电力变压器振动产生机理及影响因素

1、电力变压器振动产生机理及影响因素摘要：我国的经济社会不断发展，电力行业也进入了快速发展阶段。在电力系 统中，电力变压器承担着重要的工作职能，绕组结构对电力变压器具有重要影响, 绕组结构的差异会改变电力变压器的振动频次，而把握电力变压器的振动机理， 可以保障变压器的正常运行。本文将具体探讨电力变压器的振动产生机理及影响 要素，希望能为相关人士提供一些参考。关键词：电力变压器；振动；机理；影响因素引言：进入新世纪以来，我国的市场经济持续繁荣，社会生产生活对电力系 统提出了更高的要求。我国的电网规模不断扩大，如何保障电网安全，促进电网 的平稳运行，成为各个供电企业关注的重点问题。在电网系统中，电力变

2、压器是 重要的组成部分，值得注意的是，电力变压器很容易出现绕组故障问题，导致电 力变压器振动失衡，阻碍电力系统的持续运转。为了避免出现上述情况，把握电 力变压器的振动产生机理和影响要素势在必行。1电力变压器振动产生机理1.1铁芯和绕组的振动机理电力变压器是由多个结构组成的，而铁芯和绕组是最基础的结构组成部分。 变压器在运作的过程中，铁芯和绕组会在涡流作用下发生振动1。线圈承担着重 要的定位作用，可以固定铁芯和绕组的位置，但是在特定区域，铁芯仍然会出现 磁致伸缩现象，也就是发生振动，并带动绕组振动。对铁芯和绕组的振动机理进 行计算，可以发现铁芯的通磁量和磁场强度存在非常密切的相关关系，在外力影

3、响下，铁芯的通磁量越大，磁场强度越强，振动频率越高。在振动的过程中，电 力变压器的铁芯和绕组会受到不同干扰信号的影响。在各种干扰信号中，五十赫 兹和一百赫兹的信号量最多，二百赫兹、三百赫兹和四百赫兹的信号量也存在。 就振动的波谱来看，电力变压器的基频最大分量可以到达七百赫兹左右。在振动的过程中，电力变压器回路系统的电流会呈现出不稳定的特征，并随 着干扰信号的强弱增大或减小。在磁场的作用下，电力变压器的绕组和铁芯会产 生联动反应，线圈的固定职能被削弱，绕组和铁芯的弹性限度会逐渐增大。随着 振动频率的加快，加速度信号的干扰进一步加强，绕组和铁芯会偏离固定位置， 而一旦铁芯和电力变压器的内壁发生碰撞

4、，就会引发故障问题，阻碍电网系统的 正常运行。1.2铁芯绕组的振动合成机理在电力变压器中，铁芯的振动和绕组的振动经常是同时发生的，因此在实际 工作状态下，二者的振动频次可以进行叠加。我国电力变压器的功率因数大于一 或等于一，说明电力变压器的回路电流和电源电压存在一定的不均衡性，而铁芯 的振动和绕组的振动也并不对称2。二者在振动时会产生加速度，一般来说，铁 芯的加速度要大于绕组的加速度，因此铁芯的振动频率更快。当铁芯和绕组进入 到振动合成状态之后，电力变压器的故障发生风险会大大提升。2电力变压器振动的影响因素2.1结构安装位置首先，在电力变压器的运行过程中，结构安装位置会对振动产生影响。上文 己

5、述，在电力变压器中有多个结构组成，每个结构组成都应该位于固定位置，保 证各个结构的互不干涉。值得注意的是，在实际运行时，电力变压器的内部结构 会发生移位，影响电力变压器的稳定运行。以传感器的安装为例，传感器应该安 装在电力变压器中的油箱顶部，其额定的振动频谱应该在一百赫兹左右。一些工 作人员将传感器安装在油箱的四周，会使振动波谱达到二百赫兹或三百赫兹，加 大电力变压器的事故风险。以风扇的安装为例，为了把电力变压器内部温度控制 在一定范围之内，需要应用风扇进行冷却。如果风扇发生错位，叶片的信号会形 成振动干扰，导致波谱的分量加大。2.2运行条件影响其次，在电力变压器的运行过程中，变压器运行条件会

6、对振动产生影响。对 变压器的内部结构进行分析，可以发现铁芯的振动频率和回路系统的电压呈正相 关的关系。在不同的工况下，电力变压器的振动频率不同，在负载不断加大的情 况下，电力变压器的运行因素会逐渐贴近一3。电力变压器的铁芯在振动的过程 中会改变通磁量，而铁芯的通磁量直接关系着振动频次，在涡流作用下，铁芯和 绕组发生联动作用，使振动频次逐渐加大。在负载较小的运行情况下，改变电力 变压器的回路电流，可以对电力变压器铁芯和绕组的振动幅度进行测算。一般来 说，回路电流越大，电力变压器铁芯和绕组的振动幅度越小。根据振动幅度和回 路电流的负相关关系，可以绘制出一幅关系图示。在电力变压器的绕组中，不同 位置

7、的绕组振幅不同，但是和回路电流的关系时确定的。当回路电流加大之后， 磁场的抑制作用会加大，此时绕组的振动频率会越来越小。在电力变压器中，分接开关会对振动造成影响。电力变压器中有很多分接开 关，分接开关可以控制抽头和绕组，分接开关的位置不同，电力变压器输出的变 压也不同。以五档分接变压器的开关为例，将其放在不同位置，可以发现铁芯和 绕组的振动分量不同，电力变压器的油箱表面振幅也不尽相同。对二者关系进行 探讨，可以发现电压和电力变压器的振动频率呈正相关关系4。电力变压器的功率因数直接关系着电力变压器的平稳运行。当电力变压器通 过电流时，会受到外界环境的影响，或是电力变压器内部材料的影响而发生能量

8、损耗，改变电力变压器的功率因数。在电流作用下，电力变压器的绕组和铁芯正 常运转，方向相对固定。一旦功率因数发生改变，电力变压器的磁通量会发生变 化，油箱的振动幅度和振动频率也会发生变化，其最大的振动幅度可以达到三百 赫兹以上。电力变压器只是电力系统中的一个组成部分，除了电力变压器之外，电力系 统中还有大量的元器件、电路等等，在系统运行的过程中，三相不对称会对振动 频谱产生影响。与系统对称状态进行对比，可以发现当电力系统失衡时，电力变 压器的振动幅度和振动频率会逐渐加大，最大振动幅度超过了四百赫兹5。当系 统陷入不对称的状态时，会出现严重的过电压问题，使电力变压器的热量大大提 升，使电力系统的不

9、对称性更加突出。结论：综上所述，我国的经济社会不断发展，电力行业也进入了快速发展阶 段。在电力系统中，电力变压器承担着重要的工作职能。值得注意的是，电力变 压器很容易出现故障问题，导致电力变压器振动失衡，阻碍电力系统的持续运转。 为了保障电力系统的平稳运行，把握电力变压器的振动产生机理和影响要素势在 必行。参考文献1节鹏举.M701 F4型燃气轮机燃烧振动的产生机理与影响因素J.浙江电力,2015,(11):65-68.2赵宏飞，马宏忠，李凯，李勇，黄朝志，钟钦.电力变压器油箱固有频率测试及其 影响分析J.电力自动化设备,2013,(11):165-169.朱维璐，闫彩红,刘智敏.电力变压器和应涌流的产生机理及影响因素