基于声速的变压器绕组材质鉴别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变压器检测领域，特别涉及一种基于声速的变压器绕组材质鉴别方 法。
【背景技术】
[0002] 电力变压器，尤其是IOkV级别的配电变压器中，长期存在着使用铝线代替铜线的 现象。特别是近年来，由于国内外铜价居高不下，铝绕组变压器的数量呈现大幅度增加的趋 势。我国现行国标未对变压器绕组的材质做出限定，但要求若使用铝绕组需在变压器型号 上明确标识。目前市面上存在的铝绕组变压器绝大部分则属于生产厂家为了节省成本将绕 组由铜线偷换为铝线的情况，电力用户在购买和运行时并不知情。
[0003] 由于铜铝材质特性上的差异，铝绕组变压器本身存在着性能上的不足。同时变压 器生产企业数量巨大，许多不具备质量控制和试验检测等必要能力的小企业混迹其中，其 生产的铝绕组变压器质量更是难以保证。根据国家电网公司变压器类设备事故统计分析表 明：变压器绕组是变压器损坏事故的主要损坏部位，超过总损坏事故的70%，其中绕组抗 短路强度不够和绝缘有缺陷是损坏事故的主要原因。由事故分析可见，变压器绕组的质量 问题极易引起安全事故，使用现有的铝绕组变压器将极大地增加变压器损坏的风险，在整 个电力系统运行中埋下安全隐患。因此必须加强变压器绕组的质量控制，甄别出电力系统 中以次充好的铝绕组变压器。
[0004] 我国电力变压器出厂必须经过例行试验、型式试验和特殊试验，其中与变压器绕 组密切相关的试验包括：绕组电阻测量、短路试验、空载试验、温升试验等。这些试验都不能 用于检测铝绕组变压器，国内外也没有相关的研究。目前，电力运检部门只能通过吊罩后破 坏绕组绝缘才能检测出绕组导体类型。但是，该方法费时费力、准确度不高同时具有不可逆 性。
[0005] 目前，国内外均没有有效的可用于鉴别变压器绕组材质的检测方法。只能通过吊 罩后破坏绕组绝缘才能检测出绕组导体类型。
【发明内容】
[0006] 鉴于此，本发明的目的是提供一种基于声的变压器绕组材质鉴别方法。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种基于声速的变压器绕组材质鉴别 方法，根据声波在变压器绕组中传播的速度，判断绕组的材质。
[0008] 优选的，该方法具体包括以下步骤：
[0009] SI.利用激振器在变压器绕组首端产生可听声波；
[0010] S2.安装在变压器绕组首末两端的声音传感器分别接收声波信号；
[0011] S3.声音传感器采集到的信号接入示波器，两波形首波时间差即为声波传播时间； 利用公式V = L/t计算声波传播速度，其中，V为声速；L为声波传播距离；t为声波传播时 间；
[0012] S4.将计算获得的声波传播速度与已知声波传播速度鉴别变压器绕组的材质。
[0013] 优选的，所述可听声波的频率为20Hz~20000。
[0014] 由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
[0015] 本发明在不破坏绕组绝缘的情况下，可以简单快捷地进行变压器绕组材质是否为 铜材质的鉴别。
【附图说明】
[0016] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述，其中：
[0017] 图1为变压器绕组材质鉴别方法流程图；
[0018] 图2为变压器绕组回路声速试验原理图；
[0019] 图3为典型波形图。
【具体实施方式】
[0020] 以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例 仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0021] 声波是在弹性介质（固体、液体、气体）中传播的一种机械振动。声波的传播速度 几乎与频率无关，主要由介质的密度、杨氏模量和泊松比等弹性参数决定。本发明中传播介 质为固体，声速主要由材质特性决定。
[0022] 目前变压器绕组材质主要为铜材和铝材两种。室温下，声音在铜中的传播速度为 3810m· s \在铝中的传播速度为5000m· s \差异为31. 2%。因此，利用声速的差异可以有 效的判断变压器绕组材质是铜材还是铝材。
[0023] 根据前述，本发明提供一种基于声速的变压器绕组材质鉴别方法，所述方法是利 用声波在不同材质变压器绕组中的传播速度差异进行材质鉴别。其具体步骤为：
