500kV變電站主變溫度控制系統(tǒng)的表差修正方法研究

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(廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院,廣西 南寧 530023)

1 引言

主變是變電站運(yùn)行中的核心部件，而溫度控制系統(tǒng)的可靠性將直接影響到變壓器的安全運(yùn)行[1-3]。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對大型輸變電設(shè)備可靠性要求更高，安全穩(wěn)定運(yùn)行的保障體現(xiàn)可靠性方面。主變的最終壽命取決于其絕緣能力，主變的絕緣能力受主變運(yùn)行熱點(diǎn)溫度的影響。

主變溫度測量不準(zhǔn)確，往往引起運(yùn)行人員的誤判，降低主變運(yùn)行的容量。主變溫度控制系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性，必須有完善溫度系統(tǒng)預(yù)防性實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)方案；目前變壓溫控制系統(tǒng)容易在測量探頭、分冷控制系統(tǒng)、測量回路出現(xiàn)問題；在預(yù)防性試驗(yàn)時根據(jù)試驗(yàn)方案，對問題逐步查找，并分析和處理，保障溫度監(jiān)控的準(zhǔn)確性。

2 變壓器溫度控制系統(tǒng)

2.1 溫度表測控系統(tǒng)

主變溫度控制系統(tǒng)由溫度控制系統(tǒng)和溫度測量系統(tǒng)組成[5-7]，溫度測量系統(tǒng)是就地儀表和遠(yuǎn)方測量顯示系統(tǒng)組成，就地儀表主要是變壓器溫度控制器。變壓器溫度控制器由探頭、pt100、溫度變送器、彈性指示部件、微動開關(guān)等重要元件組成。變壓器測溫裝置工作原理圖圖1所示，變壓器溫度控制有兩種： 油面溫度計和繞組溫度計，油面溫度計是對油溫直接測量，而繞組溫度計由溫面溫度計和變壓器負(fù)荷電流對彈性元件作用下兩部疊加而成；是一種采用熱模擬的間接測量繞組溫度方法，繞組溫度=油面溫度+溫升。

圖1 測溫裝置工作原理圖

2.2 溫度表結(jié)構(gòu)

500kV主變采用溫度測量儀表普遍是壓力式溫度計，控制器由彈性原件、溫包、壓敏電阻、毛細(xì)連接管組成。液體充滿著毛細(xì)連接管，液體內(nèi)部壓力隨著溫度變化而變化；溫包是放入變壓器油溫頂部，油溫溫度變化使液體膨脹，膨脹產(chǎn)生的壓力通過毛細(xì)導(dǎo)管使彈性元件發(fā)生位移，從而使指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在刻度盤上指示不同溫度。

3 變壓器溫度系統(tǒng)檢修中常出現(xiàn)的故障

3.1 溫度表探頭測量故障

變壓器溫度控制器安裝在主變上，變壓器溫度控制的測溫探頭安裝在主變頂部，安裝探頭的深淺會影響測量的偏差；如果安裝槽封裝不夠嚴(yán)密，運(yùn)行時間久時測溫槽會進(jìn)水，導(dǎo)致測量誤差變大，形成兩表的偏差。

3.2 溫度表接線故障

變壓器溫度控制器的熱電阻接線方式主要有3種，2線制、3線制、4線制。不同的接線方式會差生不同的誤差，通過不同接線方式來消除或減小測量誤差的影響。

兩線制接線方式圖2所示，被測量熱電阻值為Rt，測得電勢V1、V2，測量時會引入線路L1、L2的電阻值R1、R2，引入了誤差，造成測量不準(zhǔn)確。如果在70℃時導(dǎo)線的電阻值2.4Ω，熱電阻的熱電阻率為0.37Ω/℃，就會引起測量誤差為6.5℃，兩線制接線把測量回路電阻折算到測量電阻值中，造成很大的測量誤差，兩線制測量精度差，不適合變壓器溫度系統(tǒng)的接線方式。

圖2 兩線制

三線制接線方式圖3所示，Pt100鉑電阻接線時增加一根導(dǎo)線用以補(bǔ)償連接導(dǎo)自身電阻帶來測量誤差，這種接線方式稱為三線制接線。當(dāng)測量回路引線等效的三個電阻R1、R2、R3相等時，這種情況可以消除引線電阻的影響，此測量方法多用于溫度范圍小，此方法往往采用電橋來配合，減小導(dǎo)線自身電阻值帶來影響。變電站溫度系統(tǒng)接線常用三線制接法，工程上實(shí)現(xiàn)比較容易，精度比較好。

圖3 三線制

四線制接線方法圖4所示，從測量電阻的兩端各分出兩條接線，比兩線制多出兩個接線，引入電壓測量回路，當(dāng)在原來兩端加激勵電流時，在L3、L4兩端得到V3、V4，如果加入高阻抗時，原來引入電阻值可以忽略不計，相當(dāng)于測量熱電阻端電壓，證明了四線制不受導(dǎo)線的自身引入電阻值的影響；測量精度比較高。

