变压器有载分接开关振动声学现场测试方法

变压器有载分接开关振动声学现场测试方法范围本标准规定了变压器有载分接开关振动声学现场测试的条件、方法、数据分析及处理。本标准适用于变压器有载分接开关振动声学现场测试。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB26860电力安全工作规程发电厂和变电站电气部分DLT1540-2016油浸式交流电抗器（变压器）运行振动测量方法术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1变压器有载分接开关振动声学测试Vibroacoustictestfortransformeron-loadtap-changer变压器有载分接开关工作状态的一种测试方法。通过振动加速度传感器采集变压器有载分接开关操作时产生的振动声学信号及电流传感器采集变压器有载分接开关切换动作时驱动电机电流信号，对采集到的信号进行分析，判断变压器有载分接开关的状态。3.2包络分析Envelopeanalysis将振动声学信号的时域波形转换为包络线后，对有载分接开关运行状态进行分析的方法。3.3振动高低频曲线叠加分析Highfrequencyvibrationcurvesuperpositionanalysis将有载分接开关切换过程中产生的振动声学信号按照一定的频率范围进行高频和低频分离处理，根据不同的故障类型产生的振动声学信号的高、低频分量的差异来判断有载分接开关的运行状态的方法。3.4特征参数指标分析Characteristicparameterindexanalysis提取有载分接开关电流及振动声学信号中的重要参数指标数值，主要包括电流最大值、电流平均值、振动低频最大幅值、振动高频最大幅值等，通过阈值比较等方式对有载分接开关运行状态进行分析的方法。测试条件安全要求4.1.1应严格执行GB26860和发电厂、变（配）电站巡视的要求。4.1.2现场测试过程中应有专人监护，监护人在测试期间应始终行使监护职责。4.1.3应确保操作人员及测试仪器与电气设备的高压部分保持足够的安全距离。4.1.4测试现场出现明显异常时（如异常声响、电压波动、系统接地等），应立即停止工作并撤离现场。环境要求4.2.1环境温度：-10℃～＋50℃。4.2.2相对湿度：不宜超过80%。4.2.3周围宜无影响现场测试的振动干扰源。被测设备4.3.1被测有载分接开关所在设备箱壳应清洁干燥、接地良好。4.3.2停电测试时，应确保被测有载分接开关所在设备处于停运状态，有载分接开关应能够电动调档。4.3.3在线测试应结合运行设备调档同步进行。测试方法测试前准备5.1.1核对被测设备运行编号，查看并记录设备铭牌。5.1.2测试仪器开机检查，电量应充足。5.1.3在被测设备上选择平坦、光滑、无污秽的金属外壳表面作为加速度传感器安装测试点。测试步骤5.2.1将测试仪可靠接地，接地时应先接接地端再接仪器端。5.2.2安装加速度传感器，先将传感器底座固定在变压器有载分接开关的侧面外壁上（一般选择在距离顶部，平行于垂直传动杆往下15~20cm之间），再将传感器与底座相连。5.2.3安装电流传感器，将电流传感器安装在有载分接开关驱动电机电源线任意一相。5.2.4将加速度传感器和电流传感器通过测试电缆接入测试仪。5.2.5确认测试电缆连接可靠无误后，合上测试仪器电源开关，正确设置测试仪器各项参数。5.2.6停电测试时，在调节有载分接开关档位升降过程中，采集振动声学信号和驱动电机电流信号，并储存数据；在线测试时，调档过程中触发仪器自动测试，采集有载分接开关动作过程中的振动声学信号和驱动电机电流信号，并存储数据。5.2.7测试结束后，关闭测试仪器电源，拆除测试电缆及传感器，恢复现场。测试数据分析及处理包括包络数据分析、振动高低频曲线叠加分析、奇偶档位分析、纵向数据分析、特征参数指标分析等。数据分析流程如图1所示，具体方法及要求参见附录A。图1数据分析流程有载分接开关正常动作一般分为四个阶段（如图2所示）。T1阶段：涌流阶段，此阶段电流信号包络在刚启动时出现较短的高峰电流；T2阶段，选择器操作阶段，此阶段振动声学信号包络和电流信号包络曲线表现稳定，波动较小；T3阶段，切换开关动作阶段，振动声学信号包络出现较大的振动幅值；T4阶段，制动器动作阶段，电流信号包络在开关动作后，持续一段时间而衰减到零值。