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T/CEC

中國電力企業聯合會標準

T/CETXXXXX—XXXX

變壓器有載分接開關機械特性的

聲紋振動分析法

Vibrationanalysismethodforthemechanicalpropertiesofon-loadtapchangerin

powertransformer

征求意見稿

（本稿完成日期：2022年6月20日）

XXXX-XX-XX發布XXXX-XX-XX實施

中國電力企業聯合會發布

X/XXXXXXX—201X

I

X/XXXXXXX—201X

電力變壓器有載分接開關機械特性的聲紋振動分析法

1范圍

本文件規定了電力變壓器有載分接開關聲紋振動的檢測原理、檢測儀器要求、測試要求

和聲紋振動信號分析方法。

本文件適用于交流額定電壓110kV及以上電力變壓器有載分接開關停電/帶電測試的聲

紋振動分析，換流變壓器有載分接開關的聲紋振動分析可參照本文件。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期

的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改單）適用于本文件。

GB/T6587電子測量儀器通用規范

GB/T10230.1分接開關第1部分：性能要求和試驗方法

GB/T10230.2分接開關第2部分：應用導則

DL/T265變壓器有載分接開關現場試驗導則

DL/T574變壓器分接開關運行維修導則

DL/T1538電力變壓器用真空有載分接開關使用導則

JB/T8314分接開關試驗導則

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

有載分接開關on-loadtapchanger

適合在變壓器勵磁或負載下進行操作的用來改變繞組分接位置的一種裝置。

[GB/T10230.1—2007，3.1]

