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摘要：电力变压器在电力系统运行的过程中起着非常大的作用，电力变压器可以对电压进行调节和控制，从而保证整个电力系统运行的稳定性和安全性。振动既是变压器故障的致因之一，又是识别变压器绕组变形故障的重要表征。本文从振动的角度出发，结合电力变压器绕组变形故障的实际，对基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法进行简要的分析。
关键词：振动；电力变压器绕组变形；故障诊断方法
一、变压器振动信号分析
在运行过程中变压器之所以会产生振动，是因为变压器内部铁芯和绕组的震动，电力变压器在稳定运行时，硅钢片的磁致伸缩会导致变压器内部的铁芯震动，同时由于有电流经过绕组，在绕组、线饼、线匝之间产生的点动力会引起绕组的震动，这种震动与变压器内部的电动力有直接的关系，所以在震动在外在表现形式上的震动频率与变压器自身的负载电流基数有直接的数据关系，在理想状态下变压器的振动信号的基频是负载电流基频的两倍，即100Hz。
因为变压器内部振动信号与其内部电力运行的相关性，所以在电力变压器运行过程中其振动信号基本上能够反应出其内部的故障信息，但是电力变压器故障检测活动中这种相关性表现的并不直接，在变压器运行过程中即使没有故障也其振动信息也会随着变压器内部负载的变化而变化，也就说变压器振动信号的变化只是其绕组变形故障的必要条件，要对变压器绕组故障进行诊断还需要有其他信息的支持，需要有其他诊断手段的帮助。
二、一般振动诊断方法
对于如何初步确定故障位置，理论界和一线管理人员都有一些方法，如通过延时效应定位、通过相位差定位等。要对变压器的振动故障进行监测，首先需要选择一个合适的监测点。如图1所示，在变压器上存在6个可供选择的监测点，然而并不是每一个点都可以对变压器的故障进行有效测试。其中，1点、3点、4点、2点和6点都不能够对高压侧和低压侧的振动进行同等检测，因而不是最合适的监测点。只有位于正面中部第5点可以以最短的路径获取高压侧以及低压侧的振动信息，因而是最佳监测点。然而这是在只能够选择一个监测点时的选择，如果需要搜集各个侧面以及各个角度的数据，其他监测点也可以配合使用。
三、振动监测优化与监测方法
1监测点的确定
在电力变压器运行过程中，由绕组的受力特点和电力变压器的内部结构可以得知，其受力的集中点在距离油箱顶面的1/2高度处，即油箱正面中部的径向振动传递路径最短、能够监测到的振幅最高。所以在振动信息采集活动中要将该位置作为振动信号的采集位置，在具体的监测实践活动中如果因为变压器安装位置的原因造成对该位置的监测存在困难，可以酌情将监测点向下移动。
在对电力变压器的震动信号进行采集的活动中，因为变压器内部的线饼和线匝都是立式布置的，其受电动力影响产生的震动也基本是横向的，所以在振动信号采集活动中采集点要尽量集中在变压器的纵向位置上，考虑到变压器的安装实际，顶部中心是振动数据采集的理想位置，变压器的侧面因为距离振动中心较远而且其横向振动因为分布的不均匀，很容易对侧面监测产生影响，所以一般不在侧面进行振动数据采集。
2故障初步定位
在变压器的绕组故障诊断活动中，变压器振动量在变压器构件中传播的衰减程度要比电气量在导体中传播的衰减程度大得多，所以在电力变压器的绕组故障诊断活动中采取变压器轴向振动信号作为绕组振动的主要参考数据，对变压器绕组故障进行诊断往往更加有效，通过对变压器轴向振动信号的衰减程度的分析，判断出故障所在的绕组相，完成变压器绕组故障的初步定位。
四、电力变压器绕组变形故障诊断模型和方法
1诊断模型
在电力变压器的运行过程中，当电力变压器的绕组发生故障的时候，电力变压器油箱的表面的振动情况也会有所不同，其表现出来的振动信号也会发生很大的变化，不同频率段的振动信号会表现出不同程度的衰减或者是增强的现象。因此工作人员需要对振动不同频率段中的信号进行分析，从而获得电力变压器的故障信息。
电力变压器故障征兆和故障原因之间存在很大的关系，所以在单一频率变化的基础上来对变压器的故障进行诊断，那么很容易会使故障诊断出现误差，不能满足故障诊断的要求。在电力变压器利用振动进行故障检测的过程中，与正常的振动信号相比，故障产生的振动信号在同一频率内信号产生的能量会有很大的差别，在这些频带中有的信号能量会减小，但是有的信号能量会增大。通过大量的实验研究，并且结合电力变压器出现绕组并行故障后各振动频带出现变化的规律，我们可以建立以下3个诊断特征构成的绕组变形故障诊断模型。
以下公式为公式（1）：在这三个公式中，ET50ET100ET150ET200这四个分别是变压器油箱顶面的振动信号50、100、150、200HZ分量的能量值。EF100是变压器油箱正面中间部分振动信号100HZ分量的能量值，其中公式中的C1C2C3分别是特征1.2.3的特征值。
以下公式为公式（2）：要想从监测的变压器油箱表面振动信号来确定绕组的状况，首先需要根据以上公式确定在正常与故障状态下特征向量T的特征值。当电力变压器的高、低压绕组中有一个出现变形后，那么原来频率幅度值就会出现很大的变化。在变压器变形故障中，变压器表面的振动情况和变压器的绕组的压紧情况以及变压器的位移和变形情况息息相关，变压器振动频率变化将引起作为标准特征向量的正常状态变压器振动特征向量的变化。如果变压器发生故障，就会导致当前特征向量TX与标准特征向量TN进行比较，就可以很快的判断出变压器的变形故障。
2诊断方法
在上文中我们建立了变压器故障诊断模型，下面就来研究一下故障诊断的具体方法。
步骤1：分别在变压器正常运行状态下和未知状态下，对油箱顶部和正面中部的6个监测点的振动信号进行采集。
步骤2：当获取到变压器正面中部振动信号基频分量的能量，如果变压器在未知状态下的故障特征有很明显的增加，那么就说明在变压器的内部是存在有故障的。
步骤3：在上面两个步骤完成之后，再利用公式（1）和公式（2）分别计算出绕组正常状态下和未知状态下的特征向量TX和TN。
步骤4：计算监测点1.2.3位置的，如果在这其中都是正值，那么就可以直接判断出变压器内部存在有绕组变形的故障。
步骤5：在变压器的6个监测点中选择出变压器绕组轴向振动的监测点，也就是变压器油箱顶部三相绕组想对应的监测点即监测点1.2.3，如果从这三个监测点所获得的振动信号中，其中有一个监测点的振动信号满足下列方程组：此公式为公式（3）。在公式（3）中分被是变压器监测位置1.2.3处和的值。通过以上公式就可以初步认定监测点n的位置就是变压器发生故障的位置。
结束语
对变压器绕组变形故障进行精确计算和识别可以为后续维护措施起到精确的引导作用。同时，本研究的方法还可以用来对变压器的振动故障进行日常监测，从而可以在绕组变形故障发生初期或者有发生征兆时便采取先验性的对策。但是，值得指出的是，本研究是基于笔者的工作经验而展开的，而变压器的类型多种多样，所处环境也各不相同，本研究的推广性有待确认。
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