變壓器油面溫控器校驗裝置的研發(fā)與應(yīng)用

安大慶 田東

前言

油面溫控器要能夠準(zhǔn)確無誤的監(jiān)測變壓器運行時的油溫，在變壓器溫度升高時能及時的發(fā)出相應(yīng)報警信號，如果溫度達(dá)到某限定值時能夠正確啟動風(fēng)扇或者直接作用于開關(guān)跳閘。因此油面溫控器的示值誤差、動作接點誤差等指標(biāo)必須準(zhǔn)確可靠，必須對其定期進(jìn)行校驗，以保證其始終處于良好狀態(tài)。本文講述如何利用現(xiàn)有的簡易設(shè)備制作出一臺符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的油面溫控器校驗裝置。

1.實施背景

在供電系統(tǒng)中變壓器運行的溫度高低情況直接影響到變壓器的老化速度、老化程度，甚至影響到變壓器的使用壽命。變壓器上裝設(shè)油面溫控器要能夠準(zhǔn)確無誤的指示變壓器溫度，在變壓器溫度升高時能及時的發(fā)出報警信號，如果溫度達(dá)到某限定值時能夠正確啟動風(fēng)扇或者直接作用于開關(guān)跳閘，從而提醒運行人員加強監(jiān)護(hù)、必要時采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。因此油面溫控器的示值誤差、動作接點誤差等指標(biāo)必須準(zhǔn)確可靠，必須定期進(jìn)行校驗，以保證其始終處于良好狀態(tài)。以BWY-906型溫控器為例，儀表內(nèi)裝有6組可調(diào)溫度開關(guān)，分別用于多組系統(tǒng)啟動、超溫報警等。其中指針溫度表的6組接點觸頭均勻分布在直徑僅有25mm的圓形接頭內(nèi)，而且排列密集。在多年的試驗工作中發(fā)現(xiàn)，校驗開關(guān)接點動作誤差時，使用萬用表觸碰溫控器的方法難免會發(fā)生誤觸誤碰相鄰接點的情況。在對復(fù)合傳感器的溫包進(jìn)行升溫電阻校驗時，如果同時對開關(guān)接點進(jìn)行校驗則需要至少3人配合才能完成，而且同步試驗的精度不夠、效率不高。這就對我們校驗工作帶來了不必要的麻煩和許多重復(fù)性工作，也會造成測試結(jié)果的誤判斷。

2.創(chuàng)新技術(shù)方案

我們利用現(xiàn)有的簡易設(shè)備制作出一臺符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的溫控器校驗裝置。本校驗裝置由試驗臺、信號接點狀態(tài)顯示儀、恒溫油槽、恒流源、溫顯儀、監(jiān)測電流表、控制開關(guān)等組成。在校驗變壓器油面溫度控制器時，將復(fù)合傳感器的溫包置于恒溫油槽中、將指針溫度表與信號接點狀態(tài)顯示儀連接，當(dāng)利用恒溫油槽升溫達(dá)到某一設(shè)定值時，對應(yīng)接點閉合，信號接點狀態(tài)顯示儀即在其相應(yīng)顯示燈發(fā)光，這樣就可確定該接點正確動作，同時溫顯儀顯示當(dāng)前的油溫示值，可以實現(xiàn)Pt100電阻的測試工作。同理，該裝置可以校驗繞組溫控器，只需在校驗油面溫控器的基礎(chǔ)上，連接恒流源，通過改變輸出電流，完成其溫升電流參數(shù)設(shè)定校驗。

3.方案實施與構(gòu)成

變壓器溫控器校驗裝置在試驗臺的設(shè)計上富有科學(xué)性和普適性，其恒溫油槽和恒流源設(shè)置在試驗臺的水平平面左側(cè)，當(dāng)需要進(jìn)行試驗操作的時候，利用機械原理升起恒流油槽和恒流源的機體，方便試驗人員進(jìn)行相應(yīng)操作，在不進(jìn)行校驗工作的時候，可以將恒溫油槽和恒流源降落到水平臺面以下，有效的節(jié)省了空間，也使得試驗儀器得以適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。試驗臺平面部分右側(cè)預(yù)留了冰槽儀器位置和試驗記錄位置。試驗臺的垂直面上安裝了可調(diào)式溫控器指針溫度表固定裝置，并且配置了特制的信號接點狀態(tài)顯示儀和2個符合規(guī)程規(guī)定的溫顯儀，同時可以看到垂直面右下方安裝了監(jiān)測用電流表和分別與恒溫油槽、恒流源、溫顯儀連接的四個控制開關(guān)。該溫控器校驗成套裝置的連接走線全部實現(xiàn)試驗臺面板背部走線的原則，提高了試驗的安全性和可靠性。在研發(fā)該裝置的時候考慮到校驗的溫控器型號有所不同，設(shè)計了不同的轉(zhuǎn)換接口，能夠根據(jù)實際情況完成不同型號溫控器的校驗工作，其兼容的特點使該裝置的實用性進(jìn)一步提高。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)各個型號的油面溫控器和繞組溫控器的校驗工作，能夠科學(xué)準(zhǔn)確直觀的顯示試驗結(jié)果。運用物理性能卓越的航空插頭連接指針溫度表，安裝了6個不同顏色發(fā)光管、2節(jié)5號干電池，將發(fā)光管并聯(lián)接入帶有電池的線路板，制作成信號接點狀態(tài)顯示儀。

