變壓器測溫偏差過大的原因分析及處理

趙鐵英，賀永剛

（1.河南理工大學電氣工程與自動化學院，河南焦作 454000；2.華潤電力焦作有限公司，河南焦作 454001）

變壓器測溫偏差過大的原因分析及處理

趙鐵英1，賀永剛2

（1.河南理工大學電氣工程與自動化學院，河南焦作 454000；2.華潤電力焦作有限公司，河南焦作 454001）

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，運行中需要對其運行溫度進行不間斷監(jiān)測。針對變壓器上多個測溫裝置顯示的溫度偏差過大的情況，以某發(fā)電廠主變壓器為例，對目前變壓器常用的3種測溫裝置進行測溫對比試驗，指出測溫誤差產(chǎn)生的原因為機械式溫度表動作不靈敏，并提出了相應的安裝調(diào)整措施。

變壓器；測溫裝置；熱電阻；溫度表

0 引言

變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，擔負著電能的輸送和變換任務，其運行狀態(tài)直接影響電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。變壓器運行過程中會產(chǎn)生一定的損耗，引起變壓器發(fā)熱、溫度升高，增加變壓器的老化速度，縮短使用壽命，需要對運行中的變壓器進行溫度監(jiān)測，防止變壓器因溫度過高而損壞。

變壓器上一般安裝有多個測溫裝置，同時對變壓器繞組溫度、油溫進行監(jiān)測［1-2］，實際生產(chǎn)中不可避免地會出現(xiàn)幾個測溫裝置顯示的溫度不同、偏差過大的情況，運行人員無法確定哪個裝置顯示的溫度可以真實反映變壓器實時運行狀況，給巡視檢查帶來了一定的困難。本文以某發(fā)電廠主變壓器（以下簡稱主變）為例，分析變壓器溫度檢測中溫度顯示偏差過大的原因。

1 出現(xiàn)的問題

該發(fā)電廠主變?yōu)镾PF-750000/220型220 kV油浸式變壓器，額定容量為750 000 kV·A，額定電壓（高壓側(cè)/低壓側(cè)）為242/22 kV，已投入運行半年。根據(jù)DL/T 572—2010《電力變壓器運行規(guī)程》要求［1］，該變壓器安裝有指針式溫度計、帶溫度補償?shù)腜T100熱電阻，用以測量油面、繞組等處的溫度。變壓器測溫裝置安裝位置如圖1所示。

2015年7 月底至8月初這段時間里，維護工人點檢時多次發(fā)現(xiàn)＃1主變溫度儀表就地顯示與集控室顯示有偏差，工人在生產(chǎn)早報中將問題上報。8月11日，技術(shù)人員進行了測量比對，當天氣溫較高，所以變壓器繞組溫度、油溫等均較高。

圖1 變壓器測溫裝置安裝位置

溫度比對測試時間為10：00：00，對應機組負荷為600MW，環(huán)境溫度估計為35～37℃，溫度測試對比見表1。

表1 變壓器溫度測試對比 ℃

（1）溫度表。溫度表安裝在變壓器器身上，測溫包裝在變壓器繞組內(nèi)部及變壓器油面處，直接讀取溫度表的讀數(shù)并記錄。

（2）PT100熱電阻。在變壓器繞組內(nèi)部及變壓器油面處安裝有PT100熱電阻，由引線將信號送入溫度變送器，利用萬用表測量溫度變送器輸入端對應的熱電阻阻值，并與PT100電阻-溫度表進行比對，得出對應的溫度值。測量結(jié)果顯示PT100熱電阻兩端阻值及對應溫度值分別為：繞組，123.7 Ω→61℃；油面，120.9Ω→54℃。

（3）分散控制系統(tǒng)（DCS）集控室顯示溫度。通過與集控室人員聯(lián)系，詢問當時集控室電腦顯示溫度值。

2 原因分析

由表1可以看出。

（1）PT100熱電阻和DCS顯示的溫度偏差不大，誤差均小于5℃，在允許的誤差范圍內(nèi)［1］，說明經(jīng)變送器送入DCS的溫度信號誤差不大，變送器系數(shù)設(shè)置合適。但是二者之間仍然有一定的誤差，產(chǎn)生的原因與PT100、變送器回路結(jié)構(gòu)有關(guān)：熱電阻溫度補償電阻阻值偏差過大、熱電阻本身電阻溫度變化滯后及線性度差等原因，可能導致溫度測量過程中出現(xiàn)誤差；溫度變送器回路受到干擾后，也會導致送入DCS的信號發(fā)生變化，造成DCS顯示誤差；變送器內(nèi)部信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換精度等均會導致信號傳輸過程中產(chǎn)生誤差［3-4］。

