Trasformata wavelet empirica migliorata (EWT) e sua applicazione in non

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 17533 (2022) Citare questo articolo

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La frequenza di risonanza del trasformatore contiene informazioni relative alla sua struttura. È più facile identificare la frequenza di risonanza nel segnale di vibrazione durante la prova del martello e l'accensione che durante il funzionamento del trasformatore, poiché non è necessario considerare la vibrazione causata dalla corrente di carico durante il test del martello e l'accensione. Pertanto, per gestire queste due vibrazioni non stazionarie è necessario un metodo di analisi con calcoli semplici, velocità di calcolo rapida e monitoraggio semplice in tempo reale. Il monitoraggio delle vibrazioni può comprendere lo stato di salute del trasformatore in tempo reale, migliorare l'affidabilità dell'alimentazione elettrica e fornire un allarme tempestivo nella fase iniziale dei guasti. In questo articolo viene proposto un nuovo metodo di segmentazione nel dominio della frequenza. Questo metodo può elaborare efficacemente il segnale di vibrazione del trasformatore e identificarne la frequenza di risonanza. Sul trasformatore vengono impostati undici diversi stati di carico. Il metodo proposto in questo articolo può estrarre la frequenza di risonanza del trasformatore dal segnale di prova di martellamento. Rispetto al metodo empirico originale della trasformata wavelet, questo metodo può dividere il dominio della frequenza in modo più efficace, ha una risoluzione tempo-frequenza più elevata e il tempo di esecuzione del metodo modificato è ridotto da 80 a 2 s. L'universalità di questo metodo è dimostrata da esperimenti su tre diversi tipi di trasformatori.

A causa del miglioramento dei requisiti di stabilità dell’alimentatore, ci sono sempre più ricerche sulla valutazione dello stato dei trasformatori. I metodi comuni di diagnosi dei guasti del trasformatore includono l'ispezione regolare, l'analisi del gas disciolto1, il monitoraggio delle vibrazioni2,3, il monitoraggio delle scariche parziali4, la misurazione a ultrasuoni5, l'analisi della risposta in frequenza6 e altri metodi. Rispetto agli altri metodi, la misurazione delle vibrazioni presenta i vantaggi di un'installazione conveniente, minori interferenze ambientali e costi contenuti. È applicabile a quasi tutti i tipi di trasformatori.

La vibrazione del trasformatore deriva principalmente dalla magnetostrizione e dalle forze magnetiche. Attraverso il monitoraggio in tempo reale delle vibrazioni del trasformatore, verrà stabilita la relazione tra vibrazioni anomale e guasti interni del trasformatore, utile per organizzare la manutenzione preventiva in tempo e migliorare la durata di servizio del trasformatore. Ad esempio, quando il bullone di serraggio del nucleo del trasformatore è allentato, ovvero il traferro tra il nucleo di ferro cambia, aumenterà significativamente la vibrazione del trasformatore7, inoltre, i bulloni allentati riducono anche la capacità del trasformatore di resistere agli shock esterni. Il degrado delle prestazioni meccaniche del trasformatore è stato monitorato attraverso la misurazione delle vibrazioni multicanale in8. In9, si ottengono i dati sulle vibrazioni del commutatore sotto carico del trasformatore per identificare i primi guasti delle apparecchiature e la mappatura auto-organizzativa (SOM) viene utilizzata per valutare online lo stato del commutatore sotto carico. In10 è stato studiato il metodo di monitoraggio della deformazione dell'avvolgimento mediante vibrazione della scatola del trasformatore, questo metodo tiene conto della vibrazione generata da diverse parti del trasformatore e analizza l'influenza della temperatura sulla generazione, sovrapposizione e trasmissione delle vibrazioni.

La frequenza di vibrazione del trasformatore dipende dalla frequenza di risonanza e dall'eccitazione esterna. L'eccitazione esterna comprende principalmente la tensione, la corrente e l'ambiente di lavoro, questi fattori possono essere misurati durante il funzionamento del trasformatore. La frequenza di risonanza è il fattore interno che determina la frequenza di vibrazione del trasformatore. È determinato dalla struttura del trasformatore e non cambia con il cambiamento dell'eccitazione esterna. Può essere ottenuto mediante prova di martellamento. Più la componente di vibrazione è vicina alla frequenza di risonanza, maggiore è la probabilità che causi la risonanza del trasformatore. La risonanza è molto dannosa e provoca violente vibrazioni del trasformatore, con conseguente allentamento dei bulloni e caduta dei blocchi di ammortizzazione. Inoltre, la struttura può essere monitorata monitorando la frequenza di risonanza del trasformatore e la diagnosi dei guasti del trasformatore può essere realizzata analizzando il cambiamento della struttura del trasformatore. Nell'articolo 11, la frequenza di risonanza del trasformatore è stata calcolata con il metodo pseudospettrale. La relazione tra la frequenza di vibrazione del trasformatore e le armoniche di tensione e corrente è stata dedotta nell'articolo 12. L'influenza delle vibrazioni sul funzionamento del grande trasformatore e le misure di riduzione delle vibrazioni per evitare la risonanza sotto l'eccitazione della forza elettromagnetica sono state studiate in13 ed è stato sviluppato un prototipo di trasformatore di potenza con rumore molto basso, con capacità a pieno carico di 200 MVA e livello di rumore inferiore a 65dB. Il modello non lineare del trasformatore è stato costruito mediante una rete neurale di Fourier composta da elementi non lineari e un blocco dinamico lineare, e l'effetto della previsione delle vibrazioni e l'estrazione dei parametri del sistema sono stati verificati mediante test su diversi trasformatori di potenza14.