电力变压器加速度法振动检测技术规范

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中国电机工程学会标准

T/CSEEXXXXX—XXXX

电力变压器加速度法振动检测技术规范

Technicalspecificationforvibrationdetectionofpowertransformerby

accelerationmethod

（征求意见稿）

（本稿完成日期：）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国电机工程学会发布

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1范围

本标准规定了电力变压器加速度法振动检测的检测原理、装置构成、技术要求、检测方法和分析判

断等内容要求。

本标准适用于110kV及以上电压等级的油浸式电力变压器。

2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。

GB/T2900.15电工术语变压器、互感器、调压器和电抗器

3术语和定义

GB/T2900.15界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

安装谐振频率mountingresonantfrequency

加速度传感器牢固地安装在一个有限质量物体上时的谐振频率。

3.2

振动基频vibrationfundamentalfrequency

被试变压器中电压频率的2倍。

3.3

振动主频vibrationmainfrequency

振动频谱中最高振幅对应的频率。

3.4

频率比重frequencyratio

表征某频率的分量所占比重的参数。

注：频率比重的计算公式参见附录A。

3.5

基频比重vibrationmainfrequencyratio

表征振动基频所占比重的参数。

注：基频比重的计算公式参见附录A。

3.6

振动熵vibrationentropy

表征频谱中频率成分复杂性的参数。该值越低，频谱中能量越集中在某些特征频率，该值越高则表

明频谱中的能量越分散。

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注：振动熵的公式参见附录A。

4检测原理

通过加速度传感器获取运行中变压器的振动信号，提取并分析其时域、频域信息，评估变压器的工

作状态，发现其绕组及铁心可能存在的缺陷。

5装置构成

变压器加速度振动检测装置基本构成如图1所示，包括振动加速度传感器、信号调理单元、数据采

集单元和终端计算机以及控制分析软件。

图1加速度振动检测装置基本构成

6技术要求

6.1传感器

电力变压器加速度振动检测宜选用压电式加速度传感器，要求如表1所示。

表1传感器参数

名称加速度传感器

分辨率<500μga

量程±50g

频带（±3dB）0.5Hz~10kHz

安装谐振频率>20kHz

对地绝缘电阻>100MΩ

工作温度-25℃~80℃

防水等级IP55

ag为重力加速度。

6.2数据采集单元

电力变压器加速度振动检测一般采用多通道同步采集单元，要求如表2所示。

表2采集单元参数

名称指标要求

差分通道≥6

模拟输入分辨率24bits

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最大电压范围-5V~5V

采样频率≥20kHz

激励电流2mA

动态范围≥100dB

信号调理抗混叠滤波器，电流激励

连接方式BNC

工作温度-25℃~55℃

7检测方法

7.1检测条件

检测条件一般应满足以下要求

a)不应在雷电、雨雪等天气开展检测；

b)检测现场应具备AC220V±10%/50Hz±1%电源，或根据实际情况通过电池为检测仪供电；

c)检测现场不得有明显产生振动的工作。

7.2传感器布置

传感器布置一般需满足以下要求：

a)宜选用双层屏蔽电缆，电缆屏蔽应可靠接地；

b)在测量中宜将电缆固定，以避免相对运动，具体措施可参照附录B；

c)传感器安装根据具体情况可选用黏结剂、磁铁或螺栓连接等方式；

d)测试过程中，加速度传感器与被测变压器接触良好，且水平垂直方向均不出现滑动；

e)对于单相变压器，宜在变压器油箱的前后两个侧面各安装1路加速度传感器；

f)对于三相共体变压器，宜在变压器油箱的前后两个侧面各安装3路加速度传感器；

g)加速度传感器宜安装在箱体1/4高度处，并应尽量避开加强筋等结构，具体安装示意应符合附

录B。

7.3数据采集与处理

7.3.1数据采集

数据采集1次/min，采集时长至少2s，每次至少采集3个样本。

7.3.2数据处理

通过将采集到的振动时域信号进行傅立叶变换，得到各频率分量下的振动幅值，提取所需特征值完

成数据处理，其中频率分辨率不小于1Hz。

7.4测试现场数据记录

在相应变电站测试结束以后应记录测试时该变压器的运行工况以及变压器的主要技术参数，运行工

况主要包括变压器运行电流，运行电压，输送有功等，而变压器的主要技术参数则包括变压器的额定容

量，电压组合，额定电流等。数据记录表格见附录C。

8分析判断

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8.1.1分析判断原则

在以振动信号作为故障诊断的判据时，采用与同台变压器历史振动数据比对的方式即纵向比较的方

式进行。

8.1.2分析判断流程

分析判断流程一般需满足以下要求：

a)故障诊断由主判据来实现，而故障的识别分类则由各辅助判据来实现；

b)通过一组振动数据上的主判据，以及奇次谐波、主频率、基频比重三个辅助判据完成变压器绕

组鼓包、绕组翘曲、铁心松动、绕组松动和绕组错位故障的诊断；

c)故障诊断中需要的主判据、辅助判据以及对应流程见附录A。

8.1.3分析判断结论

分析判断结论一般需满足以下要求：

