淺析電力變壓器用的三種測(cè)溫裝置

趙麗敏,徐崇斌,王元明,張國(guó)珍

（1.山東電力設(shè)備有限公司,濟(jì)南 250022；2.山東電工電氣集團(tuán)有限公司,濟(jì)南 250002）

淺析電力變壓器用的三種測(cè)溫裝置

趙麗敏1,徐崇斌1,王元明1,張國(guó)珍2

（1.山東電力設(shè)備有限公司,濟(jì)南 250022；2.山東電工電氣集團(tuán)有限公司,濟(jì)南 250002）

溫升過(guò)高會(huì)使絕緣材料提前老化從而降低絕緣性能，縮短使用壽命，進(jìn)而影響電力變壓器的效率和正常運(yùn)行。因此，必須測(cè)量變壓器的油頂層溫度和繞組溫度。本文對(duì)變壓器常用的三種測(cè)溫裝置信號(hào)溫度計(jì)、繞組溫度計(jì)、光纖測(cè)溫裝置的功能、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析、比較。

變壓器；測(cè)溫；油面溫度計(jì)；繞組溫度計(jì)；光纖測(cè)溫

1 前言

電力變壓器是電力傳輸中最重要的電氣設(shè)備之一，其可靠性對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行是非常重要的。當(dāng)電力變壓器溫升超出國(guó)標(biāo)規(guī)定限值時(shí)，油浸紙絕緣在80℃—140℃范圍內(nèi)，熱點(diǎn)溫度每升高6℃絕緣老化率將增加一倍。

變壓器常用的的測(cè)溫裝置為：測(cè)量變壓器頂層油溫度的油面溫度計(jì)、測(cè)量繞組平均溫升的繞組溫度計(jì)、測(cè)量熱點(diǎn)溫度的光纖測(cè)溫裝置。

2 變壓器的測(cè)溫裝置

2.1 油面溫度計(jì)

油面溫度計(jì)主要有指示儀表、毛細(xì)管、溫包，這三部分組成一個(gè)密閉的系統(tǒng)，溫包安裝在與變壓器油溫相同的溫度計(jì)座內(nèi)，溫包內(nèi)充有感溫液體，當(dāng)變壓器油溫度變化時(shí)，感溫液體的體積也隨之變化，這一體積變化通過(guò)毛細(xì)管傳遞到指示儀表。在指示儀表內(nèi)有彈性元件，將體積變化轉(zhuǎn)變成機(jī)械位移，通過(guò)機(jī)械放大后，帶動(dòng)儀表指示，標(biāo)示變壓器的被測(cè)點(diǎn)的溫度。同時(shí)通過(guò)嵌裝在一次儀表內(nèi)溫度變送器，輸出信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電站管理。油面溫度計(jì)的測(cè)量范圍在-20℃～120℃，最大誤差一般不大于2.4℃。

圖1 油面溫度計(jì)圖示

安裝油面溫度計(jì)測(cè)量溫度的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單，使用油面溫度計(jì)可以直接測(cè)量頂層油溫度并控制啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)。

若溫度計(jì)座安裝位置不合適，如附近有較大的漏磁區(qū)，或者溫度計(jì)座過(guò)高，處于變壓器的頂層死油區(qū)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，不能準(zhǔn)確反映變壓器的頂層油溫。有時(shí)若溫度計(jì)座內(nèi)充油不合適或者沒(méi)有充油也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。由于大型變壓器一般裝油幾十噸，油的時(shí)間常數(shù)較大，油面溫度計(jì)很難對(duì)變壓器負(fù)載的快速變化做出反應(yīng)。

2.2 繞組溫度計(jì)

繞組溫度計(jì)是利用“熱模擬”原理來(lái)進(jìn)行變壓器繞組溫度測(cè)量的，而不是直接測(cè)量繞組溫度。即使用油面溫度計(jì)測(cè)量頂層油溫升T，在此基礎(chǔ)上增加一個(gè)繞組對(duì)油的溫差，即銅油溫差ΔT，就可以得到對(duì)應(yīng)變壓器繞組平均溫度。銅油溫差與繞組中的損耗和通過(guò)的電流大小有關(guān)，因此需要通過(guò)電流互感器的二次電流加熱儀表的電熱元件得到這一增量，從而得到繞組的溫度。同時(shí)通過(guò)嵌裝在一次儀表內(nèi)的溫度變送器，輸出信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電站管理。

繞組溫度計(jì)的測(cè)量范圍在20℃～160℃，最大誤差一般不大于2.4℃。

圖2 繞組溫度計(jì)圖示

使用繞組溫度計(jì)測(cè)溫繞組溫度的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，并且使用繞組溫度計(jì)可以直接控制啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)。

由于繞組溫度計(jì)是基于變壓器的頂層油溫度來(lái)測(cè)量的，因此它對(duì)變壓器的負(fù)載變化也不能做出快速反應(yīng)。因此繞組溫度計(jì)測(cè)量溫度有一定的時(shí)差性，并且準(zhǔn)確性差，不能準(zhǔn)確反映變壓器繞組的實(shí)際溫度。

2.3 光纖測(cè)溫裝置

光纖溫裝置采用的是直接測(cè)量法，即在需要測(cè)溫部位如繞組靠近導(dǎo)線(xiàn)埋設(shè)光纖傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)溫，再通過(guò)在變壓器油箱上安裝貫通盤(pán)，將溫度信號(hào)引出至外部主機(jī)，然后通過(guò)處理,顯示出溫度值和有關(guān)系統(tǒng)參數(shù),并同時(shí)將溫度信息傳輸?shù)娇刂剖?，?shí)時(shí)監(jiān)控變壓器熱點(diǎn)溫度。目前，采用光纖傳感器的變壓器繞組溫度檢測(cè)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外大型電力變壓器上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

圖3 光纖測(cè)溫裝置圖示

光纖測(cè)溫裝置的優(yōu)點(diǎn)是可以直接、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)變壓器繞組、鐵芯，絕緣和油面等任意點(diǎn)的溫度，大幅延長(zhǎng)變壓器的使用壽命，實(shí)時(shí)反映被監(jiān)測(cè)對(duì)象的溫度變化，安全地提高變壓器的輸送能力。

光纖測(cè)溫裝置的缺點(diǎn)是價(jià)格相對(duì)較高，對(duì)變壓器成本有較大影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，大型變壓器一般在箱蓋兩端安裝2只信號(hào)溫度計(jì)測(cè)量頂層油溫，在一端安裝1只繞組溫度計(jì)模擬測(cè)量繞組溫度，對(duì)變壓器其他部位無(wú)法進(jìn)行溫度測(cè)量，并且由于選型、環(huán)境溫度變化、溫度