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500kV变压器局部振动异常的原因分析


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20 0 7年 1 2月 







备 

De . 0 7 c20 
VO .   I8 NO. 2 1  

第 8卷 第 1 2期 

El

c r a  cup  ̄  e t c lE lime i

5 0k 变 压 器 局 部 振 动 异 常 的原 因分 析  0 V
何 文 林 赵 寿 生  ,
( .浙 江 省 电力 试验 研 究 院 , 江省 杭 州 市 3 0 1 ;.金 华 电业局 , 1 浙 104 2 浙江 省 金 华市 3 11 ) 20 7 



要: 文章 介 绍 了某 50k 0 V主 变压 器 的振 动 、 闸 涌流 、 合 中性 点 直流 电 流、 网谐 波 测试 及 与 同类 型 变压 器 对 比情 况 。 电  

认 为该 变压 器 带 负荷 时仅 局 部 区域 振 动较 大 , 主 频 率 为 5  z 变压 器 合 闸 涌流 为 同类 变压 器 的 最 大值 , 能排 除该 变 且 0H , 不  
压 器存在 明显 剩磁 的 可 能性 。 系统 的 电源谐 波 情 况 不会 对 该 变压 器 的振 动 产 生 明显 影响 。 变压 器振 动 较 大 与该 变压 器  的 外部 直流 电流 注入 无 关 。 引起 该 主 变压 器局 部 区域 振 动 异 常 的 直接 原 因是 变压 器 箱 壳 结 构 不 合理 , 导 因数 是 变压  诱 器存在 较 大的 剩磁 。  

关键词:变压 器; 振动; 异常; 剩磁 ; 合闸涌流 
中图 分类 号 : M 1 T 4 

某 50 k 变 压 器 19 0  V 9 7年 l 2月 投 运 , 相 容 量 为   单 2 0 MV 2 0 5   A,0 4年 l 月 起 局 部 区 域 振 动 出 现 较 大 范   0 围 的 波 动 , 小 为 4   m, 大 为 12 m。20 最 6 最 8  0 5年 1   月 3 日该 主 变 压 器 停 电 年 检 , 1 2月 5 日 再 次 投 运 后 ,  

1 主变压器振动测量及结果分析   
1 1 测点 位置  .  
图 1为 变 压 器 的振 动 测 点 布 置 图 , 动 测 量 点 离  振 地 高 度 约 为 1 9 m( 当于 变 压 器 箱 壳 高 度 的 1 2) .  相 / 的  位 置 , 变 压 器 的 外 壳 表 面 上 , 台 变 压 器 油 枕 侧 取  在 每 以 往 振 动 最 大 的 2个 测 量 点 , 用 记 号 笔 标 志 。测 点  并 2在 3   V侧 , 点 1在 中 间部 位 。 5k 测  

A、 B相 的振 动 都 出现 了较 大 幅度 的 跃 变 , 询 问 在 此  经
期 间 系统 无 异 常 情 况 发 生 。  

利用 便 携 式 测 振 仪 对 该 变 压 器 振 动 进 行 跟 踪 测  试 。测 试 结 果 表 明 , 压 器 振 动 与 负 荷 电 流 的 大 小 有  变
关 , 着 负 荷 电 流 的 增 大 , 压 器 振 动 变 大 。 振 动 的  随 变 异 常 区域 很 小 。  

为尽快 分析原 因 , 认该 主变压 器是否 可 以继续  确 运 行 , 运 行 单 位 如 何 做 好 该 主 变 压 器 的运 行 监 视 提   对
出 意 见 , 该 变 压 器 的 振 动 、 波 、 流 电 流 、 闸 涌  对 谐 直 合

