基于聲速的變壓器繞組材質(zhì)鑒別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變壓器檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于聲速的變壓器繞組材質(zhì)鑒別方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力變壓器，尤其是IOkV級(jí)別的配電變壓器中，長期存在著使用鋁線代替銅線的 現(xiàn)象。特別是近年來，由于國內(nèi)外銅價(jià)居高不下，鋁繞組變壓器的數(shù)量呈現(xiàn)大幅度增加的趨 勢(shì)。我國現(xiàn)行國標(biāo)未對(duì)變壓器繞組的材質(zhì)做出限定，但要求若使用鋁繞組需在變壓器型號(hào) 上明確標(biāo)識(shí)。目前市面上存在的鋁繞組變壓器絕大部分則屬于生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本將繞 組由銅線偷換為鋁線的情況，電力用戶在購買和運(yùn)行時(shí)并不知情。
[0003] 由于銅鋁材質(zhì)特性上的差異，鋁繞組變壓器本身存在著性能上的不足。同時(shí)變壓 器生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量巨大，許多不具備質(zhì)量控制和試驗(yàn)檢測(cè)等必要能力的小企業(yè)混跡其中，其 生產(chǎn)的鋁繞組變壓器質(zhì)量更是難以保證。根據(jù)國家電網(wǎng)公司變壓器類設(shè)備事故統(tǒng)計(jì)分析表 明：變壓器繞組是變壓器損壞事故的主要損壞部位，超過總損壞事故的70%，其中繞組抗 短路強(qiáng)度不夠和絕緣有缺陷是損壞事故的主要原因。由事故分析可見，變壓器繞組的質(zhì)量 問題極易引起安全事故，使用現(xiàn)有的鋁繞組變壓器將極大地增加變壓器損壞的風(fēng)險(xiǎn)，在整 個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行中埋下安全隱患。因此必須加強(qiáng)變壓器繞組的質(zhì)量控制，甄別出電力系統(tǒng) 中以次充好的鋁繞組變壓器。
[0004] 我國電力變壓器出廠必須經(jīng)過例行試驗(yàn)、型式試驗(yàn)和特殊試驗(yàn)，其中與變壓器繞 組密切相關(guān)的試驗(yàn)包括：繞組電阻測(cè)量、短路試驗(yàn)、空載試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)等。這些試驗(yàn)都不能 用于檢測(cè)鋁繞組變壓器，國內(nèi)外也沒有相關(guān)的研究。目前，電力運(yùn)檢部門只能通過吊罩后破 壞繞組絕緣才能檢測(cè)出繞組導(dǎo)體類型。但是，該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、準(zhǔn)確度不高同時(shí)具有不可逆 性。
[0005] 目前，國內(nèi)外均沒有有效的可用于鑒別變壓器繞組材質(zhì)的檢測(cè)方法。只能通過吊 罩后破壞繞組絕緣才能檢測(cè)出繞組導(dǎo)體類型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于聲的變壓器繞組材質(zhì)鑒別方法。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種基于聲速的變壓器繞組材質(zhì)鑒別 方法，根據(jù)聲波在變壓器繞組中傳播的速度，判斷繞組的材質(zhì)。
[0008] 優(yōu)選的，該方法具體包括以下步驟：
[0009] SI.利用激振器在變壓器繞組首端產(chǎn)生可聽聲波；
[0010] S2.安裝在變壓器繞組首末兩端的聲音傳感器分別接收聲波信號(hào)；
[0011] S3.聲音傳感器采集到的信號(hào)接入示波器，兩波形首波時(shí)間差即為聲波傳播時(shí)間； 利用公式V = L/t計(jì)算聲波傳播速度，其中，V為聲速；L為聲波傳播距離；t為聲波傳播時(shí) 間；
[0012] S4.將計(jì)算獲得的聲波傳播速度與已知聲波傳播速度鑒別變壓器繞組的材質(zhì)。
[0013] 優(yōu)選的，所述可聽聲波的頻率為20Hz~20000。
[0014] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 本發(fā)明在不破壞繞組絕緣的情況下，可以簡(jiǎn)單快捷地進(jìn)行變壓器繞組材質(zhì)是否為 銅材質(zhì)的鑒別。
【附圖說明】
[0016] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述，其中：
[0017] 圖1為變壓器繞組材質(zhì)鑒別方法流程圖；
[0018] 圖2為變壓器繞組回路聲速試驗(yàn)原理圖；
[0019] 圖3為典型波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例 僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021] 聲波是在彈性介質(zhì)（固體、液體、氣體）中傳播的一種機(jī)械振動(dòng)。聲波的傳播速度 幾乎與頻率無關(guān)，主要由介質(zhì)的密度、楊氏模量和泊松比等彈性參數(shù)決定。本發(fā)明中傳播介 質(zhì)為固體，聲速主要由材質(zhì)特性決定。
[0022] 目前變壓器繞組材質(zhì)主要為銅材和鋁材兩種。室溫下，聲音在銅中的傳播速度為 3810m· s \在鋁中的傳播速度為5000m· s \差異為31. 2%。因此，利用聲速的差異可以有 效的判斷變壓器繞組材質(zhì)是銅材還是鋁材。
