變壓器用繞組溫度計(jì)溫升試驗(yàn)裝置的安全性分析

何新輝，李煥明，袁思成，許建明，鐘偉洪，歐鳳嫻

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司清遠(yuǎn)供電局，廣東 清遠(yuǎn) 511515）

1 試驗(yàn)背景

變電站內(nèi)主變繞組溫度表是變壓器頂層油溫使儀表內(nèi)彈性波紋管產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的角位移量，疊加儀表內(nèi)發(fā)熱元件產(chǎn)生的角位移量，從而指示變壓器繞組溫度。發(fā)熱元件是通過(guò)匹配器及變壓器CT二次側(cè)負(fù)載情況變化而補(bǔ)償不同的銅油溫差。繞組溫度表作為監(jiān)視變壓器運(yùn)行時(shí)的線(xiàn)圈繞組溫度的重要設(shè)備， 必須保證其良好的熱模擬特性。這就要求對(duì)繞組溫度表熱模擬特性要準(zhǔn)確測(cè)定，目前，班組現(xiàn)有FB系列干式溫度校準(zhǔn)爐只能用于繞組溫度表基本示值誤差、示值回差、接點(diǎn)動(dòng)作誤差、切換差等技術(shù)指標(biāo)的檢測(cè)，缺乏熱模擬試驗(yàn)功能。根據(jù)對(duì)已有繞組溫度表現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)提供熱模擬試驗(yàn)電流的方法，對(duì)繞組溫度表溫升特性進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，需要將變壓器繞組CT二次側(cè)進(jìn)行短路，存在變壓器繞組CT二次側(cè)可能開(kāi)路的重大風(fēng)險(xiǎn)，影響供電可靠性。此外，在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展熱模擬試驗(yàn)，需要經(jīng)工作票組織、工作票啟用、工作許可等組織流程，耗時(shí)長(zhǎng)。再者，重新購(gòu)置先進(jìn)的變壓器用繞組溫控器測(cè)試儀費(fèi)用則偏高。本裝置的目的是為了解決上述存在的問(wèn)題，旨在提供一種能夠提前對(duì)繞組溫度表熱模擬特性進(jìn)行試驗(yàn)，能大大縮短作業(yè)耗時(shí)，能有效降低運(yùn)維過(guò)程的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提高供電可靠性的繞組溫度表銅油溫差模擬試驗(yàn)裝置。

2 變壓器重要性

變壓器是輸變電系統(tǒng)中的主要設(shè)備，而繞組溫度是對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的主要參數(shù)。繞組溫度對(duì)絕緣體材料的溫度和老化有決定性的作用：即繞組溫度超過(guò)絕緣可承受的溫度時(shí)，會(huì)影響變壓器的正常運(yùn)行工作。對(duì)于變壓器而言，溫度每上升6℃，其壽命就降低一半。所以，變壓器繞組溫度的升降情況是備受關(guān)注的重點(diǎn)，升溫試驗(yàn)裝置的安全性影響試驗(yàn)分析結(jié)果和數(shù)據(jù)的記錄情況。以自研的變壓器用繞組溫度表溫升裝置為試驗(yàn)對(duì)象，如圖1所示，進(jìn)行試驗(yàn)分析。

圖1

3 試驗(yàn)中關(guān)鍵性的技術(shù)問(wèn)題

（1）現(xiàn)有測(cè)試設(shè)備缺乏熱模擬試驗(yàn)功能。

（2）現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高。

（3）現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)耗時(shí)長(zhǎng)。

（4）重新購(gòu)置先進(jìn)測(cè)試儀費(fèi)用則偏高。

具體設(shè)計(jì)方案及工作原理：

繞組溫度表銅油溫差模擬試驗(yàn)裝置主要由6個(gè)模塊組成。

（1）漏電保護(hù)模塊，主要包含微型漏電斷路器等，實(shí)現(xiàn)對(duì)220V交流輸入電源開(kāi)斷控制及漏電保護(hù)功能。

（2）過(guò)載保護(hù)模塊，主要包括熱繼電器，起到電流回路過(guò)載保護(hù)的作用。

（3）升流模塊，主要包含智能調(diào)壓器和可調(diào)電阻，智能調(diào)壓器和可調(diào)電阻串聯(lián)接在220V交流電源上，構(gòu)成變壓器繞組CT二次側(cè)模擬電流回路，使該回路可以提供0～5A可調(diào)電流，起到模擬變壓器滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下繞組CT二次側(cè)最大負(fù)載電流的作用。

