王豐華，李　清，金之儉
上海交通大學電氣工程系，電力傳輸與功率變換控制教育部重點實驗室，上海

河南電力試驗研究院，河南鄭州

摘　　　要：突發短路時變壓器箱壁的振動信號與繞組的運行狀態及變壓器的安全穩定運行密切相關。首先文中在對突發短路時變壓器繞組軸向振動特性進行了理論建模，據此分析了振動法監測變壓器繞組變形的理論機理。然后使用研制的振動信號測試系統獲取了某實體變壓器多次短路沖擊試驗中的振動信號，研究了變壓器時域振動信號及其包絡線的變化特性。結果表明，振動分析法較之傳統的繞組變形檢測方法短路電抗法有著較高的靈敏度；短路沖擊過程中振動信號的幅值、包絡線的變化趨勢及變壓器繞組受迫振動的持續時間較為清晰的描述了短路電動力激勵下變壓器繞組發生變形乃至損壞演變過程中的狀態變化，可用于基于振動分析法的變壓器繞組狀態在線監測系統之中，提高變壓器的運行可靠性。

關　鍵　詞：變壓器；繞組狀態；在線監測；振動分析法；突發短路

１　引　言
作為電力系統中較為重要的設備之一，變壓器運行的穩定性和可靠性對電力系統的安全影響極大。隨著我國電網容量的日益增大，短路容量亦隨之增大，變壓器出口短路形成的沖擊電流產生的巨大電磁力對變壓器繞組的機械強度和動穩定性構成了嚴重威脅。統計分析結果表明［１］，變壓器大多數故障源于出口短路故障。變壓器繞組在強大的短路電流沖擊下容易發生松動或變形，雖然大多數情況下仍能繼續運行，但卻埋下了事故隱患，給電網的安全運行造成了很大的威脅，對變壓器繞組的運行狀態進行及時有效的在線監測是極為必要的。目前，繞組變形檢測的常用方法有基于變壓器繞組電氣參數模型得到的短路阻抗法［２］和頻響分析法［３］。在實際應用中發現，這兩種電氣測量方法只有當變壓器繞組發生較為明顯變形的狀態下才能給出較為準確的判斷。且由于測量方法的限制，難以實現在線監測。振動分析法采用吸附在變壓器箱壁上的加速度傳感器獲取變壓器的振動信號，通過繞組的機械動力學特性變化來對繞組狀態進行監測，只要繞組的機械特性（如結構變形、預緊力松動等）發生變化，都可以從它的機械振動特性變化上得到反映，具有較高的靈敏度。此外，整個振動檢測系統與變壓器的強電系統沒有直接連接，對于電氣系統的正常運行沒有任何影響，可發展成為一種便捷、安全的在線監測方法［４�玻担荨ｋS著智能電網的推行，電力設備的在線監測勢在必行，它可為智能電網的基礎信息平臺即智能變電站提供較基本的運行狀態參數和趨勢，是未來實行設備狀態檢修的基本依據。而在使用振動分析法對變壓器的繞組變形進行在線監測時，突發短路時變壓器繞組振動信號的特征量提取方法是關鍵。本文基于變壓器突發短路試驗過程中獲取的振動信號，采用時域振動信號的波形形態對變壓器繞組在短路沖擊下的狀態變化進行判別，以期獲得變壓器繞組變形乃至損壞過程演變過程中振動信號的變化特性，為基于振動分析法的變壓器繞組變形在線監測研究提供依據。

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