流 等参数进 行 了现场 实 测 , 合 理论 分 析 , 出引起  结 提 该 变压器振动异 常的技术原 因。   国 内许 多 学 者 就 变 压 器 振 动 信 号 的 提 取 、 动 信  振 号 的 特征 分 析 及 引 起 变 压 器 振 动 异 常 的 原 因 等 方 面 
进 行 了专 题 分 析 研 究 。   图 1 变 压 器 振 动 测 点 布 置 图   

1 2 振 动 监测 内容  .
用 手持 式 振 动 数 据 采 集 分析 仪 , 测 2号 主 变压 器  监 A、 C相 各 2个 固定 测量 点 的振 动 位 移量 峰一 B、 峰值 。   用 P ma动 态 振 动 采 集 系 统 , 测 2号 主 变 压 器  u 监 A、 C 相 各 工 况 的 2个 固定 测 量 点 的加 速 度 时 域 、   B、 频
域波形 。  

文 献 [ ] [ ] 专 题 研 究 皆 以 变 压 器 铁 芯 磁 滞 收  1 _5 的 缩 和绕 组 紧 固不 良作 为 研 究 对 象 , 振 动 信 号 上 看 , 从 存 

在 以下 明显 特 点 : 变 压 器 振 动 偏 大 发 生 在 整 个 变 压   ① 器 外 壳 上 , 区域 的振 动 幅 值 差 异 不 大 ; 变 压 器 振 动   各 ②
波 形 的基 波 频 率 为 10 Hz 存 在 基 波 频 率 整 数 倍 的 谐  0  ,

用 P ma动 态 振 动 采 集 系 统 测 量 三 维 值 , 测 结   u 实 果 表 明 , 动 的 方 向主 要 来 自于 与 变 压 器 箱 壁 垂 直 的  振 方 向 , 他 两 个 方 向振 动 很 小 。 实 测 数 据 所 给 的都 是  其 与 变 压 器 箱 壁 垂 直 的 方 向 的振 动 量 和 波 形 。  

波振动信 号 。  
本 实 例 主 变 压 器 振 动 异 常 , 现 的 现 象 与 上 述 特  出

点 有 明显 的差 异 , 变 压 器 振 动 异 常 仅 出 现 在 几 个 局  该 部 小 区域 , 而其 他 部 位 的 振 动 皆 正 常 。该 变 压 器 振 动 

1 3 主 变压 器振 动幅值 测试 结 果  .
( )变 压 器 振 动 幅 值 。变 压 器 振 动 幅 值 测 试 数   1
据 见 表 1  。

波 形 的基 波 频 率 为 5   , 乎 不 存 在 基 波 频 率 整 数   0 Hz 几 倍的谐波振动信 号 。  
上 述 国 内研 究 结 果 对 本 实 例 主 变 压 器 振 动 异 常 ,  

( )变 压 器 带 负 荷 时 加 速 度 频 域 典 型 波 形 。 变  2 压 器 带 负荷 时 加 速 度 频 域 典 型 波 形 如 图 2所 示 。  

几 乎无 直 接 借 鉴 作 用 。  

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5  4
表 1 变 压 器 振 动 峰  值 数 据 表   峰
变压 器 序 号  主 变 压 器 A相  测 点 
1   2   1   2   1   2   1   2   1   2  


. 1 m 





备 

第 8卷 第 l 2期 

主 变压 器 B相 

主变 压 器 C相  5    0Hz _  
1   2  

2 主变压器合闸涌流测量结果 
合 闸 涌 流 的 大 小 与 变 压 器 的 铁 芯 饱 和 度 及 断 路 

通 频  5     通 频  5     通 频  0Hz 0Hz

器 的合 闸 角 度 等 因素 有 关 , 一 定 程 度 上 可 反 映 变 压  在
器 的剩 磁 情 况 , 磁 越 大 则 合 闸 涌 流 越 大 。 剩  
本 主变压器 与其 他 同类 型变 压器 的合 闸涌 流对 

负荷 
_    _

停运检修前 
  _

3 0 MW   8   1 9 8   1   O   2  2 7 1   2 6 4   2 O   O O9 2 9 2 1 0  2 9 6.    

