張營(yíng)緘

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)供電公司，山東濟(jì)南，250300）

0 引言

配電變壓器是整個(gè)供電系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)送電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性具有決定影響，對(duì)居民的日常生活用電質(zhì)量具有直接影響，所以供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)配電電壓器故障的日常維護(hù)和管理工作的重視。利用聲音波形分析故障，有利于實(shí)時(shí)監(jiān)控配電變壓器的工作量，保證電壓器能夠正常輸送電能。

1 配電變壓器聲音與運(yùn)行狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

供電企業(yè)的工作人員在對(duì)配電變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐進(jìn)行觀察研究后發(fā)現(xiàn)，配電變壓器的聲波頻率在不同運(yùn)行狀態(tài)下，存在明顯不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)配電變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)，由于交流電在通過(guò)變壓器繞組時(shí)，會(huì)在鐵芯中間產(chǎn)生周期性交變磁通，從而引起鐵芯振動(dòng)，進(jìn)而發(fā)出“嗡嗡”的聲音。當(dāng)配電變壓器處于過(guò)負(fù)荷狀態(tài)，由于交流電通過(guò)變壓器繞組的電流過(guò)大，使得鐵芯中間交變磁通密度增加，導(dǎo)致鐵芯硅鋼片振動(dòng)強(qiáng)度增大，從而發(fā)出比正常運(yùn)行時(shí)略響的“嗡嗡”聲[1]。當(dāng)大容量設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，因?yàn)殡娏髫?fù)荷變化發(fā)生巨大變化且受到高次諧波作用，所以配電變壓器會(huì)瞬間發(fā)出較響的“哇哇”聲。除上述幾種情況外，當(dāng)配電變壓器內(nèi)部接觸不良或出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象時(shí)，會(huì)發(fā)出類似于“吱吱”、“噼啪”的聲音；當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)短路現(xiàn)象時(shí)，由于會(huì)有大量非周期電流通過(guò)配電變壓器，使得磁通密度大幅度增加，導(dǎo)致鐵芯嚴(yán)重飽和，致使配電變壓器發(fā)出大且刺耳的噪音。

2 聲音波形在配電變壓器故障分析中的應(yīng)用

2.1 利用聲音波形判斷配電變壓器故障

2.1.1 聲音表現(xiàn)為大且嘈雜

利用聲音波形對(duì)配電變壓器故障進(jìn)行分析，能夠取得良好的檢測(cè)分析效果。當(dāng)配電變壓器的聲音表現(xiàn)為音大且嘈雜時(shí)，說(shuō)明是配電變壓器的鐵芯出現(xiàn)了問(wèn)題，例如夾緊鐵芯的螺釘出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)處于儀表指示正常、絕緣油顏色無(wú)變化、溫度要素?zé)o變化等情況下，若配電變壓器在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)嘈雜聲音，那么工作人員應(yīng)當(dāng)立即改變?cè)撟儔浩鞯倪\(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)停止后的變壓器進(jìn)行故障檢查。

2.1.2 聲音表現(xiàn)為似水沸騰

如果配電變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)如同水沸騰一般的“咕嚕咕?！钡臍馀萋?，那么可能是變壓器的繞組出現(xiàn)故障問(wèn)題。當(dāng)配電變壓器繞組周邊零件形成一定溫度，就會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱油化的現(xiàn)象，如果持續(xù)運(yùn)行變壓器就會(huì)出現(xiàn)像水沸騰一樣的聲音，此時(shí)若不停止變壓器運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致配電變壓器短路，影響整個(gè)供電系統(tǒng)的電力輸送效率和質(zhì)量。出現(xiàn)上述故障的原因主要是配電變壓器的分接開(kāi)關(guān)接觸不良，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部繞組局部點(diǎn)嚴(yán)重過(guò)熱。

2.1.3 出現(xiàn)類似爆炸和放電的聲音

如果配電變壓器出現(xiàn)類似于“嘶嘶”的爆炸聲，這就說(shuō)明配電變壓器的器身絕緣體出現(xiàn)擊穿故障，絕緣體的絕緣效果沒(méi)有真正發(fā)揮出來(lái)，不僅會(huì)出現(xiàn)漏電風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)影響整個(gè)配電變壓器的正常運(yùn)行。另外，如果變壓器出現(xiàn)“吱吱”的放電聲，則說(shuō)明配電變壓器的管套出現(xiàn)故障問(wèn)題，只有當(dāng)變壓器的輸電管道表面發(fā)生局部放電現(xiàn)象，才會(huì)出現(xiàn)這種聲音。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因大致是因?yàn)榕潆娮儔浩鏖L(zhǎng)期處于外界環(huán)境中，當(dāng)受到惡劣氣候條件的影響時(shí)，變壓器管道會(huì)出現(xiàn)電暈輝光、紫色小火花，如圖1所示。此時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)去除管道周邊污漬并涂上一層硅油用作防護(hù)，檢測(cè)鐵芯與地面各項(xiàng)帶電部分的距離是否發(fā)生偏離[2]。