（4）24V直流電源輸出模塊，使220V交流電壓經(jīng)整流裝置輸出24V直流電源，供溫度檢測(cè)模塊中變送器工作電源使用。

（5）溫度檢測(cè)模塊，由24V直流電源輸出模塊提供電源，主要包含PT100數(shù)顯溫度變送器和4～20mA數(shù)顯溫度變送器，其中，PT100數(shù)顯溫度變送器用于與繞組溫度表的PT100電阻輸出端連接，4～20mA數(shù)顯溫度變送器用于與繞組溫度表的4～20mA輸出端連接，實(shí)現(xiàn)將繞組溫度表PT100鉑電阻值輸出、4～20mA模擬輸出換算并以數(shù)字化形式直觀(guān)顯示出對(duì)應(yīng)溫度值。

（6）繞組溫度表檢測(cè)模塊，主要包含電流表和用于接入繞組溫度表的繞組溫度表接入。

本套試驗(yàn)裝置工作原理如下，220V交流輸入電源經(jīng)智能調(diào)壓器和可調(diào)電阻構(gòu)成的升流模塊進(jìn)行升流后，輸出0～5A可調(diào)電流，模擬了變壓器滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下繞組CT二次側(cè)最大負(fù)載電流輸出，提供給繞組溫度表銅油溫差模擬試驗(yàn)所用，從而確定溫升（即銅油溫差）與電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系。該裝置同時(shí)通過(guò)溫度檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)繞組溫度表的PT100電阻值輸出、4～20mA輸出換算并以數(shù)字化形式直觀(guān)顯示出對(duì)應(yīng)溫度值，既檢測(cè)了繞組溫度表，又為銅油溫差模擬試驗(yàn)提供了直觀(guān)的溫度值對(duì)比。該裝置的設(shè)計(jì)兼顧考慮了電流回路的漏電保護(hù)和過(guò)載保護(hù)問(wèn)題，使裝置的穩(wěn)定性和可靠性得到進(jìn)一步強(qiáng)化。

4 效果分析

（1）便攜式的設(shè)計(jì)，有效彌補(bǔ)了變電站現(xiàn)場(chǎng)因缺乏相應(yīng)試驗(yàn)裝置而無(wú)法開(kāi)展主變繞組溫度表銅油溫差模擬試驗(yàn)的空白，大大提高了試驗(yàn)班組開(kāi)展類(lèi)似試驗(yàn)工作的效率。

（2）本套裝置既可用于變電站新安裝的主變繞組溫度表的驗(yàn)收，亦可用于室內(nèi)試驗(yàn)，使用范圍更加靈活。

（3）本套裝置用于室內(nèi)試驗(yàn)或者對(duì)變電站新安裝的主變繞組溫度表開(kāi)展驗(yàn)收時(shí)，能夠提前對(duì)繞組溫度表熱模擬特性進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果正常的繞組溫度表才允許安裝到變電站變壓器上運(yùn)行，避免了事后發(fā)現(xiàn)隱患才來(lái)開(kāi)展銅油溫差試驗(yàn)，有效降低了運(yùn)維過(guò)程的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了供電可靠性。

（4）因室內(nèi)試驗(yàn)避免了運(yùn)維過(guò)程消除設(shè)備缺陷時(shí)要開(kāi)工作票等工作流程，大大縮短了作業(yè)耗時(shí)間。

（5）降低因重新購(gòu)置新設(shè)備增加的成本費(fèi)用。

5 結(jié)語(yǔ)

變壓器的使用壽命取決于它的繞組溫度，繞組溫度對(duì)絕緣材料的溫度和老化起著決定性的作用。變壓器繞組溫度計(jì)是為了能夠測(cè)量大型變壓器的繞組溫度而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的測(cè)量。本次試驗(yàn)所用的自研式變壓器用繞組溫度表銅油溫差模擬試驗(yàn)裝置其體積有大幅的減小，便于工作人員操作和攜帶，其安全性在試驗(yàn)中得到體現(xiàn)，降低了日常作業(yè)時(shí)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，本次試驗(yàn)的目的在于提供一種能夠提前對(duì)繞組溫度表熱模擬特性進(jìn)行試驗(yàn)，提供供電可靠性的繞組溫度表銅油溫差試驗(yàn)裝置。