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变电站变压器绕组温度测量异常的分析及处理方法研究
作者：王峰
来源：《科技视界》2014年第05期
【摘 要】监测主变温度是衡量其实时工况，对主变是否安全稳定运行至关重要重要手段，也是实现综合自动化变电站（以下简称综自站）无人值守的重要条件之一。而变压嚣的绕组温度是影响变压器寿命的一个主要因素，但是无法直接用测温元件测量绕组温度。本文探讨了测量变压器绕组温度的间接模拟方法，可实用有效地监视变压器的运行情况，因此。在综自站主变测温系统的基础上，详细研究该测温系统的异常现象，并给出相关解决方案。 【关键词】变压器；绕组温度；测温装置测量异常；处理方案 0 引言
电力变压器是输变电系统中的主要设备，而绕组温度直接决定着变压器的使用寿命。对于油浸式电力变压器，在额定热点温度基础上（对于绝缘A级的变压器，环境温度为20℃时，绕组热点温度额定位为95℃），每增加6℃，变压器热寿命减少一半，反之则增加一倍。由此可知，准确测量变压器绕组的温度十分重要。由于直接测量绕组温度在绝缘处理上有很大难度，所以，目前国内外一般都采用“热模拟”原理间接测量绕组温度。绕组温度与变压器的负荷、环境温度、结构、冷卸方式及投入组数等有关，是一个多元非线性函数关系，对绕组温度计进行误差分析，对其正确使用维护有着重要意义。 1 工作原理
变压器用绕组温度控制器（以下简称绕组温控器）是专为油浸式电力变压器设计的，采用“热模拟”方法间接测量变压器绕组温度的专用仪表。
变压器绕组温度T1为变压器顶层油温T2与绕组对油的温升△T之和即T1=T2+△T。绕组对油的温升△T决定于变压器绕组电流，电流互感器二次侧电流正比于绕组电流，绕组温控器工作原理是通过电流互感器取出与负荷成正比的电流，经变流器调整后，输入到绕组温控器弹性元件内的电热元件，电热元件产生的热量使弹性元件产生一个附加位移，从而产生一个比油温高一个温差的温度指示值。绕组温控器就是用这种间接的方法得到绕组温度的平均指示值。
2 变电站变压器测温系统简介 综自站主变测温系统结构和原理
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变电站主变测温系统是由本体温包、毛细管、温度表、温度变送器是将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。技术的BWY（WTYK）-804型压力式温度指示控制器（简称：温控器），能同时输出Pt100铂电阻信号。
针对实现变电站无人值守，大多数现场要求温度表具备O～5V温度信号远程传输功能。温度传感器与变送器的完美结合，以十分简捷的方式把-200～1600℃范围内的温度信号转换为二线制4～20mA DC的电信号传输给显示仪、调节器、记录仪、DCS等，实现对温度的精确测量和控制。一体化温度变送器是现代工业现场、科研院所温度测控的更新换代产品，是集散系统、数字总线系统的必备产品。安装在温度表内或保护控制屏后。而有的测温系统则将4～20mA输出的温度变送器和24V DC电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器，其特点是可为专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、微处理器、存储器、现场可编程门阵列（FPGA）及其他数字或模拟负载提供供电。信号经温度变送器，输出一个0～5V的电压信号或4～20mA电流信号，经信号采集转换模块采集后计算，通过远动机传输到后台机、集控站、各级调度处。 3 测温系统测量误差分析
吴忠供电局，现有运行110kV以上综自站45座，实现远方测温的主变78台，其中330kV变压器10台，110kV变压器68台。330kV主变采用2台油温温度表和1台绕组温度表，110kV主变采用2台油温温度表。温度表需输出4～20mA电流或Pt100电阻等信号，其中有的330kV变压器还配有远程数字温显仪。近几年，随着变电站综自改造，温度计室内、外指示不正确的情况每年都要发生几次，严重影响调度、运行值班人员对变压器的运行状况的正确判断。两表偏差超标直接影响非电量保护正确动作，不利于变压器安全运行。
综自站变压器主变测温系统现有异常现象：第一类为远程数字温显仪（指针式远程测温表）、综自后台机显示的温度数值与主变本体温度计不一致，后台机显示的两个温度亦不一致，有的差别较大；第二类为综自站后台机无法监测温度；第三类为集控站或调度室无法监测温度或偏差较大，第四类是曾经发生温度正常而启动备用冷却器、温度越限报警、“主变冷却器全停”保护误动作等现象 3.1 第一类异常现象分析 3.1.1 温度远传不准
造成温度远传不准主要原因是变送器本身误差大，变送器在使用中烧毁，变送器投运时没有调试、安装不正确、不匹配，投运时未安装变送器。
相关二次回路异常，二次回路安装时接线错误或检修后恢复接线时疏忽将线接错。 3.1.2 温度表、温度变送器和远程数显仪不匹配
