變壓器溫控系統(tǒng)校驗(yàn)?zāi)M裝置的研究及應(yīng)用

劉 賀 吳智影 陳子輝

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

電力變壓器作為電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，其內(nèi)部溫度異常上升能提示變壓器內(nèi)部故障的發(fā)生。因此對(duì)3路溫度的監(jiān)控能及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，保證供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。同時(shí)變壓器油箱能夠起到及時(shí)散熱的作用，因此對(duì)于變壓器溫控系統(tǒng)的檢測(cè)成為設(shè)備維護(hù)及安全隱患發(fā)現(xiàn)的重要手段。

1 研究?jī)?nèi)容

1.1 目前存在的問題和風(fēng)險(xiǎn)

1.1.1 接線復(fù)雜

溫度計(jì)溫度探頭的放置既要滿足規(guī)程和說明書的要求，還要做到能在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)方便實(shí)現(xiàn)，這中間要求工作人員不斷地摸索。此外，不同溫度表的接線槽接線方法不一，有些還需要測(cè)量端和標(biāo)準(zhǔn)源的接入，這就導(dǎo)致整個(gè)接線可能復(fù)雜易錯(cuò)。

1.1.2 檢定環(huán)節(jié)多

溫度表的檢定流程要先從外觀絕緣開始，其后涉及指針讀數(shù)、設(shè)定點(diǎn)開關(guān)報(bào)警、輸出量測(cè)量、遠(yuǎn)端數(shù)顯輸出等一系列環(huán)節(jié)。這其中涉及的檢定要求和操作細(xì)節(jié)繁多，不熟悉的話極易遺漏。

1.1.3 缺乏現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)

變電站現(xiàn)場(chǎng)的溫度表常安裝于主變壓器上，而且現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)工作一般為在主變帶電運(yùn)行下進(jìn)行，因此現(xiàn)場(chǎng)噪聲大，有觸電風(fēng)險(xiǎn)，且露天易受天氣影響，所以難以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)研究。

1.1.4 繞組測(cè)溫了解不足

為了保障變壓器運(yùn)行安全可靠，延長(zhǎng)變壓器使用壽命，測(cè)量變壓器繞組的溫度顯得十分重要。因?yàn)榇笕萘孔儔浩黜攲佑蜏孛黠@滯后于繞組油溫，當(dāng)變壓器負(fù)荷快速增加時(shí)，由于熱傳遞響應(yīng)速度的原因，變壓器頂層油溫需經(jīng)過數(shù)小時(shí)才能反映出繞組的工況變化。直接測(cè)量變壓器繞組溫度需要解決高電壓隔離的世界級(jí)難題，目前，國(guó)內(nèi)外絕大部分變電站均采用熱模擬方法間接測(cè)量變壓器繞組溫度，因而學(xué)習(xí)和研究繞組測(cè)溫的原理方式十分重要[1]。

1.2 解決思路

本項(xiàng)目提出研制一種變壓器溫控系統(tǒng)校驗(yàn)?zāi)M裝置，其用于作為變電站電測(cè)工作人員現(xiàn)場(chǎng)溫度表和變送器校驗(yàn)工作的培訓(xùn)工具，便于電測(cè)工作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度表、溫度變送器外形結(jié)構(gòu)及工作原理的學(xué)習(xí)，避免因操作失誤導(dǎo)致無法獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞。

2 技術(shù)關(guān)鍵及技術(shù)方案

2.1 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

2.1.1 技術(shù)原理設(shè)計(jì)

變壓器溫控系統(tǒng)校驗(yàn)?zāi)M裝置模擬電力變壓器油箱，配有油溫表及變送器，安裝方法依照現(xiàn)場(chǎng)變電站主變?cè)O(shè)備，在熱量的產(chǎn)生、傳遞和檢測(cè)上盡可能還原變電站主變?cè)O(shè)備。

本裝置配備的交流電流源模擬經(jīng)過調(diào)整后的加熱電流在電熱元件上產(chǎn)生的熱量使彈性元件產(chǎn)生一個(gè)附加位移，從而產(chǎn)生一個(gè)比油溫高一個(gè)溫差的溫度指示值，這個(gè)溫差即模擬出來的變壓器銅油溫差，采用這種間接的方法可以得到繞組溫度的平均指示值[2]。

2.1.2 模擬裝置各部件的布置和連接

裝置機(jī)身包括油溫表（分體）、排油口、顯示器、角座、加熱裝置、變壓器油、油溫表（一體）、進(jìn)油口、繞組溫度表、傳感器、信號(hào)線。操作人員能夠在一臺(tái)機(jī)器上完成所有的校驗(yàn)操作。

2.1.3 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)及裝置各部件選型

本裝置配有兩個(gè)油溫表及其變送器，一個(gè)繞組溫度表及其變送器，所有變送器配工作電源并共用一個(gè)電源。同時(shí)各部件也依照變電站主變?cè)O(shè)備選型，從而達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。