圖4 四線制

3.3 溫度系統(tǒng)測量回路及裝置釆樣故障

信號在電纜中傳輸受多方面干擾，也會導(dǎo)致測量誤差產(chǎn)生。由于測溫儀表到控制小室所鋪設(shè)的電纜比較長，存在大量的電磁干擾，干擾形式以共模電流和差模電流干擾在電纜導(dǎo)線上就反應(yīng)出，對變送器輸出的4～20mA電流影響，產(chǎn)生較大誤差，甚至是故障。

4～20mA電流信號從PT100熱電阻傳感器傳送到監(jiān)控室后臺時，中間傳輸后轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)會出現(xiàn)采樣失真或出現(xiàn)零漂現(xiàn)象，導(dǎo)致故障和誤差，這種故障是比較難處理，涉及多部門工作組相互配合才能完成，多數(shù)采用軟補(bǔ)償，也是目前試驗(yàn)研究的熱點(diǎn)。

4 故障發(fā)現(xiàn)與處理

4.1 故障發(fā)現(xiàn)與排查

對某500kV變電站進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)#1主變溫度系統(tǒng)異常，同時根據(jù)運(yùn)行班反映和兩年多對主變溫度運(yùn)行數(shù)據(jù)跟蹤，#1主變C相繞組2表出現(xiàn)兩表差，經(jīng)研究制定試驗(yàn)方案，對系統(tǒng)問題進(jìn)行逐一的排查。

(1)溫度表探頭及測量精度的檢查： 對溫度表探頭及周圍油槽進(jìn)行仔細(xì)檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常。 通過溫度爐升溫，對系統(tǒng)風(fēng)扇啟動、返回、高溫報警、跳閘4個微動開關(guān)設(shè)定點(diǎn)誤差、切換差檢測，風(fēng)冷系統(tǒng)正常。溫控器感溫溫泡內(nèi)嵌一支Pt100三線制鉑電阻溫度計，將溫控器感溫溫泡全浸沒于溫度爐槽內(nèi)，緩慢均勻升高爐溫，從量程由低到高對其輸出電阻值的誤差進(jìn)行檢測；溫度與電阻的線性關(guān)系如表1所示。

表1

通過查表工業(yè)工業(yè)鉑熱電阻(Pt100)分度值，與其對應(yīng)的測量電阻值，沒有發(fā)現(xiàn)溫度測量探頭異常。

(2)接線方式和就地顯示指針表示值誤差檢測： 如果現(xiàn)場接線方式由三線制誤接為兩線制會造成很大測量誤差，對現(xiàn)場接線方式進(jìn)場排查，沒有發(fā)現(xiàn)接錯接線方式。通過主控室操作員機(jī)計算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)溫度誤差檢測，發(fā)現(xiàn)了就地儀表與后臺儀表出現(xiàn)兩表誤差。

(3)溫度-電流變送器轉(zhuǎn)換誤差和采樣誤差檢測與溫控器示值誤差同步檢測，把電流表串在回路測電流，溫度與電流的線性關(guān)系如表2所示。

表2

其他溫度對應(yīng)的電流值，可根據(jù)公式y(tǒng)=4+X(溫度上量程-溫度下量程)/16計算。算出溫度與主控室操作員機(jī)計算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)溫度差別，通常實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電流表的數(shù)據(jù)與就地儀表和實(shí)驗(yàn)時給定值溫度相接近，與后臺監(jiān)控溫度誤差較大；后臺的數(shù)據(jù)經(jīng)計算成線性關(guān)系。

通過現(xiàn)場試驗(yàn)和回路排查，確定現(xiàn)場儀表的指示是準(zhǔn)確的，回路中的溫度-電流-數(shù)字信號環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了誤差，從多方面實(shí)驗(yàn)和測試數(shù)據(jù)判定為裝置采樣不準(zhǔn)確或出現(xiàn)零漂故障。

4.2 故障的處理

通過上面的試驗(yàn)方案進(jìn)行逐步排查，確定是測量回路出現(xiàn)誤差，誤差成線性，為裝置采樣故障；處理方法2種：①更換硬件設(shè)備；②軟補(bǔ)償消除后臺監(jiān)測誤差。更換硬件設(shè)備是耗時耗財，軟補(bǔ)償消除后臺監(jiān)測誤差是最佳處理方式，既不需要跟換硬件，也能達(dá)到準(zhǔn)確測量的效果。根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)測量，數(shù)據(jù)是線性，對模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字信號進(jìn)行換算，找出誤差的大小，在各方面的配合下，在軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償，消除誤差。

5 結(jié)論

通過本次制定實(shí)驗(yàn)方案，并按實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行故障排查，查找出故障點(diǎn)，經(jīng)過計算和分析，在多部門配合下進(jìn)行軟補(bǔ)償，消除了兩表差，達(dá)到最佳的處理方式。通過一段時間運(yùn)行追蹤，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)穩(wěn)定準(zhǔn)確，證明了此次方案可靠。