變壓器測(cè)溫電路的改進(jìn)與應(yīng)用

羅志文

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東佛山528000）

0 引言

在變電站無人值班工作中，廠站端自動(dòng)化系統(tǒng)需將變電站中的信號(hào)進(jìn)行采集測(cè)量并送給遠(yuǎn)方的監(jiān)控中心進(jìn)行監(jiān)視，其中變壓器油溫是一個(gè)重要的測(cè)量數(shù)值。在110 kV智慧變等變電站，監(jiān)控中心監(jiān)視到主變油溫在24 h內(nèi)出現(xiàn)劇烈跳變，多次沖破85℃的報(bào)警線，甚至達(dá)到131.24℃（運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，105℃需立即降負(fù)荷），而實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)油溫并未超過50℃。

由于廠站端自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)油溫信息采集不準(zhǔn)確，造成錯(cuò)誤的越限信息，對(duì)監(jiān)控中心工作造成了嚴(yán)重干擾。為了準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀況，避免產(chǎn)生錯(cuò)誤信息，必須盡快改善110 kV智慧變等變電站的廠站端自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)油溫信息的采集精度。

本文提出了一種新的變壓器測(cè)溫電路饋通端子，通過用精密度好的電阻器替換現(xiàn)有碳膜電阻，可以解決主變溫度采集準(zhǔn)確度的問題，準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀況，避免產(chǎn)生錯(cuò)誤信息；而且改造成本較低，效果較好，且效率高，系統(tǒng)改動(dòng)少，影響廠站端自動(dòng)化系統(tǒng)安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)低。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 技術(shù)背景

在變電站的廠站端自動(dòng)化系統(tǒng)中，溫度變送器將變壓器油溫度的測(cè)溫?zé)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換后，輸出一個(gè)與被測(cè)溫度成線性關(guān)系的4～20 mA的直流信號(hào)。該直流信號(hào)在帶有采樣電阻RL的饋通端子上形成直流電壓信號(hào)，再接到系統(tǒng)測(cè)控單元部分，實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集。如圖1所示，溫度t的變化會(huì)引起Rt的變化，經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換后輸出直流電流I0，在RL上形成U0，接入測(cè)控的直流采集模塊。

圖1 變壓器溫度測(cè)量原理

現(xiàn)有饋通端子如圖2所示，采用的采樣電阻為碳膜電阻，碳膜電阻通過改變碳膜厚度和長度，可以得到不同的阻值。

110 kV智慧變的廠站端自動(dòng)化系統(tǒng)采用許繼電氣FCK-801A/2型號(hào)裝置。廠家提供的直流采集測(cè)量精度為0.5%，精度較低。將廠家提供的測(cè)溫電路進(jìn)行溫度—數(shù)字量輸入輸出試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)與理想溫度—數(shù)字量輸入輸出曲線線性相差較大，如圖3所示。該廠家提供的測(cè)溫電路輸入輸出曲線特性不合格，需要整改。

圖2 現(xiàn)有測(cè)溫電路饋通端子內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖3 溫度—數(shù)字量輸入輸出曲線對(duì)比圖（改造前）

1.2 現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)

現(xiàn)有的測(cè)溫電路饋通端子采用碳膜電阻，通過改變碳膜厚度和長度可以得到不同的阻值，容易制成高阻值的電阻，成本較低，但電性能和穩(wěn)定性較差，隨著碳膜的磨蝕，容易造成電阻值精度下降，影響電力二次測(cè)溫回路的采集精度，這就是造成采集線性差的主要原因。

2 技術(shù)方案

2.1 改善方案設(shè)計(jì)及可行性分析

2.1.1 方案一：將主變測(cè)控屏柜更換為不同廠家的產(chǎn)品

該廠家提供的測(cè)溫電路存在缺陷，更換廠家產(chǎn)品是最直接的方法。但更換主變測(cè)控屏柜需安排主變停電，影響了電網(wǎng)的正常運(yùn)行，而且項(xiàng)目成本高，工期長，需要對(duì)整個(gè)主變間隔重新驗(yàn)收，不建議采用。

2.1.2 方案二：對(duì)廠家的主變測(cè)溫電路進(jìn)行改造

對(duì)主變測(cè)溫電路進(jìn)行改造，可以通過用精密度好的電阻器替換廠家提供的精密度較差的碳膜電阻，解決110 kV智慧站主變溫度采集準(zhǔn)確度的問題，成本較低，效果較好，且效率高，系統(tǒng)改動(dòng)少，影響廠站端自動(dòng)化系統(tǒng)安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)小。故本文采用方案二進(jìn)行改善。

2.2 饋通端子的改進(jìn)