5  

5  

比见 图 5  。
3 9 MW   5   8   5   7   1 7 2  7 0 6 8 9  21  1 7 O   2 6.  4.   6 O 9  2 8 5.   1 9  

负荷 
3 6 MW   7.   1  O 66 . 

停运检修后 
1 7 3  1 4 2 8 7  1 5 6  1 3 9  2 2 9   2  1 1 6  1 8 6  

巅 1  . 6 逛 1    2

蘸  o 8  
星 04   

2 7 MW   6.   9  1
2 2 MW   6 2 9  .  2 0 lW   6 2 9  l V . 

58 . 
6   6  

1 7 2  1  2 5 6  1 7 6  1 3 9  2 9 93 2  1 5 5  1 2 5  
1 o 2  1 7 2 3 6  1 6 5  1 4 9  2 6 8   2  1 0 5  1 8 5   1 1 2  1 8 2 0 6  1 1 6  1 8 9  2 4 8   2  1 3 5  1 0 4  



O  

2 8 MW   6 7 8  . 

6.   2

1 2 2  1 o 2 3 6  1 5 61 1 2 9  2 8 9   2  1 5 5  1   5  

鼷 ≥ j 二毒j ≥  
本 主 变 ●次  本 主 变  次  天 一  
O2 ? 

图 5 同类 型变压器 的合 闸涌流对 比   
从 本 主变 压 器 与 其 他 同 类 型 变 压 器 的 合 闸 涌 流  对 比可 以 看 出 , 主变 压 器 的 合 闸 涌 流 两 次 测 量 结 果  该

的最 大 值 分 别 为 1 3   u和 1 4   u, 变 压 器 的合 闸  . 5p . 8p 该

涌 流是 同类 型 变 压 器 合 闸 涌 流 的 最 大 值 , 能 排 除 该   不
变压器存在 明显剩磁的可能性 。  

号 主 变 

3 变 电所谐波实测 
过 大 的 系 统 谐 波 会 引 起 变 压 器 振 动 异 常 , 此 利  为 用 主变 压 器 振 动 异 常 检 查 性 投 切 试 验 的 机 会 进 行 了谐  
波 测 试 , 验 采 用 t r : r o  及 L M ,rno o B 试  ̄ v, , oA nQ no E r , o   Q

鑫o . -   霎    o
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王 店 ●号 主 变  涌 潮 ● 号 主 变  涌 潮  号 主 变 

5 0 

1   1 0  2 0  2   3   35   40   45   5   00 5 0 50 oo 0 0 0 oo

型仪 器 。主变 压器 50 k 电压 谐 波 信 号 取 自该 主 变 压  0 v
器套管 T A末 屏 接 的 电 容 分 压 器 。投 切 前 后 5 0 k   0   V、

频 ̄ qZ L  I

凤 仪  号 主 变  凤 仪 0 号 主 变 

图 3 变压 器空载时振动信号 的典型波形 
河 姆  号 主 变 

2 0k 2   V侧 电流 谐 波 信 号 取 自 电度 表 屏 T 二 次 侧 。 A  
电流谐 波 典 型 频 谱 如 图 6( ) ( 所 示 。5 0 k   a 和 b) 0 V 典 型 电压 频谱 如 图 7所 示 。  
从 实 测 结 果 来 看 , 例 主 变 2号 变 压 器 电 流 、 压   实 电

( ) 固有 频 率 的 测 量 。 壳 体 固 有 频 姆 0 号 测 变 结  4 河 率的 主量
果 如 图 4所 示 。  

谐 波 均 较 小 。 系 统 的 电 源 谐 波 情 况 不 
O5 ;0    
… … … … - 一 .… … - -

鑫  。

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(1 5o 129 9. ,.  ̄5)牵 : (7 5o 1 73j : j : : : 2 o 13 ,. 2 0)           7 o8   j j i     1 斑  _ I   .   ; .… j   .   j ! .  
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会 对该 变 压器 的振 动 产 生 明显 影 响 。  