溫控器是由彈性元件、毛細(xì)管、感溫包組成，這三部分構(gòu)成的密封系統(tǒng)內(nèi)充滿感溫介質(zhì)。當(dāng)溫度發(fā)生變化時，感溫部件內(nèi)感溫介質(zhì)的體積隨之變化。這個體積增量通過毛細(xì)管傳遞到指針溫度表的彈性元件，使之產(chǎn)生一個相對應(yīng)的位移。這個位移經(jīng)過機構(gòu)放大后，帶動指針指示溫度變化，并驅(qū)動微動溫度開關(guān)，控制相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)，達(dá)到控制變壓器溫升的目的。試驗時，將溫控器的溫包放至于可以自動加熱的恒溫油槽內(nèi)，溫控器電纜接頭接入自制信號接點狀態(tài)顯示儀，初期油槽溫度未達(dá)到接點動作溫度時，檢定裝置的接點狀態(tài)顯示儀內(nèi)所安裝的發(fā)光管不發(fā)光。當(dāng)油槽溫度升高時，溫控器感溫部件內(nèi)感溫介質(zhì)的體積隨之變化。這個體積增量通過毛細(xì)管傳遞到指針溫度表的彈性元件，使之產(chǎn)生一個相對應(yīng)的位移。這個位移經(jīng)過機構(gòu)放大后，帶動指針指示溫度變化，并驅(qū)動微動溫度開關(guān)閉合，此時可以非常清晰直觀的看到該接點的發(fā)光管的回路接通并且發(fā)光，隨著油槽溫度的繼續(xù)升高，其他發(fā)光管也會在其設(shè)定的接點動作溫度下發(fā)光。當(dāng)油槽溫度下降時，溫控器的內(nèi)感溫介質(zhì)的體積隨之變小，接點斷開，發(fā)光管熄滅。通過這種方法該溫控器的接點狀態(tài)檢定就順利完成。與復(fù)合傳感器內(nèi)的兩個Pt100電阻模塊分別相連接的是固定在試驗臺上對應(yīng)的溫顯儀。已知Pt100電阻溫度傳感器具有精度高、阻值變化范圍大、使用方便等優(yōu)點，在工業(yè)過程控制和測量系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。用鉑熱電阻測溫時，將鉑熱電阻接入溫顯儀，通過溫顯儀測量出鉑熱電阻的阻值，從而顯示出溫度。該溫控器采用了復(fù)合傳感器技術(shù)，當(dāng)恒溫油槽溫度發(fā)生改變，感溫介質(zhì)推動彈性元件的同時，能同步引起鉑熱電阻阻值變化，可供校驗裝置中的溫顯儀顯示實時油溫。隨著對變壓器運行安全要求的不斷提高，繞組溫控器作為一種繞組溫度變化監(jiān)測設(shè)備，已愈來愈廣泛地應(yīng)用在變壓器上。溫控器校驗裝置考慮到這一點，在試驗臺上同時安裝了恒流源以滿足繞組溫控器的校驗。繞組溫控器復(fù)合傳感器插在變壓器油箱頂部的油孔內(nèi)，當(dāng)變壓器負(fù)荷為零時，繞組溫度計的讀數(shù)為變壓器油箱頂層油面的溫度。當(dāng)變壓器帶上負(fù)荷，通過變壓器電流互感器取出的與負(fù)荷成正比的電流，經(jīng)電流匹配器調(diào)整后流經(jīng)嵌裝在復(fù)合傳感器內(nèi)的電熱絲，電熱絲產(chǎn)生熱量，使復(fù)合傳感器內(nèi)的感溫介質(zhì)進(jìn)一步膨脹，指針溫度表彈性元件的位移量增大。因此，在變壓器帶上負(fù)荷后，彈性元件的位移量是由變壓器頂層油溫和變壓器的負(fù)荷電流兩者所決定。變壓器繞組溫度計指示的溫度是變壓器頂層油溫與線圈對油的溫升之和。用特制連接線將所校驗的繞組溫控器相應(yīng)接點與恒流源相連接，通過調(diào)節(jié)恒流源電流輸出量模擬變壓器實際運行的帶負(fù)荷時溫升情況，在恒流源與符合變送器之間安裝電流表，隨時監(jiān)測恒流源所提供的電流量值。

4.應(yīng)用情況及前景分析

研發(fā)溫控器校驗裝置對于傳統(tǒng)溫控器校驗有明顯的優(yōu)勢，能夠滿足變壓器溫控器校驗規(guī)程要求，可以準(zhǔn)確直觀的顯示試驗結(jié)果。可以針對以往試驗中存在的安全問題進(jìn)行解決，提高了校驗的安全性，并且減少了試驗設(shè)備的損壞率。裝置中，指針溫度表與信號接點狀態(tài)顯示儀的連接電纜使用的接線頭是航空接頭，具有防震、防水、安全插拔的特點，可以減小試驗環(huán)境對試驗結(jié)果的影響。該校驗裝置可以針對電力系統(tǒng)實際情況進(jìn)行兼容性和擴展性設(shè)計與改進(jìn)。如可以設(shè)計溫顯儀具有回路故障判斷功能。本裝置采用組合式結(jié)構(gòu)，各個組件更換便捷。結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)越、配套完整，能夠?qū)崿F(xiàn)實際工作中各種型號溫控器的校驗需求。