[0023] 根據(jù)前述，本發(fā)明提供一種基于聲速的變壓器繞組材質(zhì)鑒別方法，所述方法是利 用聲波在不同材質(zhì)變壓器繞組中的傳播速度差異進(jìn)行材質(zhì)鑒別。其具體步驟為：
[0024] SI.利用激振器在變壓器繞組首端產(chǎn)生可聽聲波；
[0025] S2.安裝在變壓器繞組首末兩端的聲音傳感器分別接收聲波信號(hào)；
[0026] S3.聲音傳感器采集到的信號(hào)接入示波器，兩波形首波時(shí)間差即為聲波傳播時(shí)間； 利用公式V = L/t計(jì)算聲波傳播速度，其中，V為聲速；L為聲波傳播距離；t為聲波傳播時(shí) 間；
[0027] S4.將計(jì)算獲得的聲波傳播速度與已知聲波傳播速度鑒別變壓器繞組的材質(zhì)。
[0028] 聲速的種類主要由頻率不同來劃分。頻率在20~20000Hz的聲波稱為可聽聲波； 頻率高于20000Hz聲波稱為超聲波；頻率低于20Hz的機(jī)械波稱為次聲波。介質(zhì)對(duì)聲波的吸 收與聲波頻率有關(guān)，對(duì)于同一物質(zhì)，聲波的頻率越高，吸收越強(qiáng)，聲波衰減也就越快。因此本 發(fā)明中不適合使用超聲波，采用頻率較低的20~20000Hz的可聽聲波。
[0029] 聲波激勵(lì)由標(biāo)準(zhǔn)的激振器產(chǎn)生，使用時(shí)激振器安裝在變壓器繞組首端。
[0030] 聲波接收采用接觸式聲音傳感器：試驗(yàn)選用的傳感器為CM-Ol接觸式傳感器。 CM-OlB接觸式傳聲器是由靈敏度好，性能穩(wěn)定的壓電薄膜結(jié)合一個(gè)低噪音的前置放大器電 路組成，能以緩沖輸出的方式提供唯一的聲音和振動(dòng)信號(hào)的拾取。在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡 量將外部的噪音干擾降到最低，從而當(dāng)產(chǎn)品中間的橡膠墊接收到振動(dòng)信號(hào)的時(shí)候，能輸出 一個(gè)高靈敏度的信號(hào)。下表為傳感器性能參數(shù)：
[0031] 表1傳感器性能參數(shù)
[0032]
[0033] 已知變壓器繞組材質(zhì)主要為銅材和鋁材兩種。室溫下，聲音在銅中的傳播速度為 3810m· s\在鋁中的傳播速度為5000m· s\差異為31. 2%。
[0034] 將試驗(yàn)測(cè)得的聲速V與已知銅材的聲速進(jìn)行比較，考慮一定的裕度，?。?500， 4100)m· S1區(qū)間作為變壓器繞組材質(zhì)為銅材的判據(jù)。試驗(yàn)測(cè)得的聲速V在（3500,4100) m · s 1區(qū)間范圍內(nèi)時(shí)判斷變壓器繞組材質(zhì)為銅材，否則變壓器繞組材質(zhì)為非純銅材。
[0035] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的 這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些 改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于聲速的變壓器繞組材質(zhì)鑒別方法，其特征在于：根據(jù)聲波在變壓器繞組中 傳播的速度，判斷繞組的材質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲速的變壓器繞組材質(zhì)鑒別方法，其特征在于：該方法 具體包括以下步驟：51. 利用激振器在變壓器繞組首端產(chǎn)生可聽聲波；52. 安裝在變壓器繞組首末兩端的聲音傳感器分別接收聲波信號(hào)；53. 聲音傳感器采集到的信號(hào)接入示波器，兩波形首波時(shí)間差即為聲波傳播時(shí)間； 利用公式V = L/t計(jì)算聲波傳播速度，其中，V為聲速；L為聲波傳播距離；t為聲波傳 播時(shí)間；S4.將計(jì)算獲得的聲波傳播速度與已知聲波傳播速度鑒別變壓器繞組的材質(zhì)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于聲速的變壓器繞組材質(zhì)鑒別方法，其特征在于：所述可 聽聲波的頻率為20Hz~20000Hz。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于聲速的變壓器繞組材質(zhì)鑒別方法，該方法具體包括以下步驟：S1.利用激振器在變壓器繞組首端產(chǎn)生可聽聲波；S2.安裝在變壓器繞組首末兩端的聲音傳感器分別接收聲波信號(hào)；S3.聲音傳感器采集到的信號(hào)接入示波器，兩波形首波時(shí)間差即為聲波傳播時(shí)間；利用公式v＝L/t計(jì)算聲波傳播速度，其中，v為聲速；L為聲波傳播距離；t為聲波傳播時(shí)間；S4.將計(jì)算獲得的聲波傳播速度與已知聲波傳播速度鑒別變壓器繞組的材質(zhì)。本發(fā)明在不破壞繞組絕緣的情況下，可以簡(jiǎn)單快捷地進(jìn)行變壓器繞組材質(zhì)是否為銅材質(zhì)的鑒別。
【IPC分類】G01N29/07
【公開號(hào)】CN105158341
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510600447
【發(fā)明人】杜林 , 周年榮, 王科, 劉光祺, 王有元, 唐魁, 余欣璽
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué), 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日