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40 4 

40 0 

50 0 

4 2号主 变压器 中性 点直流 电    流测试结果分析 
变 压 器 中性 点 电流 的 大 小 与 接 地  网 中是 否 有直 流 电流 注 入 等 因素 有 关 ,  

频率他  

图 4 壳体 固有频率 

由图 4可 知 , 压 器 箱 壳 固有 频 率 分 别 为 9 . 5   变 12 、 12 5 13 7  I。测点 位 置 的壳 体无 5  I 共 振 频 率 。 2 . 、7 .5 I - z 0Iz -  
从 该 主变 压 器 振 动 测 试 结 果 可 知 , 变 压 器 在 带  主

在 一 定 程度 上 可 反 映 变 压 器 的 偏 磁 情 况 , 流 电 流 大  直 说 明直 流 偏磁 较 严 重 。   兰 亭 变 2号 主 变 压 器 、 窑 变 3号 主 变 压 器 与  瓶 实例 主变 压器是 同一 制造 厂家 、 一 批 次 的变压 器 , 同   结 构 几 乎 完 全 相 同 。 双 龙 变 1号 主 变 压 器 、 3号 主  变压器 与 实例 主变 压 器 系 不 同 厂 家 制造 , 运行 条  但 件 基 本 相 同 。上 述 变 压 器 中 性 点 直 流 电 流 测 试 结 果  
见 表 2。    

负荷 的 情 况 下 振 动 较 大 , 着 负 荷 电 流 的 增 加 , 动   随 振 变 大 , 动 频 率 主 要 是 5   ; 变 压 器 空 载 情 况 下 的  振 0 Hz 主 振 动 较 小 , 动 频 率 主 要 是 10 Hz的倍 数 ; 切 前 后  振 0  投 变压器 的振动 幅值 发 生 明显变 化 , 规 律 性 ; 压 器  无 变 壳体无 5  共 振频率 。 0 Hz  

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经验交流 

何文林等 :0  V变压器局部振动异 常的原 因分析  50 k

5  5

5 1 1 铁 芯磁 滞 收 缩的振 动频 率特 性  . . 
O   O  O  O   O   O O   O  O  O  

O   O   O   O   O   O   O   O  O   O  
4   4   3   3  2   2   1   1   O   O   5   O   5   O  5   O   5   O   5   O  

如  

∞  

∞   ∞  

: 兮  

大 型变 压  的 磁 ∞ 范加 为 1 6~1 8T, 器∞ 密 围 . 加 .  由于 磁 滞 伸  如       :   兮

鋈  
咖 

缩 的 变化 周 期 是 电 源 频 率 的 半 个 周 期 , 滞 伸 缩 引起   磁

蜊 

上  

的变 压 器本 体 的振 动 , 以 2倍 的 电源 频率 ( 0   ) 是 10 Hz 为 
基 频 , 谱 中 10 H 频 0   z分 量 占优 势 。所 以 可 以认 为 硅 钢  片 的 振 动 主 要 由铁 磁 材 料 的 磁 致 伸 缩 特 性 引 起 , 片  而
,  
1  1  2 0 5 0  25 30 3   40 45     5    

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i  I

中感 生 涡 流 和磁 场 相 互 作 用 引起 的振 动 可 以忽 略不 计 。  

5  

5 1 2 线 圈的振 动频 率特 性  ..
对 于流过负 荷 电流 且铁 芯 不饱 和 的变压 器 绕组  而言 , 在以下关 系 : 存  

(1 0 v a 5 0 侧电流谐波频谱分布图 倍 数    k

r   I  
≤  
栅 
I  

绕 组 的 电 磁 力 O 安 匝 密 度 ) X( 圈 高 度 )X C(   线  
( 圈 的 等效 平 均 周 长 ) 线  

蜊 
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就 某 一 台 特 定 的 变 压 器 而 言 , 圈 高 度 、 圈 的  线 线
等效平均周 长 为常数 。安 匝密 度 等于 线 圈 的安 匝数 

忸】  

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5  

蠡I }   _ f l l r   1
.  