3.2

振動特性測試vibrationcharacteristictest

通過振動加速度傳感器采集變壓器有載分接開關操作時產生的振動信號，分析判斷變壓

器有載分接開關工作狀態的測試。

3.3

2

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聲紋測試vocalprinttest

通過非接觸式的傳聲器采集變壓器有載分接開關操作時產生的聲波，分析判斷變壓器有

載分接開關工作狀態的測試。

4檢測原理

有載分接開關是在變壓器負載回路不斷電的情況下，改變變壓器線圈有效匝數的機械裝

置，由安裝在變壓器箱壁的電動機構經轉動軸、傘型齒輪箱轉動進行操作。每次操作都遵循

先預選分接后切換的原則：第一步是分接選擇器在無電流下預選一個與工作分接相鄰的分接；

第二步，切換開關將電流從工作分接轉移到預選分接。操作過程中機構零部件的碰撞或摩擦

如開關觸頭的閉合等會引起機械振動，產生連續的振動信號。可通過監測有載分接開關振動

事件及其變化來獲取機械性能的異常變化。

通過在變壓器油箱或有載分接開關頂蓋上安裝一個或多個振動傳感器來獲取有載分接

開關切換過程中的振動特征信號，或者在變壓器有載分接開關附近放置傳聲器，對開關切換

中轉軸轉動段和開關切換過程的相關振動現象引發的聲信號進行檢測提取，再通過信號處理

算法提取包含在信號中的設備狀態特征信息，評估設備的運行狀態，診斷故障位置和原因。

5檢測儀器要求

5.1供電電源

5.1.1采用交流電源供電的裝置

采用交流電源供電的裝置，在如下供電電源條件下應能正常工作：

——電源電壓：交流220V；

——電壓允許誤差：±10%；

——電源總諧波含量：≤5%；

——電源頻率：50Hz；

——頻率允許誤差：±1%。

5.1.2采用電池供電的裝置

采用電池供電的裝置，持續工作時間宜不小于8h，電池應便于更換。

5.2頻率測量范圍

檢測儀器及所用聲學傳感器中，若采用數字傳聲器總體頻率覆蓋范圍為100Hz-80kHz，

靈敏度不小于-26dB；采用模擬傳聲器覆蓋范圍為100Hz-80kHz，可聽聲傳感器靈敏度不低

于-24dB。

檢測儀器所用振動加速度傳感器的頻率范圍應覆蓋0.5-20kHz，靈敏度不小于100mV/g。

5.3信號采樣頻率

聲紋信號的采集需要使用專用聲陣列及采集處理主機進行采樣，可聽聲信號的采樣頻率

應不小于50kHz，最小分辨率應不小于mV級。

振動信號的采樣可以采用示波器或其他測量儀器，信號的采樣頻率應不小于50kHz，最

小分辨率應不小于mV級。

3

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5.4信號觸發方法

信號觸發宜采用電動機電機電流或手動觸發方式。

5.5數據存儲

應能夠自動存儲測試數據和相應測試信息，存儲容量不應小于500組測試數據，應具備

數據導出功能。

6測試要求

6.1環境要求

測試環境應滿足如下要求：

a）環境溫度：-10℃~50℃；

b）相對濕度：不宜超過80%。

6.2接線要求

將測試儀可靠接地，信號線與傳感器、檢測裝置應接觸緊密，增強抗電磁干擾能力，提

高信噪比。

6.3信號傳輸方式

傳感器信號輸出導線應采用單芯同軸電纜，或信號放大處理后采用光纖傳輸方式。

6.4傳感器的安裝方式

聲學傳感器及采集主機固定在可伸縮支架上，支架便于移動及調節，陣列依據現場工作

環境進行陣型設計及安裝距離調節。振動加速度傳感器的安裝方式宜采用螺栓或粘合安裝方

式，采用磁吸安裝時，磁力座的磁力范圍宜不小于6T。應盡量保持每次測量時傳感器放置

在相同的位置。系統的測試接線原理圖見附錄A。

6.5傳感器安裝部位

聲學傳感器采用非接觸方式安裝在有載分接開關的1-2m范圍內。振動加速度傳感器的

安裝，宜就近安裝在有載分接開關頂蓋或外側對應的變壓器油箱外壁上，必要時可安裝在齒

輪盒上。

6.6測試步驟

有載分接開關聲紋振動測試步驟為：

a)放置振動加速度傳感器（有載分接開關頂蓋或變壓器箱壁），放置聲學傳感器，位

置應做好標記；

a)連接傳感器至數據采集系統，確保可靠連接；

b)打開數據采集系統，設置傳感器靈敏度等參數，確保數據采集系統正常工作；

c)經有載分接開關控制箱選擇切換檔位；

d)采集有載分接開關切換過程中的振動或聲紋信號，并存儲測試數據。

7聲紋振動信號分析診斷方法

4

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7.1測試數據分析

電力變壓器有載分接開關切換時的振動信號可分解為轉動軸段和切換段兩段。其中，轉

軸轉動段為循環平穩信號，切換段為沖激性信號。有載分接開關聲紋振動典型信號及其分段

參見附錄B、附錄C，信號分段方法參見附錄D。測試數據分析方法主要有包絡曲線分析、

頻譜分析等。

7.2包絡曲線分析

通過分析有載分接開關聲紋振動信號包絡曲線與正常曲線的波形差異，判斷有載分接開

關運行情況。適用于有載分接開關滑檔、制動異常、驅動機構潤滑不足或卡澀等故障情況分

析。用包絡曲線分析判斷有載分接開關故障方法參見附錄E。

7.3頻譜分析

通過對有載分接開關聲紋振動信號進行頻譜分析，計算信號的功率譜、尺度譜等，判斷

有載分接開關運行狀況。用頻譜分析判斷有載分接開關故障方法參見附錄F。

7.4判斷原則

典型的有載分接開關振動信號，在轉動軸段應該是平穩且數值較小，不存在明顯的尖峰

或毛刺。在切換段，有載分接開關存在不同機械缺陷時其振動信號在幅值、波形特征上均出

現一定差異。對電力變壓器有載分接開關聲紋振動進行測試和分析時，可按照一定的流程進

行，逐檔測試有載分接開關切換時的振動信號，利用各種數據分析方法，通過對比同一臺設

備在不同時間內測試結果的變化，以及有載分接開關正常和異常時的不同信號特征，判斷設

備的運行狀況。電力變壓器有載分接開關存在異常時的振動信號參見附錄G。

5

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附錄A

（資料性附錄）

有載分接開關聲紋振動分析的測試接線原理圖

聲紋檢測方法如圖A.1所示，傳感器采用非接觸方式安裝在變壓器箱壁外側靠近有載分

接開關的1-2m范圍內。采集信號需經過降噪處理，去除變壓器鐵芯振動引起的背景噪聲信

號后展開分析和診斷，若存在分載開關異常運行狀態，則給出故障報警信號，并顯示輸出結

果。

振動檢測方法如圖A.2所示，在變壓器箱壁上布置振動傳感器，傳感器輸出信號經過功

率放大器進行信號數據采集，將采集數據經信號處理后開展分析診斷，診斷出有載分接開關

運行狀態，如有異常則給出故障報警信號，并顯示輸出結果。

圖A.1聲紋檢測方法

圖A.2振動檢測方法

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附錄B

（資料性附錄）

典型振動信號波形

電力變壓器有載分接開關切換時典型的電機電流和振動信號如圖B.1所示。從電流信號

起始到振動信號明顯增大前為轉動軸段振動信號，緊隨其后是切換段振動信號。

圖B.1有載分接開關電機電流和振動信號

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附錄C

（資料性附錄）

典型聲紋信號波形

電力變壓器有載分接開關切換時典型的聲紋信號如圖C.1所示，其中開關切換段對應的

聲事件信號為沖激性信號，如圖C.2所示，轉動軸段為循環平穩信號，如圖C.3所示。

圖C.1有載分接開關典型聲紋信號

圖C.2有載分接開關切換段典型聲紋信號

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圖C.3有載分接開關轉動軸段典型聲紋信號

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附錄D

（規范性附錄）

基于短時能量的變壓器有載分接開關信號標記

短時能量分析法是一種短時分析方法，常用于語音信號處理。短時能量函數S(n)定義為：

∞

+?

∞222

??=

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