2.2 技術(shù)方案

本發(fā)明為一種變壓器溫控系統(tǒng)校驗(yàn)?zāi)M裝置，其用于作為電測(cè)工作人員現(xiàn)場(chǎng)溫度表和變送器校驗(yàn)工作的培訓(xùn)工具，如圖1所示，裝置設(shè)置模擬電力變壓器油箱，配有油溫表及變送器，其安裝方法極大地還原了現(xiàn)場(chǎng)變電站主變?cè)O(shè)備[3]。

如圖1所示，機(jī)體由鐵殼體構(gòu)成，機(jī)身包括油溫表（分體）、排油口、顯示器、角座、加熱裝置、變壓器油、油溫表（一體）、進(jìn)油口、繞組溫度表、傳感器、信號(hào)線。

模擬裝置就是模擬電力變壓器油箱，配有2個(gè)油溫表及其變送器，分別是1個(gè)油溫表及與其分開的變送器，1個(gè)油溫表自帶變送器；1個(gè)繞組溫度表及其變送器，配可調(diào)0～1 A的交流電流源，以模擬銅油溫差。所有變送器共用一個(gè)電源。3個(gè)溫度表連接變送器后，再通過控制電纜接在顯示器（一般數(shù)字顯示器）上，分別顯示在線數(shù)值。

該裝置的3個(gè)溫度表都可以把探頭拔出來，3個(gè)溫度表的接線端子也都可以拆開，這樣可以對(duì)溫度表進(jìn)行校驗(yàn)；3個(gè)溫度變送器（包括油溫表自帶的變送器）的接線可以拆開，這樣可以對(duì)變送器進(jìn)行校驗(yàn)；溫度表連接變送器再通過控制電纜接在顯示器（一般數(shù)字顯示器）上，分別顯示在線數(shù)值。該裝置內(nèi)部安裝有可調(diào)溫度的加熱裝置。

圖1 裝置設(shè)計(jì)圖

2.3 使用方案

遵循計(jì)量規(guī)程JJG 310—2002《壓力式溫度計(jì)檢定規(guī)程》，該裝置在檢定流程中的作用主要在于規(guī)程要求的除去外觀和絕緣檢查的檢定部分，如圖2所示。重復(fù)性檢定只在首次檢定要求且只是要求重復(fù)項(xiàng)目檢定，因此不在圖上標(biāo)示。由此可以看出，該裝置使用時(shí)主要是操作溫控模塊和電流源模塊進(jìn)行檢定。

圖2 裝置使用流程圖

回差是示值的升降差值，而切換差是設(shè)定點(diǎn)值的升降差值，因此4個(gè)檢定項(xiàng)目示值誤差、回差、設(shè)定點(diǎn)誤差、切換差所要求的均是被測(cè)物體溫度的改變，也即裝置溫度的控制。不同的是，示值誤差和回差檢定的是溫度表的靜態(tài)誤差，設(shè)定點(diǎn)誤差和切換差檢定的是溫度表的動(dòng)態(tài)誤差[4]。

溫升特性也即銅油溫差的檢定，參考JB/T 8450—2016《變壓器用繞組溫控器》規(guī)程要求，溫升特性需滿足其要求。即在輸入特定電流的情況下，示值溫度需由頂層油溫加上由此產(chǎn)生的銅油溫差。而為產(chǎn)生準(zhǔn)確的銅油溫差，需要參考溫度表說明書得出相對(duì)應(yīng)的電流值，據(jù)此對(duì)輸入電流進(jìn)行分流來產(chǎn)生準(zhǔn)確的溫升。這部分的操作可在溫控模塊穩(wěn)定的情況下控制電流源達(dá)到模擬額定輸出，然后學(xué)習(xí)研究通過公式圖標(biāo)計(jì)算并操作分流模塊來得到準(zhǔn)確的溫度示值。

3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本發(fā)明能夠?yàn)椴僮魅藛T提供一種培訓(xùn)用的實(shí)體模擬裝置，實(shí)現(xiàn)仿真性操作。通過裝置的應(yīng)用，使電測(cè)班操作人員充分掌握溫度表、溫度變送器的實(shí)體結(jié)構(gòu)及工作原理，提高其技術(shù)能力及培訓(xùn)效果。在變電站電測(cè)班試用成功后，能推廣至全局乃至全國(guó)電力系統(tǒng)，具有良好的推廣性[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變電站的檢測(cè)與維護(hù)是電網(wǎng)能安全運(yùn)行的必要保證。本成果實(shí)現(xiàn)了電測(cè)工作人員尤其是新員工在培訓(xùn)中便能夠熟練相關(guān)技能，從而在實(shí)際操作中實(shí)現(xiàn)對(duì)在運(yùn)設(shè)備精準(zhǔn)的檢測(cè)校驗(yàn)，使技能培訓(xùn)效果得到顯著提升，進(jìn)而保證設(shè)備設(shè)施的高效安全使用。本成果具有通用性，適用于電力、化工等行業(yè)，推廣應(yīng)用前景廣闊。