（2）溫度表顯示的溫度與PT100熱電阻和DCS之間有較大的誤差，最大溫度誤差為10℃，已經(jīng)不符合電力變壓器運行規(guī)程的要求。誤差原因是溫度表的測溫原理與PT100熱電阻和DCS不同。

PT100熱電阻和DCS測溫都是將溫度信號轉(zhuǎn)化為電氣信號，將非電氣量轉(zhuǎn)化為電氣量進行測量。電氣量在傳輸、顯示、控制方面具有很多優(yōu)勢，信號傳輸方便、抗干擾能力強，只要設(shè)置合理的轉(zhuǎn)換傳輸電路就能保證信號的準確性；缺點是不夠直觀，無法直接在現(xiàn)場看到實際測量的數(shù)據(jù)。

溫度表選用的是指針式壓力溫度表，主要由指示儀表、毛細管及溫包組成，這3部分形成一個密閉的測溫系統(tǒng)，根據(jù)液體膨脹定律工作［4-7］。溫包安裝在溫度表座內(nèi)，內(nèi)充有感溫液體，當變壓器油溫變化時，感溫液體在體積不變的情況下，壓力發(fā)生變化，通過毛細管傳遞到指示儀表。彈性元件將壓力變化轉(zhuǎn)變成機械位移，通過機械放大后，帶動儀表指針旋轉(zhuǎn)，指示出被測點的溫度。油面溫度表的測量范圍為-20～120℃，最大誤差一般不大于2.4℃，感溫液體壓力和溫度之間的關(guān)系可以表示為

式中：p1為溫度t時液體的壓力；p2為溫度t0時液體的壓力；a為液體的體膨脹系數(shù)；γ為液體的壓縮系數(shù)。

由式（1）可以看出，當封閉系統(tǒng)的容積不變時，液體的壓力與溫度成一定的函數(shù)關(guān)系，液體溫度變化越大，其壓力變化也越大。通過機械裝置來反映被測溫度的變化時，由于機械裝置的動作不靈敏，造成指針式溫度表顯示的溫度偏差過大。

3 結(jié)論及建議

變壓器選用不同的測溫元件，造成了溫度顯示不同，給變壓器的日常監(jiān)控帶來了一定的麻煩?，F(xiàn)場測溫對比表明，由于變壓器溫度表為機械式儀表，動作不靈敏，導致其測量誤差過大。為了避免上述問題，應選擇誤差小且測量精度高的溫度表，安裝時要嚴防溫度表進水、密封不嚴、銹蝕等現(xiàn)象出現(xiàn)，保證溫度表按照要求正確安裝；安裝溫度表時盡可能靠近PT100熱電阻，減小誤差產(chǎn)生的可能；對比PT100熱電阻實測阻值調(diào)整溫度變送器參數(shù)，保證DCS顯示溫度的準確性。

［1］電力變壓器運行規(guī)程：DL/T 572—2010［S］.

［2］田宇.《油浸式變壓器測溫裝置現(xiàn)場校準規(guī)范》規(guī)程解讀［J］.四川電力技術(shù)，2012，35（6）：76-79.

［3］董青，李承耀，顧國平.變壓器測溫偏差異常的分析與解決［J］.供用電，2010，27（1）：61-63.

［4］趙麗敏，徐崇斌，王元明，等.淺析電力變壓器用的三種測溫裝置［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2014（14）：130-131.

［5］李波，李宇飛.如何減小變壓器測溫裝置兩表差［J］.決策與信息，2014（8）：169，171.

［6］衛(wèi)才猛.主變壓器測溫缺陷的探討［J］.變壓器，2009，46（2）：59-61，66.

［7］席風沛，鄭廣軒.變壓器溫度計常見缺陷及故障處理［J］.變壓器，2015，52（9）：41-42.

（本文責編：劉芳）

TM 41；TH 811

B

1674-1951（2016）11-0013-02

趙鐵英（1977—），女，河南焦作人，講師，工學博士，從事電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控及故障限流技術(shù)的研究（E-mail：hnjzzty＠163.com）。

2016-06-29；

2016-10-13

河南理工大學博士基金（60807/008）；河南省高等學校重點科研項目（16A470010）