主變溫度表電接點(diǎn)動作信號回路電路板的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

【摘要】主變溫度表是主變溫度表溫控系統(tǒng)中的核心部分，其準(zhǔn)確性和可靠性對主變的安全運(yùn)行乃至整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著重要的影響。根據(jù)有效數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，110kV及以上的變壓器事故發(fā)生率在0.69%左右，這其中因?yàn)槔@組超溫運(yùn)行引起絕緣老化和變壓器繞組被擊穿問題所占比例非常大。實(shí)際上，這一問題一直以來都是個比較棘手的問題，提高主變溫控系統(tǒng)的有效保護(hù)作用，是解決這一問題的一個非常直接的方法，所以，主變溫度表的定期檢定與維護(hù)是一項(xiàng)重要的工作。本文通過研究主變溫度表電接點(diǎn)動作信號的回路電路板設(shè)計(jì)及應(yīng)用，來改進(jìn)主變溫度表的檢定工作，以幫助為解決以上問題，僅作參考。

【關(guān)鍵詞】主變溫度表;電接點(diǎn);動作信號回路電路板

一、研究背景

主變溫度表包括油溫表和繞組溫度表，分別用于檢測主變的油面溫度和繞組溫度，是變電站主變溫控系統(tǒng)的核心組成部分，溫度表的精確度決定了主變溫控系統(tǒng)的有效性，對確保主變安全、穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。目前，江門地區(qū)110kV 及以上變電站共146座， 掛網(wǎng)運(yùn)行的主變壓器共295臺。每年需要校驗(yàn)的溫度表平均為50只左右。

主變溫度表的試驗(yàn)室校驗(yàn)工作包括以下六個項(xiàng)目：

（1）外觀檢查;

（2）示值誤差檢驗(yàn)、指針移動平穩(wěn)性檢查、回程誤差檢查;

（3）變送器測量誤差檢驗(yàn)（可選）;

（4）電接點(diǎn)設(shè)定誤差和切換差檢驗(yàn);

（5）絕緣電阻的檢驗(yàn)（可選）;

（6）繞組溫度表溫升試驗(yàn)。

校驗(yàn)的項(xiàng)目繁多，校驗(yàn)效率受設(shè)備的性能制約，時間比較漫長，而且目前的校驗(yàn)方法有很多可以改進(jìn)的地方。諸如以下兩個方面：

（1）由于各個不同廠家的溫度表，其裝掛的機(jī)構(gòu)不同，所以，最初制作掛板的時候只使用單股線來掛表。這種方法比較落后，操作繁瑣耗時長，且每次只能掛2個溫度表，嚴(yán)重影響了校驗(yàn)的效率。

（2）在以往的校驗(yàn)工作中，電接點(diǎn)動作檢查的試驗(yàn)方法比較粗放，主要靠試驗(yàn)人員使用萬用表手動測量溫度表各個電接點(diǎn)是否導(dǎo)通或斷開，來判斷電接點(diǎn)是否動作，然后再進(jìn)行讀數(shù)，這樣就受制于人員的主觀判斷的準(zhǔn)確性，在同時校驗(yàn)多個溫度表時，會造成校驗(yàn)人員無法第一時間對所有溫度表進(jìn)行判斷并讀數(shù)，這樣就大大降低了讀數(shù)的準(zhǔn)確性。另外，試驗(yàn)過程中還可能出現(xiàn)電接點(diǎn)已經(jīng)動作，試驗(yàn)人員沒有及時進(jìn)行判斷和讀數(shù)的情況，需要將恒溫槽進(jìn)行降溫重來一遍，造成重復(fù)的操作。以上情況不僅影響了試驗(yàn)準(zhǔn)確性，也大大降低了校驗(yàn)效率。

因此，我們提出了通過改善溫度表校驗(yàn)方法來縮短校驗(yàn)時間的課題。經(jīng)過案例總結(jié)、數(shù)據(jù)分析和專業(yè)技術(shù)討論，確定了我們本次技術(shù)創(chuàng)新的兩個目標(biāo)成果，即設(shè)計(jì)制作不銹鋼試驗(yàn)支架及簡易掛環(huán)和設(shè)計(jì)制作“接點(diǎn)動作信號回路”電路板。

二、變壓器熱效應(yīng)對電氣設(shè)備的影響

變壓器熱效應(yīng)對變壓器的影響對于油浸式變壓器，其壽命實(shí)際主要是固體絕緣（纖維紙）的壽命。促使絕緣老化的主要因素是溫度，水分和氧氣，其中在變壓器帶負(fù)載時，熱效應(yīng)的作用最為突出，可以說熱效應(yīng)是變壓器老化的決定性因素，也就是說變壓器繞組絕緣的熱老化速度與繞組的熱點(diǎn)溫度有關(guān)。按GB1094電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的油浸式電力變壓器，GB/T15164―94《油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》規(guī)定其熱點(diǎn)溫度基準(zhǔn)值是98℃，即在此溫度下絕緣的相對老化率為1，變壓器在額定負(fù)載下運(yùn)行時具有預(yù)期的正常壽命。繞組熱點(diǎn)溫度低于98℃時，溫度每降低6K，老化系數(shù)降低一半，變壓器的壽命將增加一倍;繞組的熱點(diǎn)溫度如高于98℃，則溫度每增加6K，老化系數(shù)增加一倍，變壓器的壽命降低一半（所謂的6K法則）。但熱點(diǎn)溫度不能超過140℃，否則變壓器油將會發(fā)生裂解。所以適當(dāng)降低繞組的運(yùn)行溫度和控制繞組最熱點(diǎn)溫度不超過允許溫度，對延長繞組絕緣物的使用壽命極為重要。

