轴向预紧力对变压器绕组振动响应幅值的影响

　　0引言

　　遭受突发短路的变压器，有的会立即发生损坏事故，更多的则是其绕组发生松动或变形，成为变压器运行过程中的事故隐患。因此，如何有效而灵敏地检测变压器绕组所处的机械动稳定状态一直是国际上关注的一个研究课题〔，一〕。变压器绕组的松动或变形，本质上影响到了变压器的机械动力学性能，因此，可通过检测与之相关的机械物理t的变化来判别变压器的绕组状态。本文在考虑垫块刚度和材料非线性的基础上，对大型变压器绕组进行理论建模分析和现场试验研究，阐述绕组预紧力变化对变压器绕组振动响应幅值的影响。

　　1变压器绕组轴向振动的非线性模型

2预紧力变化对绕组振动响应幅值影响的仿真研究

　　根据前述非线性振动模型，针对某一给定的变压器，在相同的激振频率下，通过改变施加的预紧力，由式(l)和式(3)可得到不同预紧力下的位移一加速度曲线如图2所示。由图2可见，随着绕组预紧力的降低，绕组的振动响应幅值(包括位移和加速度)会逐渐增大，这意味着振动能量的增大。实际运行变压器绕组在遭受短路电流后形成的松动和变形具有累积效应，相应的可以从绕组预紧力逐渐减小上得到体现，因此，可以通过对振动响应幅值变化的检测，来判别绕组的机械状态。

　　为了对变压器绕组的振动响应进行评估，可以引人加速度总振级，以此评定变压器绕组的振动量级。按下列公式计算

　　3变压器绕组现场试验研究

　　为验证理论研究得到的结论，对某实际变压器进行试验研究，试验对象额定容量为120MVA，额定电压为220kV/37kV，短路阻抗为13.16%.变压器绕组状态机械振动法测试分析试验系统由变频激振恒流源、振动测量系统和振动分析系统组成，其方框图如图3所示。变压器低压侧短路，信号发生器的扫频电流信号经过功率放大器放大后注人到高压侧某相绕组，将变压器的振动激振起来。绕组的振动信号通过置于变压器箱壁上的加速度传感器采集，再被输送至分析系统中，进行信号分析、处理。

　　试验时在A、B、C相上分别有1个测点、3个加速度传感器如图4所示。3个测点均为X方向布置。

     加速度传感器测得的时域信号，通过傅立叶变换，可以得到不同频率下加速度幅值。由于测试变压器的A、C相结构对称，因此可以通过比较A、C相传感器测点响应信号幅值来研究对应相的预紧力情况，进而判别绕组的机械动稳定状态。图5为A相和C相对应1#和3#测点的振动加速度频谱图。