a)根据振动信号频谱中是否存在奇次谐波，将不对称运行同其它绕组和铁心的机械故障区分；

b)振动熵的变化趋势可以将五种绕组及铁心机械故障分为两类，故障时振动熵升高的是绕组鼓包

和绕组翘曲，振动熵降低的是铁心松动、绕组松动和绕组错位；

c)通过辅助判据主频率区分绕组翘曲和鼓包故障，通过基频比重的变化区分铁心松动、绕组松动

和绕组错位三种故障，并可参照附录D的案例。

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AA

附录A

（规范性附录）

振动检测的分析判据

A.1主判据

A.1.1频率比重主要表征频率f处的谐波分量所占比重（从能量的角度计算），一般认为变压器箱体

振动频率以电源频率的两倍为振动基频，根据变压器振动信号的特性，其频率范围基本处于100Hz~120

0Hz的频率区间内。频率比重按照式（A.1）计算：

1200

22（）

PfSf/SfA.1

f100

式中：

Pf——频率比重；

f——频率；

Sf——振动频谱中频率f处所对应的振幅，通过傅立叶变换计算，频率步长为100Hz。

A.1.2选择振动熵作为变压器故障诊断的主要依据。振动熵按照式（A.2）计算：

1200

（）

HPflog2PfA.2

f100

式中：

H——振动熵；

Pf——频率比重；

f——频率。

A.1.3振动熵主要表征频谱中频率成分的复杂性，该值越低时，频谱中能量越集中在某些特征频率，

该值越高则表明频谱中的能量越分散

A.1.4实际测试中在对振动信号进行分析时需根据历史数据的年限对振动熵进行修正，振动熵变化为

+0.08/年。

A.1.5正常变压器振动熵处于0-3的区间内，测试数据超过临界值3，即认为该台变压器可能存在故障

隐患。

A.2辅助判据

A.2.1振动信号分析法中所需辅助判据主要有：主频率、奇次谐波、以及基频比重。

A.2.2主频率为振动频谱中振幅最高的频率。

A.2.3基频比重按照式（A.3）计算：

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1200

22（）

PbfSf100/SfA.3

f100

式中：

Pbf——基频比重；

f——频率；

Sf——振动频谱中频率f处所对应的振幅。

A.2.4基频比重主要表征基频频率f=100Hz处的谐波分量所占比重（从能量的角度计算），一般认为

变压器箱体振动频率以电源频率的两倍为基频，根据变压器振动信号的特性，其频率范围基本处于100

Hz~1200Hz的频率区间内。

A.2.5实际测试中在对振动信号进行分析时需根据历史数据的年限和负载电流对基频比重进行修正，

基频比重与运行年限的变化为+0.08/年，负载电流每增加10%额定电流，基频分量增加0.15。

A.3故障诊断流程

基于加速度振动信号分析的变压器故障诊断流程见图A.1。

图A.1基于振动信号分析的变压器故障诊断流程

B

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附录B

（资料性附录）

传感器布置要求

传感器的测试电缆为避免相对运动应符合图B.1，在变压器油箱表面的安装应符合图B.2。

错误电缆在振动

正确

最小处离开试件

固定电缆

图A.2固定电缆避免相对运动示意图

图A.3传感器在变压器油箱表面的安装

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CB

附录C

（资料性附录）

变压器振动测试情况归档卡格式

变压器振动测试所需试验记录和情况归档参照表C.1。

表C.1变压器振动测试情况归档卡格式

局（厂、公司）：编号：

型号电压等级容量额定电流

连接组

制造厂出厂序号出厂年月投运日期

年、月、日、时

测试条件测试大气条件

测试站点海拔

负载电流/A

运行电压/kV

有功功率/MW

运行工况

功率因数

顶层油温/℃

绕组温度/℃

振动基频分量

振动测主频率值/Hz

试结果负载电流标幺值

归一化后振动幅值

有无奇次谐波

有无高次谐波（>100Hz）

有无直流分量

分析意见

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续表C.1设备其他情况记录

其他检查性试验

检修情况

故障记录

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DC

附录D

（资料性附录）

振动检测案例

D.1变压器参数

本次振动检测变压器参数如表D.1所示。

表D.1变压器参数

型号SFSZ9-50000/110相数3

额定容量/kVA50000额定频率/Hz50

额定电压/kV110±8*1.25%/10.5连接组别YNd11

使用条件户外出厂时间2009.3

冷却方式ONAF/ONAN100%/65%

D.2测点位置分布

传感器布置安装在变压器箱体侧面的平面区域中，并且尽量避开变压器箱体上的加强筋结构。变压

器高低压侧的采集点分布如图D.1、图D.2所示。

图C.1高压侧测点

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图C.2低压侧测点

D.3变压器检测结果

采用变压器振动测试系统，对主变压器油箱侧面的振动信号进行研究，部分测点的振动频谱如图

D.3所示。

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图C.3主变部分测点振动频谱图

对应振动特征值如表D.2所示。

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表D.2主变振动特征值

测点23456

50Hz幅值/g0.0035880.0002440.0011450.0033790.000174

50Hz比重0.1649230.00