三、應(yīng)用領(lǐng)域與技術(shù)原理分析

1.制作不銹鋼試驗(yàn)支架及簡易掛環(huán)。

原來的掛板只掛2個溫度表，并且掛接過程繁瑣，不易操作。所以我們考慮用不銹鋼板制作掛板，將試驗(yàn)支架的掛表容量設(shè)計(jì)為6個，以滿足實(shí)際工作需求。我們還為試驗(yàn)支架安裝了滑輪，方便日常的使用。另外，我們設(shè)計(jì)制作的簡易掛環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單輕便，可以適用于所有不同廠家的溫度表，且操作方便，很好地解決了這個讓校驗(yàn)人員頭痛的問題。在承重方面，試驗(yàn)支架和掛環(huán)都能夠很好地適應(yīng)實(shí)際。

2.制作“電接點(diǎn)動作信號回路”電路板。

溫度表電接點(diǎn)動作的基本原理：利用溫度變化時帶動觸點(diǎn)變化，當(dāng)溫度達(dá)到或超過設(shè)定值時，當(dāng)其與上下限觸點(diǎn)接觸或斷開的同時，使電路中的繼電器動作，常開接點(diǎn)閉合發(fā)出動作信號。當(dāng)溫度下降到設(shè)定值一下時，則使常開接點(diǎn)斷開，常閉接點(diǎn)閉合，發(fā)出復(fù)歸信號。一般的主變溫度表都具有4個電接點(diǎn)。

我們設(shè)計(jì)制作的信號電路板的基本結(jié)構(gòu)原理如下：

（1）具有一個電源模塊，為信號回路提供一個5V的直流工作電源;

（2）設(shè)置一個蜂鳴器，提供電接點(diǎn)動作的聽覺信號;

（3）分出4個回路，每個回路設(shè)置一個三腳觸頭，分別串入溫度表的四個電接點(diǎn)回路中;

（4）每個回路分別設(shè)置1個LED顯示燈，提供一個視覺信號，幫助試驗(yàn)人員及時判斷是哪一個電接點(diǎn)動作，以使得校驗(yàn)人員能夠第一時間記錄電接點(diǎn)動作的溫度值，提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度;

（5）每個回路都設(shè)置一個雙路切換開關(guān)，在溫度表電接點(diǎn)動作后（即常開接點(diǎn)導(dǎo)通），試驗(yàn)人員可以把切換開關(guān)切換到復(fù)歸接點(diǎn)（常閉節(jié)點(diǎn)）。這既可以切斷動作信號，也為溫度表降溫過程中，檢查信號復(fù)歸功能做好準(zhǔn)備。

運(yùn)用這個“接點(diǎn)動作信號電路板”，電接點(diǎn)動作試驗(yàn)從最麻煩的項(xiàng)目，變成一個最輕松的項(xiàng)目。校驗(yàn)人員不需要用到萬用表，就能第一時間判斷接點(diǎn)是否動作，并及時讀數(shù)。

四、推廣效益分析及與同類技術(shù)產(chǎn)品的比較

本文的方案可大大改善主變溫度表試驗(yàn)室校驗(yàn)方法，一方面，平均每個溫度表的校驗(yàn)時間減少了27.5分鐘，解決了電接點(diǎn)動作試驗(yàn)這個瓶頸問題，實(shí)現(xiàn)了一個校驗(yàn)人員同時校驗(yàn)多個溫度表的突破，節(jié)省了班組的人力資源，提高了工作效率;另一方面，杜絕了由于校驗(yàn)人員的主觀判斷失誤造成讀數(shù)誤差大，提高了校驗(yàn)的準(zhǔn)確度。

目前，主變溫度表校驗(yàn)裝置為組裝設(shè)備，沒有完整的一套裝置;本項(xiàng)目制作電接點(diǎn)動作信號回路電路板和改進(jìn)試驗(yàn)支架，溫度表的裝卸和電接點(diǎn)動作檢查的效率將提高65%以上，更重要的是，電路板的應(yīng)用，大大降低了校驗(yàn)人員出錯的幾率，杜絕了因?yàn)橹饔^失誤引起的重復(fù)操作，值得廣泛推廣使用。

本文的方案是一項(xiàng)創(chuàng)新型的課題，所采用的信號回路電路板以及試驗(yàn)支架掛環(huán)都是低成本的制作，且完全從校驗(yàn)工作的實(shí)際出發(fā)，應(yīng)用到實(shí)際的校驗(yàn)工作中去，起到了立竿見影的作用。

五、設(shè)計(jì)方案仍存在問題與改進(jìn)

溫度表及變送器的接線比較繁瑣，沒有專用的試驗(yàn)線，使用通用的試驗(yàn)線接線時，需要用到粗制的短線和線夾，造成接線時間冗長，效率低下;對此，我們制作了溫度表校驗(yàn)專用的試驗(yàn)線，根據(jù)校驗(yàn)工作實(shí)際情況，制作了長度合適，接頭適用的試驗(yàn)線，大大方便了溫度表與變送器的接線。同時，我們可以在自制的試驗(yàn)線上打印標(biāo)簽，杜絕了接錯線的情況出現(xiàn)。另外我們計(jì)劃對自己制作的電路板增加一個電源模塊代替電池供電，更加節(jié)能環(huán)保。

六、結(jié)束語

綜上所述，主變溫度表電接點(diǎn)動作信號回路電路板設(shè)計(jì)及應(yīng)用可直觀地監(jiān)視電氣設(shè)備的運(yùn)行工況，尤其對于電氣設(shè)備的異常運(yùn)行狀況作預(yù)警工作，這樣一來就可以實(shí)現(xiàn)為電氣設(shè)備提供更為有效的安全保障。

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