图2正常动作的电流及振动包络曲线注：图2上曲线为驱动电机电流信号包络，中曲线为振动声学信号高频包络，下曲线为振动声学信号低频包络常见干扰源变压器有载分接开关振动声学现场测试的常见干扰源主要由铁心和绕组的振动、变压器的电磁环境等因素引起。具体常见干扰源见附录B。附录A（资料性附录）变压器有载分接开关测试振动声学测试数据分析A.1包络数据分析包络分析包括振动声学信号结合驱动电机电流信号包络曲线分析、振动声学信号包络曲线分析和驱动电机电流信号包络曲线分析三种分析方法。问题典型图谱描述说明处理建议开关滑档故障图A.1开关滑档故障表现为在非过渡档位切换时，电流信号连续出现长达几个周期，且振动声学信号同时连续出现两次及以上开关切换。如图A.1所示。注：上图为电流包络信号曲线；下图为振动声学信号包络曲线。变压器立即停止运行，并安排检修切换过晚图A.2切换过晚表现为在电机电流制动或停止时，切换开关才刚切换或还未切换动作。如图A.2所示。注：下图第1个脉冲为正常切换时间的振动声学信号，第2个脉冲为切换过晚的振动声学信号。适当缩短巡检周期，关注其发展趋势,尽快安排检修处理。纠正调整，重新组装控制箱输出处的联轴器。制动异常图A.3制动异常表现为制动电流延长的时间太长，通常制动时间不超过1秒。如图A.3所示。适当缩短巡检周期，关注其发展趋势,尽快安排检修处理。调整并修理制动系统。驱动机构润滑不足或卡涩图A.4图A.5驱动电机润滑不足或卡涩表现为振动包络信号出现了有规律的振荡包络小波（如图A.4所示）或者电流信号出现了较大幅值振荡波动（如图A.5所示）。适当缩短巡检周期，关注其发展趋势,尽快安排检修处理。润滑驱动机构。更换磨损部件。控制继电器故障图A.6电机电流信号在启动和停止阶段电流信号会出现异常波动，如图A.6所示。调整或更换故障继电器。A.2振动高低频曲线叠加分析有载分接开关动作过程中产生的振动声学信号可分为高频部分及低频部分，对于不同的故障类型产生的振动声学信号的高、低频分量是有差异的，主要的表现就是在触头系统正常的情况下产生的高、低频信号波形是相似的或者波形的重合度很好，而在长期的动作过程中存在异常或者故障的情况下高、低频信号波形会有比比较明显的差异性。问题典型图谱描述说明处理建议触头磨损或开关磨损图A.8触头或开关磨损表现为高频与低频振动声学信号幅值差值较大，重合度较差，如图A.8所示。注：上图为正常的振动高、低频包络重合曲线，下图为异常的振动高、低频包络重合曲线。适当缩短巡检周期，关注其变化趋势。A.3奇偶档位分析有载分接开关切换动作时，在同一个动作方向上的奇数档位和偶数档位产生的振动声学信号在时间上是对称的，因此可运用包络叠加功能对同一个动作方向的奇偶档位测试数据进行叠加比较，从而判断有载分接开关运行状况。问题典型图谱描述说明处理建议切换图谱不对称图A.10切换图谱不对称表现为奇、偶两个不同档位的振动包络信号曲线叠加在时间上不对称，如图所示A.10。注：上图为正常的奇、偶档位包络重合曲线；下图为异常的奇、偶档位包络重合曲线。适当缩短巡检周期，关注其发展趋势，以判断问题情况。检修或更换故障部件。A.4纵向数据分析纵向数据分析就是对同一台有载分接开关的不同时间的测试结果进行比较分析，从而得出有载分接开关的运行状况。需要电力工作人员周期性的对有载分接开关进行测试，并将每次测试的结果存档备份，以便于分析不同时间内设备运行状态的变化，从而判断设备的运行状况。问题典型图谱描述说明处理建议手轮开关超前磨损图A.111)运行正常的有载分接开关，在前后几次测量的图谱曲线叠加相识度较高，重合度较好，如图A.11所示。2)手轮开关超前磨损表现为前后两次测量的振动包络曲线叠加相识度低，幅值差值较大，如图A.12所示。注：上曲线修理后正常振动包络曲线，幅值较大；下曲线为手轮开关超前磨损的振动包络曲线，幅值较小。适当缩短巡检周期，关注其发展趋势，以判断问题情况。检修或更换故障部件。图A.12A.5特征参数指标分析通过分析数据报表中的重要参数指标的数值，主要包括电流最大值、电流平均值、振动低频最大值、振动高频最大值等，可方便运行人员观测有载分接开关工作状态，直观的对运行状态做出评价。数据参数测量幅值X（设前次测量幅值X0）描述说明处理建议电流最大值|(X-X0)/X0|×100%≤30%未发现明显的差异按原计划周期进行巡检。