除 以本 线 圈 高 度 得 到 的 商 , : 故  
~   一 一  

绕 组 的 电磁 力 O某 一 常 数 乘 以 电 流 的 平 方   C
45  

1  0

1   20 5  

2  5

3 0  35 4     0

倍数  () 2 V 电流谐波频谱分布图  b 20 侧 k

作 用 在 变 压 器 绕 组 上 的 电磁 力 与 负 荷 电 流 的 平   方 呈 线 性 关 系 。绕 组 振 动 加 速 度 是 与 其 所 受 电 磁 力  的 大 小 成 正 比 的 , 组 振 动 加 速 度 信 号 与 负 荷 电 流 的  绕 平 方 成 正 比 , 动 信 号 的基 频 是 负 荷 电 流 基 频 的 两 倍   振
( 10 nz 。 即 0   ) 

图 6 电流 谐 波 频 谱 分 布 图 

l  
蓬  
栅 
t  _

}  

5 13 具有 剩磁 变压 器 的振 动频 率特 性  ..
变 压 器 的 振 动 幅 度 O变 压 器 绕 阻 的 电 动 力 ( 压   C 变 器 绕 组 的 电 动 力 =绕 组 电 流 x磁 通 密度 )  
苣  

;  

出  忸】  

F  

设 绕 组 电 流 I=,sn t 则 磁 通 密 度 B =B。   miw , + B sn t其 中 , 。为 常数 ,   iw , 曰 即变 压 器剩 磁 ;m为绕 组 电流   , 最 大值 ( 效值 )   有 。
变 压 器 的 振 动 幅 度 。变 压 器 线 圈 的 电 动 力 F =K c   ( iw )   s w , 中 , 和   为 与 I B 、  有 关   sn t + i t其 n K1   0B
倍数 

l  
5   1   1   2   25 30 35 40 45 0 5 0          

图 7 主变压器空载投入时 电压频谱 图 
表 2 与 实例 主变 压器 同类 型变 压器 中性 点 直流 电流 测试 结 果   

的 常 数 , : 压 器 的 振 动 幅 值 。 I。+K 1 , 和  故 变 c     4  
为常数 。  

由此 可知 , 剩磁 时变 压 器 的振 动 频 率 包 含 5  I、 有 0I   - z

10 H 0   z两个 分量 , : 《  时 , 当  实测 变 压 器 的振 动 频 率  
仅 为 5   z 如 图 8所 示 。 0H ,  
:     : :     : :  

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从 变 压 器 中性 点 直 流 电流 测 试 结 果 可 以 看 出 ,   该

∞ 

  : 、 
:  
:   :  


.  
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  :

、 

  :

主 变压 器 中性 点 直 流 电 流 均 较 小 , 其 他 同类 型 变 压  与
器相 比 , 性 点 直 流 电 流 无 明 显 差 异 。 由 此 可 见 ,   中 该
1  



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变压 器 不存 在 接 地 网 中有 较 大 直 流 电 流 注 入 的 情 况 ,   即该 变 压 器 局 部 振 动 较 大 与 外 部 直 流 电 流 注 入 无 关 。  

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5 实例主变压器振动异常原因分析 
5 1 变压器 振动 频率 特性 分析  . 
变 压 器 的振 动 主 要 来 源 于 铁 芯 的 磁 滞 收 缩 、 圈  线 的 紧 固不 当及 铁 芯剩 磁 。  

