出是否需要进行大修的建议。但是，用传统的试验方法以及通过人孔检查的办法均不能解决问题。值得指出的是，通过对变压器振动参数进行预测可能会发现内部故障发展的最初起因，抓住事故苗头，及时组织大修。例如，变压器器身中导线、磁路等固定部件紧固状态开始松动，其发展可使绝缘损伤。虽然绝缘变劣可以通过分析变压器油来判定，但是分析油样所得到的结果只是内部故障后的结果而故障的根本原因仍不清楚。
　　从物理观点看，大容量变压器的油箱表面的振动，在数量上和质量上与绕组和磁导体压紧固定的状态是密切相关的；运行中压紧状态的变化可以由振动的改变反映出来，压紧状态变松则会使振动增大，频率也发生变化，进而出现谐振。
　　为了解决这一课题，俄罗斯设立在彼尔姆市(原莫洛托夫市)的“振动中心”研制出一种带电监测变压器器身振动的频谱分析专家系统，现已推广使用。
　　该系统的实用价值在于它可根据充油电力变压器在运行中的技术状态来组织安排备设的检修工作，可保证变压器运行的最大可靠性。它是一种专利产品，其商品牌号叫做“ВЕСТА”(维斯达、灶神)。
　　ВЕСТА系统采用了自动适应的内部数学模型，ВЕСТА的程序文件包中贮存了所有变压器和所测量的正常信息，供参照使用。它用4个状态系数来进行评估，即K_M—绕组紧固系数，K_C—有效铁芯紧固系数，K_K—结构元件状态系数，K_TP—变压器状态综合系数。同时还对“状态劣化速度”按一个月的变化加以确定。上述所有系数均基于同一个定性原则，取整数1作为理想的状态指标。小于1作为变坏的指标： 1.0～0.9为状态良好； 0.9～0.8为状态尚可；0.8以下为不合格状态，随着这一指标数值的下降，应及时采取相应的措施。
　　为了研究这种方法，首先着手解决了以下几个主要问题：
　　(1)采用重量不到3kg的频谱分析仪，由振动发送器记录信号。振动发送器是靠磁力固定在油箱表面上的，对信号进行谐波组分的分解。还研制了专用于强电磁场的“Арго”频谱分析仪。
　　(2)从运行中的电力变压器油箱表面测取振动信号。虽然这样做会受到来自冷却系统及油箱振动等“噪声的干扰”，影响所测取的信号，但只有这样做法，才可保证测量全过程的简便、快速和投资少的优点。
　　(3)为了保持原始信息量，将原始振动信号由时域值变换成频率，而谐波的总量可分成频率和幅度。采用了PC计算机对大量的振动信号的频谱进行分析并编写出报告。
　　(4)用这种系统确定变压器的现状，主要在两种情况下进行测量：一种是成套的空载测量；另一套是有载测量。空载时绕组的振动较小，可忽略不计，主要是铁芯的振动。有载时，铁芯主磁通是稳定不变的，但由于绕组和结构元件有漏磁通，因而其振动应加上绕组的振动和结构元件的振动。不论在何种运行方式下进行测量，都是取12个振动信号，即将12只振动信号发送器分别安装在变压器油箱外表面规定的各个测振点上。这12个点的分布是每相4个测点。其中每相的高压侧上部和下部各1个测点，低压测上部和下部各1个测点。
　　这种方法已在60多台大型充油电力变压器上使用。使用的实际情况证实了它可适用于各种类型的变压器，不论是自耦变压器，还是三相变压器。用这种方法诊断的结果与12台变压器吊罩检查的结果几乎完全一致；ВЕСТА系统的准确度高达80%～90%，它完全可以实际应用。