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利用声纹对变压器故障分析原理探讨
更新时间:2020-04-13 点击:426

应用声波信号对电力变压器实时监测是一种新的识别方法。分析声波信号与各电力设备运行状态之间的关系,对电力变压器实时监测系统的整体方案至关重要。

1.电力设备发出声波信号与其运行状态的关系

通过长期的经验总结与数据积累,公司研究人员发现变电站电力设备的声波频率与不同故障之间存在着对应关系。例如:

1.1变压器在正常和非正常运行时,其声波信号的表现形式及其原因主要是:

●正常运行时,由于交流电通过变压器线圈,在铁芯里产生周期性的交变磁通,就引起铁芯的振动而发生均匀的“嗡嗡”声。

●过负荷时,由于变压器线圈电流较大,使铁芯磁通密度增加,引起铁芯硅钢片的振动力增强,从而发出比平时运行略响且略重的“嗡嗡”声。

●大动力设备起动时,由于负荷变化较大且因高次谐波作用,变压器内瞬间发出“哇哇”声。

●系统短路时,由于变压器通过大量的非周期电流,使磁通密度过分增大,铁芯严重饱和,变压器发出很大的噪声

●内部接触不良或有击穿处时,变压器发出“吱吱”或“噼啪”的放电声,在变压器内部严重放电时产生气体使瓦斯保护动作。

●由于铁磁谐振,变压器内部发出“嗡嗡”声和尖细的“哼哼”声,这声音随电压和频率的升高而变尖细,随电压和频率的降低而变粗。

●变压器套管表面的污秽及大雾、下雨、阴天时,会造成电晕放电而发出“吱吱”声。

 

1.2电压互感器在正常运行时应是均匀轻微“嗡嗡”声,异常时则有下列情况:

●线路发生单相接地时,因未接地两相电压升高及零序电压产生,使铁芯饱和而发出较大噪声,主要是沉重而高昂的“嗡嗡”声。

●铁磁谐振发出较高的“嗡嗡”声或“哼哼”声,这声音随电压和频率的变化而变化,工频振荡时,三相电压上升很高,使铁芯严重饱和发出很响且严重的“嗡嗡”声。

1.3电流互感器发出声波的主要原因是二次回路开路,二次线圈产生很高的电势,同时,原线圈磁化力使铁芯磁通密度过度增大,铁芯严重饱和,可能造成过热而烧坏,因磁通密度的增加和磁通的非正弦性使硅钢片振荡力加强,从而发出较大的噪声。

1.4油断路器在正常运行时,断路器不发出任何声响,只有在断路器跳、合闸时才发出响声。

●断路器内部接触不良时,有微弱的电晕放电“吱吱”声,伴随油的发热,但无信号发出。

●套管表面污秽或下雨、雪、大雾和阴天时,套管表面有电晕放电的“吱吱”声。

由上可见,不同的电力设备其运行时发出的声波信号是不同的。同一种电力设备在正常与非正常状态下,所发出的声波信号也有很大差异。人耳听到的声音的不同关键就在于声音的强弱和频率不同。但是基于人的感官经验对电力设备的运行状态分析,还仅仅是定性的,未能达到定量分析,工作人员也不可能长时间对某一电力设备的声波信号监听。

声波的频率范围很广,为104~1014Hz。而人耳所能够听到的声音大约为20KHz频段的声波。主要研究的就是电力设备发出的这一频段内声波信号。当前对声波的研究应用发展出了多个不同的应用技术,主要包括:水声技术,噪声控制技术、电声技术,语音技术,超声技术及次声波的应用等。在这些技术中,语音技术的应用目的在于让“机器”能够听懂人的语言即语音识别技术,其分析方法相对比较成热,变压器声纹监测系统主要就是利用语音识别技术来处理变压器的状态监测问题。对电力设备的声波信号时实采集,将特定电力设备声波的关键信息提取出来,以此为判据来判断此电力设备是否工作正常。


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