时间/ s   () a 无剩磁变压器  振 动频率特性 

时间/ s   () b 有剩磁变压器  振动频率特性 

图 8 变压器 的振动频率特性 

5 2 同结构 变压 器振 动 情况  .
瓶 窑 变 3号 主变 压 器 和 兰 亭 变 3号 主 变 压 器 与 实 

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电 力



备 

第 8卷 第 l 期  2



致 , 对 瓶 窑 变 3号 主 变 压 器 和 兰 亭 变 3号 主 变 压   故

小 。 系统 的 电源 谐 波 情 况 不 会 对 该 变 压 器 的 振 动 产  

器进 行振 动 测试 , 以确 定 变压 器 箱 壳 结构 的合 理 性 。  

生 明显 影 响 。  


5三 专黛苎受 ,    苎  2 .
.   . .

 
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动 有     、     动 幅值    值 奎 堂 异三 是 之 振 1 苎 掌 为  圭 大 差 特. A 相 振 最 大 值 较的 三 别


凳一 结合实例变压器的合闸涌流、  孕、    )绢百头  上 H百I{研L 到 与  ( / 蘸 ’ 甲阳 、 J J 振动频率、 司
喜  
…… 

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表 ,述 台 压 与 例 变 器   [ 晓 , 泰 变 器 心 动 噪 特 的 验 究 明上 两 变 器 实 主 压 相    竺 ? 压 铁 振 和 声 性 试 研    
幅值  ,   ?  
.  

,  

件下 变压器绕 组轴 向振动特 

振 主 是5H分 ,实 主 压 的 动 响   一 动 要 0z 量与 例 变 器 振 频 一    
致 , 胄 排 除圆 E器箱 费} 怀 合理 的可能 性 。 不 邑 { 5  

[] 汲胜昌 程锦 , 3 李彦明. 油浸 式电力 变压器绕组 与铁 芯振动特 


J 磊 : , : … … ]         )5 (:  _ ~  


6 结论与建议 

… 

江 

负荷 电流 的增 加 , 动 变 大 ; 载 情 况 下 的振 动 较 小 , 振 空   振 动 主频 率 是 l O} 的 倍 数 。投 切 前 后 变压 器 的振 动  O   幅 值发生 明显 变 化 , 无规 律性 。变 压器 壳 体 无 5   共   o Hz

影响[]噪声与振动控制, o , ( )2 -7 J?   42 2 : 2 . o 4 5   [ ] 程锦, 6 李延沐, 汲胜昌, 振动法在线监测变压器绕组及铁心  等? 状况[]高电压技术,o5。 ( )4 4? J? 。Q , 4 :   3—    

撷 妻 从 例 变 器 其 同 型 压 的  收 日 :767 ( 实 主 压 与 他 类 变 器 合 越 期0.- 2   ) o - 2 0l   , 0   M
窘 筒  

:  

闸 涌流 对 比可 以 看 出 , 变 压 器 的合 闸 涌 流 是 同类 型  该

林 (93 16


) 男 , 级 工 程  , 事 变 压 器 类 设 备 的检  , 高 从

变 压 器 合 闸 涌 流 的最 大 值 , 明 该 变 压 器 存 在 明 显 剩  说




试验 、 障诊 断工作 。 故  

T e Ca e s u y o   n r a  b a in i  0   V  r n f r e   h   s   t d   fAb o m lVi r t  n 5 0 k T a so m r o
HE W e -n ,   n l   ZHAO  h u- e g  i S o s n ̄ h


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变压器声音异常的几种情况
变压器夹件或螺丝钉松动。声音比平常大且有明显的杂音,但电流、电压又无明显异常时,则可能是内 部夹件或压紧铁芯的螺丝钉松动,导致硅钢片振动增大。 变压器局部...
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主变异常处理
异常升高的处理:;(一)变压器油温异常 升高的原因;1...接触不良而局部严重过热引起,应立即停止变压器的运行,...可能是变压器的某些部 件因铁芯振动而造成机械接触。...
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