圖1 配電變壓器管道出現(xiàn)小火花

2.1.4 聲音波形呈現(xiàn)連續(xù)、規(guī)律性撞擊或摩擦

當(dāng)配電變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)具有連續(xù)性、規(guī)律性的撞擊聲或摩擦聲，說(shuō)明配電變壓器內(nèi)部受到靜電影響。由于零部件在配電變壓器運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生或大或小的振動(dòng)頻率，有時(shí)會(huì)與內(nèi)部機(jī)械設(shè)備或零件發(fā)生接觸、碰撞，從而導(dǎo)致靜電放電現(xiàn)象，進(jìn)而形成上述不同聲音表現(xiàn)。此時(shí)，工作人員可以先對(duì)配電變壓器進(jìn)行溫度測(cè)量，如沒(méi)有發(fā)生異常問(wèn)題，便可以通過(guò)適當(dāng)降低運(yùn)行強(qiáng)度的方法來(lái)減少靜電因素的影響，促使配電變壓器和供電系統(tǒng)皆能安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 聲音數(shù)據(jù)對(duì)比法

由于配電變壓器處于不同工作狀態(tài)會(huì)發(fā)出不同聲音，所以工作人員可以通過(guò)利用聲音波形對(duì)聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，來(lái)反應(yīng)配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)此，工作人員首先應(yīng)當(dāng)將配電變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)下的聲音波形和各種不同運(yùn)行狀態(tài)下的聲音波形全部記錄下來(lái)，利用計(jì)算機(jī)將其制成聲音波形數(shù)據(jù)模型庫(kù)。其次，要在配電變壓器上安裝一個(gè)專門的聲音采集裝置對(duì)聲音進(jìn)行采集，將采集到的聲音信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至主站調(diào)度端。然后，由負(fù)責(zé)監(jiān)控的工作人員利用計(jì)算機(jī)等高新設(shè)備對(duì)變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)其運(yùn)行產(chǎn)生的聲音進(jìn)行分析，并將其分析結(jié)果與聲音波形數(shù)據(jù)模型庫(kù)進(jìn)行對(duì)比。最后，結(jié)合配電變壓器實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行具體分析，從而得出變壓器是否出現(xiàn)故障問(wèn)題。

工作人員在建立聲音波形數(shù)據(jù)模型庫(kù)時(shí)，可以借鑒以下幾點(diǎn)建議，以此保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和科學(xué)性：第一，全面掌握配電變壓器的負(fù)荷情況，配電變壓器的負(fù)荷情況主要包括峰值達(dá)到負(fù)荷頂峰、平均負(fù)荷、谷值產(chǎn)生一定負(fù)荷以及空載情況下產(chǎn)生的聲波。第二，根據(jù)供電系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓進(jìn)行分析，供電系統(tǒng)會(huì)在正常條件、超越極限、產(chǎn)生諧振等情況下產(chǎn)生電壓，工作人員要對(duì)不同情況產(chǎn)生的電壓進(jìn)行系統(tǒng)分析。第三，厘清聲音波形產(chǎn)生原因，由于配電變壓器受到溫度影響也會(huì)產(chǎn)生聲音波形，所以工作人員在記錄聲音波形時(shí)，應(yīng)當(dāng)分清聲音波形的具體產(chǎn)生原因，當(dāng)變壓器處于零攝氏度以下、零攝氏度到六十?dāng)z氏度之間、超過(guò)六十?dāng)z氏度這幾個(gè)溫度階段時(shí)，會(huì)產(chǎn)生聲音波形。第四，配電變壓器發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)產(chǎn)生的聲音類型主要有：當(dāng)電磁出現(xiàn)共振現(xiàn)象時(shí)，配電變壓器的聲音會(huì)隨之發(fā)生變化，此時(shí)的聲音波形會(huì)與正常運(yùn)行狀態(tài)下的波形不同；當(dāng)配電變壓器處于超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)出“咯咯”的聲音波形；當(dāng)配電變壓器內(nèi)部零件出現(xiàn)脫落現(xiàn)象時(shí)，聲音波形會(huì)變得十分紊亂；當(dāng)配電變壓器的接頭被燒斷時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出“吱吱”的聲音波形；當(dāng)配電變壓器表面出現(xiàn)裂紋時(shí)，則會(huì)有“嘶嘶”的聲音波形；當(dāng)配電變壓器出現(xiàn)短路現(xiàn)象時(shí)，聲音波形相較于上述五種情況會(huì)有明顯改變[3]。

2.3 通過(guò)溫度產(chǎn)生的聲音波形判斷故障

通過(guò)上述分析可知，配電變壓器的溫度發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生聲音波形，如果變壓器的溫度不斷上升，其內(nèi)部零部件就會(huì)因?yàn)楦邷囟霈F(xiàn)油化現(xiàn)象，從而發(fā)出“滋滋”或“咕嚕咕?！钡穆曇舨ㄐ巍ＭǔＧ闆r下，會(huì)引起配電變壓器發(fā)生高溫的原因大致有以下幾種：1.變壓器內(nèi)部層間出現(xiàn)短路現(xiàn)象；2.鐵芯發(fā)生短路故障；3.出現(xiàn)磁漏現(xiàn)象；4.長(zhǎng)時(shí)間處于超負(fù)荷狀態(tài)；5.沒(méi)有安裝散熱裝置或長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。當(dāng)配電變壓器出現(xiàn)高溫時(shí)，工作人員一定要盡快查明原因，及時(shí)采取針對(duì)性解決措施，如果是變壓器內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)立即停止使用，以此保證配電變壓器能夠穩(wěn)定安全運(yùn)行，從而保證供電系統(tǒng)輸送電能的高效性。