本文提出了一種新的變壓器測(cè)溫電路饋通端子，通過用精密度好的電阻器替換現(xiàn)有碳膜電阻，可以解決主變溫度采集準(zhǔn)確度的問題，準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀況，避免產(chǎn)生錯(cuò)誤信息。其基本方案為：

（1）提供一種用于變壓器測(cè)溫電路的端子，其中包括接線端口、高精密饋通電橋、導(dǎo)軌鎖夾、保護(hù)外殼。

（2）如（1）所述的高精密饋通電橋，采用RX70-E型精密線繞電阻器進(jìn)行電壓采集。

（3）如（1）所述接線端口，通過兩個(gè)端子點(diǎn)（連接兩端各一個(gè)）進(jìn)行電勢(shì)分配。

（4）如（1）所述導(dǎo)軌鎖夾，用于將電路饋通端子固定在DIN導(dǎo)軌。

（5）如（1）所述保護(hù)外殼，用于電路饋通端子間進(jìn)行隔離。

3 具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本文所述變壓器測(cè)溫電路饋通端子改進(jìn)測(cè)溫回路的功效作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖4所示，該變壓器測(cè)溫電路高精度饋通端子包括：1.饋通電橋；2.RX70-E型精密線繞電阻器；3.回路電纜接線處；4.二導(dǎo)軌鎖夾；5.保護(hù)外殼。

圖4 變壓器測(cè)溫電路高精度饋通端子

溫度變送器將主變油溫的測(cè)溫?zé)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換后，輸出一個(gè)與被測(cè)溫度成線性關(guān)系的4～20 mA的直流信號(hào)，通過3.回路電纜接線處，連接變壓器測(cè)溫電路高精度饋通端子。該直流信號(hào)流過1.饋通電橋，經(jīng)過采樣電阻2.RX70-E型精密線繞電阻器形成直流電壓信號(hào)，再經(jīng)過3.回路電纜接線處接到系統(tǒng)測(cè)控單元部分，實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集。

本實(shí)用新型的采集精確度為±0.01%，相比碳膜電阻具有絕緣、耐潮性能好，高穩(wěn)定、高可靠、高精度、低溫漂的特點(diǎn)。測(cè)溫電路進(jìn)行溫度—數(shù)字量輸入輸出試驗(yàn)，與理想溫度—數(shù)字量輸入輸出曲線線性相差很少。

4 現(xiàn)場(chǎng)改善成效

經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)試后，對(duì)110 kV智慧變主變壓器油測(cè)溫電路進(jìn)行改造，并對(duì)改造影響進(jìn)行長期觀察。為了使觀察結(jié)論更加科學(xué)可信，取改造前2016年夏季110 kV智慧站#1主變油溫24 h變化曲線，與改造后2017年夏季110 kV智慧站#1主變油溫24 h變化曲線進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。

如圖5所示，對(duì)比后發(fā)現(xiàn)：改造后的油溫變化曲線（110 kV智慧站#1主變油溫1 2017-08-17）相比改造前（110 kV智慧站#1主變油溫1 2016-07-23）更加平滑，溫度劇烈跳變、多次越過溫度報(bào)警限值的現(xiàn)象消失，符合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的主變溫度實(shí)際，能準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀況，有利于監(jiān)控中心的監(jiān)控工作，現(xiàn)場(chǎng)改善效果良好。

圖5 110 kV智慧站#1主變油溫24 h變化曲線（改善前后對(duì)比）

5 結(jié)語

本文所述的主變測(cè)溫電路改造，用精密度好的電阻器替換現(xiàn)有饋通端子中精密度較差的碳膜電阻，可以有效改善變壓器溫度采集準(zhǔn)確度的問題，成本較低，效果較好，且效率高，系統(tǒng)改動(dòng)少，影響廠站端自動(dòng)化系統(tǒng)安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)小。相比現(xiàn)有測(cè)溫回路端子，本文改進(jìn)后的端子采集的油溫變化曲線更加平滑，溫度劇烈跳變、多次越過溫度報(bào)警限值的現(xiàn)象消失，符合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的主變溫度實(shí)際，能準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀況，更利于電網(wǎng)的監(jiān)控工作。

本文的方案對(duì)原來的主變測(cè)溫回路改動(dòng)較小，而精密度改進(jìn)效果優(yōu)秀，無需對(duì)主變安排停電，整改周期短，不影響電網(wǎng)的運(yùn)行；充分利用站內(nèi)原有的自動(dòng)化測(cè)控裝置，不需要更換廠家，免去立項(xiàng)、招投標(biāo)、安排停電等工作，項(xiàng)目實(shí)施的可行性高，實(shí)施后維護(hù)方便；實(shí)施后，可以將采集準(zhǔn)確度由原來的0.5%提高到0.01%，保證對(duì)主變油溫的監(jiān)控能正常實(shí)現(xiàn)，對(duì)變電站油溫采集改善方案的制定有參考意義。