液浸式變壓器測溫裝置兩表偏差缺陷的解決方案

王長春，洪元瑞，馮茗俊，童在林，張 喆，郁 健

(1.國網(wǎng)上海市電力公司特高壓直流中心，上海 201100；2.國網(wǎng)華東分部，上海 200122；3.國網(wǎng)上海市電力科學研究院，上海 200437；4.國網(wǎng)上海市電力公司檢修公司，上海 201100；5.上海工業(yè)自動化儀表研究院，上海 200235)

上海某換流站14臺換流變壓器投運后,在巡檢中發(fā)現(xiàn)部分測溫裝置就地示值與遠方顯示值之間偏差超過8 K，再次巡視發(fā)現(xiàn)其兩表偏差又從8 K下降到3 K。針對兩表偏差隨環(huán)境溫度變化而發(fā)生波動的現(xiàn)象，站方對同品牌備品開展分析試驗，結(jié)果見表1。

表1 測溫裝置環(huán)境影響量試驗結(jié)果 ℃

由表1試驗數(shù)據(jù)可見，分別在20℃，-25℃及65℃三種環(huán)境溫度下，模擬環(huán)境溫度變化，開展測溫裝置就地示值與遠方顯示值的誤差測試。得出結(jié)論為：此表在20℃環(huán)境條件下示值誤差滿足標準要求，在-25℃和65℃環(huán)境條件下示值誤差超出標準要求(檢驗結(jié)論為不合格)，因此該型號測溫裝置兩表偏差缺陷主要源自環(huán)境溫度變化影響。

1 兩表偏差缺陷原因分析

測溫裝置是由指針溫度計和遠傳信號裝置兩部分組成(見圖1)。指針溫度計(如圖1左側(cè)所示)由傳感器溫包、毛細管和彈性元件三個部分焊接而成，遠方信號裝置(如圖1右側(cè)所示)由傳感器測溫元件、溫度變送器及遠方數(shù)字顯示器三個部分構(gòu)成；指針溫度計示值與遠傳信號數(shù)據(jù)之間偏差稱為兩表偏差，變壓器測溫裝置的兩表偏差主要源自系統(tǒng)誤差和環(huán)境影響量誤差兩個分量。

圖1 測溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖

(1)系統(tǒng)誤差對兩表偏差的影響。以準確度等級為1.5級、量程為160 ℃的測溫裝置為例，其指針溫度計最大允許誤差為±2.4℃，其遠方信號裝置最大允許誤差也為±2.4℃，因此在實驗室條件下這兩種溫度儀表在同一個測量點的示值偏差最大可能相差4.8 K。

(2)環(huán)境溫度對兩表偏差的影響。根據(jù)DL/T 1400—2015《油浸式變壓器測溫裝置現(xiàn)場校準規(guī)范》中環(huán)境溫度影響鑒定方法(見圖2)，在環(huán)境溫度為20℃時將指針溫度計溫包插入100℃恒溫槽，穩(wěn)定10 min后記錄指針溫度計示值C1；再將指針溫度計毛細管放入65 ℃恒溫水槽中；穩(wěn)定10 min后記錄指針溫度計示值C2，C2、C1差值反映在環(huán)境溫度從20℃變化為65℃時，該測溫裝置存在的固有附加誤差。

圖2 兩表偏差快速鑒定示意圖

2 國內(nèi)外標準的差異與分析

目前國內(nèi)外與油浸式變壓器測溫裝置相關(guān)的標準主要有：IEC 60076-22-1，T/SMA 001—2017《油浸式電力變壓器測溫裝置全壽命質(zhì)量管控規(guī)范》(以下簡稱“T/SMA 001—2017”)，JB/T 8450—2016《變壓器用繞組溫控器》(以下簡稱“JB/T 8450—2016”)，JB/T 6302—2016《變壓器用油面溫控器》(以下簡稱“JB/T 6302—2016”)，DL/T 1400—2015《油浸式變壓器測溫裝置現(xiàn)場校準規(guī)范》(以下簡稱“DL/T 1400—2015”)這些標準中關(guān)于準確度等級有比較大的差異，前兩份標準要求測溫裝置滿足全天候準確度要求(即測溫裝置在-25～65℃范圍內(nèi)最大允許誤差≤1.5%FS)，而后三個標準要求測溫裝置在實驗室環(huán)境條件下滿足準確度要求(即測溫裝置在20℃±5℃范圍內(nèi)最大允許誤差≤1.5%FS，而由于環(huán)境溫度影響量引入的誤差不計入)，基于兩種不同定義準確度的測溫裝置在使用時最大允許誤差存在比較大差異，對其進行分析。

國內(nèi)外標準的差異表如表2所示。

表2 國內(nèi)外標準的差異表

表2中IEC 60076-22-1、T/SMA 0001標準在環(huán)境溫度為(-25～40℃)時，指針溫度計最大允許誤差為±2.4℃，遠方測溫裝置最大允許誤差為±2.4℃，同時要求在環(huán)境溫度變化為65 K時，指針溫度計最大允許誤差已包含環(huán)境溫度影響附加誤差，所以這兩種標準所要求測溫裝置最大兩表偏差為≤4.8 K。

JB/T 8450、JB/T 6302、DL/T 1400標準中以實驗室環(huán)境條件(20 ℃± 5℃)定義指針溫度計準確度，其最大允許誤差為±2.4℃，遠方測溫裝置最大允許誤差為±2.4℃。在環(huán)境溫度影響試驗中，DL/T 1400要求指針溫度計環(huán)境溫度影響變化量應(yīng)優(yōu)于0.05%FS/℃,因此環(huán)境溫度影響對指針溫度計附加的最大誤差為±3.6℃，各誤差分量疊加，指針溫度計最大允許誤差誤差為±6.0℃，因此指針溫度計與遠方測溫裝置兩表偏差最大為±8.4 K。

IEC 60076-22-1、T/SMA 0001標準從根本上消除了變壓器測溫裝置由環(huán)境溫度變化影響引入的附誤差，其性能優(yōu)于JB/T 8450、JB/T 6302、DL/T 1400標準所規(guī)范的實驗室環(huán)境下準確度的測溫裝置。

兩類準確度所對應(yīng)等級見表3。

表3 準確度等級對照表

表3中，JB/T 8450、JB/T 6302、DL/T 1400標準下1.5級產(chǎn)品準確度水平相當于IEC 20110060076-22-1、T/SMA 0001標準下3.5級準確度，因此選擇全天候準確度要求的測溫裝置，可以真實反映測溫裝置的誤差情況與性能。

3 應(yīng)用驗證

采用全天候準確度等級測溫裝置，更新了該換流站全部實驗室準確度等級的測溫裝置，歷經(jīng)7年運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明兩表偏差缺陷率從60%下降至2%。

根據(jù)分析及應(yīng)用驗證，選擇滿足全天候準確度要求的測溫裝置，可以消除環(huán)境溫度影響引入測溫裝置的附加誤差，大幅度減少指針溫度計與遠方測溫裝置之間的兩表偏差，因此使用全天候準確度等級標準來制造、驗收、運用液浸式變壓器測溫裝置是解決兩表偏差缺陷的有效方法。