（1-60%）X0＜X＜（1-30%）X0或（1+30%）X0＜X＜（1+60%）X0存在明显的差异结合包络数据分析模式进行确定具体问题，并参照相应的包络分析结果建议；X≤（1-60%）X0或X≥（1+60%）X0存在较大的差异结合包络数据分析模式进行确定具体问题，并参照相应的包络分析结果建议；每3个月巡检一次，关注其发展趋势。电流平均值|(X-X0)/X0|×100%≤20%未发现明显的差异按原计划周期进行巡检，并关注其发展趋势。（1-50%）X0＜X＜（1-20%）X0或（1+20%）X0＜X＜2X0存在明显的差异结合包络数据分析模式进行确定具体问题，并参照相应的包络分析结果建议；适当缩短巡检周期，关注其发展趋势。X≤（1-50%）X0或X≥2X0存在较大的差异结合包络数据分析模式进行确定具体问题，并参照相应的包络分析结果建议；每3个月巡检一次，关注其发展趋势。振动低频和高频最大值|(X-X0)/X0|×100%≤30%且|X-X0|≤5g未发现明显的差异按原计划周期进行巡检，并关注其发展趋势。30%＜|(X-X0)/X0|×100%＜50%或5g＜|X-X0|＜10g存在明显的差异结合包络数据分析模式进行确定具体问题，并参照相应的包络分析结果建议；适当缩短巡检周期，关注其发展趋势。|(X-X0)/X0|≥50%或|X-X0|≥10g存在较大的差异结合包络数据分析模式进行确定具体问题，并参照相应的包络分析结果建议；每3个月巡检一次，关注其发展趋势。附录B（资料性附录）常见干扰源B.1变压器本体的振动变压器本体的振动主要来源于：（1）硅钢片的磁致伸缩引起的铁心振动。（2）硅钢片接缝处和叠片之间存在着因漏磁而产生的电磁吸引力而引起铁心的振动。（3）当绕组中有负载电流通过时，负载电流产生的漏磁引起线圈、油箱壁的振动。铁心产生噪音的原因是构成铁心硅钢片在交变磁场作用下，会发生微小变化即磁致伸缩，磁致伸缩使铁心随励磁频率变化做周期性振动，除此之外，漏磁场也能使结构件产生振动。绕组产生振动原因是电流绕组中产生电磁力。近年来，由于铁心堆叠方式的改进和心柱及铁轭都用环氧玻璃丝粘带绑扎，硅钢片接缝处和叠片之间的电磁吸引力引起的铁心振动，比硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动要小得多，可以忽略。而变压器的额定工作磁密通常取1.5~1.8T，国内外研究和试验均证明，在这样的磁密范围之内，负载电流产生的漏磁引起的振动比硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动要小得多，也可以忽略。因此变压器本体的振动主要取决于铁心的振动，而铁心的振动可以看作是由硅钢片的磁致伸缩引起的。B.2变压器的电磁环境有载分接开关动作时变压器如为带负载运行状态，变压器工作中的电磁环境对电流传感器采集到的驱动电机电流会产生一定的干扰。目    录TOC\o"1-2"\h\z\u目    录 1前    言 2变压器有载分接开关振动声学现场测试方法 31范围 32规范性引用文件 33术语和定义 34测试条件 45测试方法 46测试数据分析及处理 57常见干扰源 6附录A 7（资料性附录） 7变压器有载分接开关测试振动声学测试数据分析 7A.1包络数据分析 7A.2振动高低频曲线叠加分析 10A.3奇偶档位分析 11A.4纵向数据分析 12A.5特征参数指标分析 14附录B 16（资料性附录） 16常见干扰源 16B.1铁心和绕组的振动 16B.2变压器的电磁环境 16前    言本标准首次制定。本标准由中国电力企业联合委员会提出。本标准由全国电力设备状态维修与在线监测技术标委会归口并解释。本标准主要起草单位：本标准主要起草人：本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中国中心（北京市白广路二条一号，100761）。目    录TOC\o"1-2"\h\z\u目    录 1前    言 2变压器有载分接开关振动声学现场测试方法 31范围 32规范性引用文件 33术语和定义 34测试条件 45测试方法 46测试数据分析及处理 57常见干扰源 6附录A 7（资料性附录） 7变压器有载分接开关测试振动声学测试数据分析 7