[0024] SI.利用激振器在变压器绕组首端产生可听声波；
[0025] S2.安装在变压器绕组首末两端的声音传感器分别接收声波信号；
[0026] S3.声音传感器采集到的信号接入示波器，两波形首波时间差即为声波传播时间； 利用公式V = L/t计算声波传播速度，其中，V为声速；L为声波传播距离；t为声波传播时 间；
[0027] S4.将计算获得的声波传播速度与已知声波传播速度鉴别变压器绕组的材质。
[0028] 声速的种类主要由频率不同来划分。频率在20~20000Hz的声波称为可听声波； 频率高于20000Hz声波称为超声波；频率低于20Hz的机械波称为次声波。介质对声波的吸 收与声波频率有关，对于同一物质，声波的频率越高，吸收越强，声波衰减也就越快。因此本 发明中不适合使用超声波，采用频率较低的20~20000Hz的可听声波。
[0029] 声波激励由标准的激振器产生，使用时激振器安装在变压器绕组首端。
[0030] 声波接收采用接触式声音传感器：试验选用的传感器为CM-Ol接触式传感器。 CM-OlB接触式传声器是由灵敏度好，性能稳定的压电薄膜结合一个低噪音的前置放大器电 路组成，能以缓冲输出的方式提供唯一的声音和振动信号的拾取。在产品的结构设计时，尽 量将外部的噪音干扰降到最低，从而当产品中间的橡胶垫接收到振动信号的时候，能输出 一个高灵敏度的信号。下表为传感器性能参数：
[0031] 表1传感器性能参数
[0032]
[0033] 已知变压器绕组材质主要为铜材和铝材两种。室温下，声音在铜中的传播速度为 3810m· s\在铝中的传播速度为5000m· s\差异为31. 2%。
[0034] 将试验测得的声速V与已知铜材的声速进行比较，考虑一定的裕度，取（3500， 4100)m· S1区间作为变压器绕组材质为铜材的判据。试验测得的声速V在（3500,4100) m · s 1区间范围内时判断变压器绕组材质为铜材，否则变压器绕组材质为非纯铜材。
[0035] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人 员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的 这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些 改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种基于声速的变压器绕组材质鉴别方法，其特征在于：根据声波在变压器绕组中 传播的速度，判断绕组的材质。2. 根据权利要求1所述的基于声速的变压器绕组材质鉴别方法，其特征在于：该方法 具体包括以下步骤：51. 利用激振器在变压器绕组首端产生可听声波；52. 安装在变压器绕组首末两端的声音传感器分别接收声波信号；53. 声音传感器采集到的信号接入示波器，两波形首波时间差即为声波传播时间； 利用公式V = L/t计算声波传播速度，其中，V为声速；L为声波传播距离；t为声波传 播时间；S4.将计算获得的声波传播速度与已知声波传播速度鉴别变压器绕组的材质。3. 根据权利要求2所述的基于声速的变压器绕组材质鉴别方法，其特征在于：所述可 听声波的频率为20Hz~20000Hz。
【专利摘要】本发明公开了一种基于声速的变压器绕组材质鉴别方法，该方法具体包括以下步骤：S1.利用激振器在变压器绕组首端产生可听声波；S2.安装在变压器绕组首末两端的声音传感器分别接收声波信号；S3.声音传感器采集到的信号接入示波器，两波形首波时间差即为声波传播时间；利用公式v＝L/t计算声波传播速度，其中，v为声速；L为声波传播距离；t为声波传播时间；S4.将计算获得的声波传播速度与已知声波传播速度鉴别变压器绕组的材质。本发明在不破坏绕组绝缘的情况下，可以简单快捷地进行变压器绕组材质是否为铜材质的鉴别。
【IPC分类】G01N29/07
【公开号】CN105158341
【申请号】CN201510600447
【发明人】杜林 , 周年荣, 王科, 刘光祺, 王有元, 唐魁, 余欣玺
【申请人】重庆大学, 云南电网有限责任公司电力科学研究院
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月18日