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每台温度表都配备4～20mA（或O～5V）的温度变送器或远程数显仪，如果绕组温度表和油温表量程统一为0°C～150°C，所有温度变送器输出同一个线性常数K=0.1067mA/°C，更重要的是数显仪和温度变送器通用，反之，如果BWR绕组温度表的量程为0°C～150°C，温度变送器输出16mA/150°C=0.1067mA/°C：而BWR油温表的量程为0℃～120°C，则温度变送器输出16mA/120°C=0.1333mA/°C，此时BWR与BWY所配套的数显仪及温度变送器无法通用，这给检验维护及安装调试人员的交接工作带来困难，因此导致测温系统的各个仪表之间的温度显值不一致，甚至远程数显仪和计算机根本无法监测变压器本体温度。 3.2 第二类异常现象分析
（1）外部原因雷雨天气强降雨时，由于温度表密封圈没有密封好或已老化断裂，加上温度表上方的透气孔将会有轻微进水，造成内部零件锈蚀，将可能导致触点开关振动；另外，温度表内进水可能造成二次回路直流接地和短路，造成误报警。
（2）毛细管与温包结合处进水。毛细管与温包结合处进水，造成温包腐蚀，Pt100铂电阻损坏。主要原因是施工单位安装时没有进行防水处理，或只是进行简单处理，起不到防水作用。铂电阻损坏或接线错误测量铂电阻值无数据或超出范围；引入到室内的数据采集系统的二次线R1、R2、R3相互接反，导致测量数据显示为负值、0值或最大。 3.3 第三类异常现象分析
（1）测温系统除了测温外，还存在高温报警、自动投切冷却器及高温跳闸，温度表开关接点或温度插件的开关接点的正确动作率等现象直接影响变压器的安全稳定运行。 （2）二次回路的固有缺陷按《继电保护和安全自动装置技术规程》主变配有“冷却器全停”保护，在高温下20min跳闸，在常温下60min跳闸。恩和220kV变电站站用变发生故障，1#主变发生冷却器失电全停，而主变未达到高温报警下20min跳闸非电量保护误动作事故。 4 异常处理方案
4.1 绕组温控器开关的设定
每只开关均可单独设定，出厂时K1，K2，K3，K4四只开关分别设定在55℃，75℃，90℃，130℃，如需改变设定值。
4.2 BWR-04Ⅲ绕组温度控制器补偿电流的整定
绕组控温器出厂前，已根据电流互感器最大输出电流5A，变压器绕组对油平均温升△T=16K将绕组温控器电热元件的输入电流Is整定在0.92A，用户使用的场合如不符合上述参数，可在使用前对变流器重新进行整定，整定线路见图2（a）。如果没有交流电流源，可用调压器和电热器代替，线路见图2（b）。图中设备为：
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A1：0.5级（0-5）A电流表 A2：0.5级（0-2）A电流表 B：2kVA调压器 W：调整电位器 RL：1.2～1.5kW电热器 RS：绕组温控器的电热元件 整定步骤如下：
1）根据变压器额定电流和电流互感器变比，计算得到电流互感器CT二次侧额定电流Ip，例如：变压器额定电流为403.7A，变比600：5 Ip=403.7/（600/5）=3.36；
2）根据Ip的值，查BWR-04Ⅲ变流器技术参数表，确定按钮开关（参见图2）的位置； 例如Ip=3.36A，在3～5A之间查表1可知属A类，按下按钮开关A
3）根据变压器绕组对油的平均温升ΔT（由变压器制造厂提供）查BWR-04说明书的图3，确定补偿电流Is。例如ΔT=20K，查图3和表2Is=1.04A；
4）计算Is/Ip，然后根据Ip和Is/Ip的值.查BWR-04Ⅲ变流器技术参数表，确定拔动开关（在仪表的右侧）的位置；例如Is/Ip=1.04/3.36=0.31由Ip=3.36，Is/Ip=0.31查表可知拔动开关应在Ⅰ档，将拔动开关拔到Ⅰ档；
5）按上图接线，接线前先将接线端子T1和T2之间连线拆掉；
6）接通电源，设定（调整）交流电源源为所需要要的Ip值，例 设定电流源输出为3.36A（电流表A1的指示值）；
7）调整变流器中的电位器W（在仪表的左上方），使Is=1.04A（电流表A2的指示值）；
8）将T1和T2之间重新连线。
按以上的方法，我们能够较为真实地测量到以前一直难以测量的变压器绕组温度。如果在测温装置的基础上再加装一套远传表计，则运行人员就可在远离变压器现场的地方（如变电站控制室或调度室）随时监视变压器的运行情况。以上是一种实用有效的变压器绕组温度测量方法。
4.3 第二类异常处理
对毛细管和温包接合处进水，我们采取：①用防漏胶封堵；②加装热缩套；③用塑料带缠绑；④加装防雨罩四种解决方案。针对这种情况，我们发现水是顺着温包杆流进的，只要把这部分密封好后，生锈问题就可以解决。
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采取以下措施：我们首先改进安装方法，刚开始时采取加装密封垫的方法，运行一段时间后发现温包还是生锈。后来又采用打胶的方法，这种方法好点，但时间一长，发现打胶的地方若处理不好，有起胶的现象。加装防雨罩同样这种方法2010-2012年检修中等得到验证。 4.4 第三类异常处理
采用自环形式检查分析出现问题的具体一侧；更换易损坏的远程插件、模拟通道使用的调制解调器，以及更新综自站数据库；而丢帧现象的处理则采用提高波特率或将原来的模拟更换为数字通道等措施。将测温系统纳入考核；变压器的绕组温度只用于信号，本体油温度保护一段作用于信号，二段作用于跳闸，且一段输出闭锁二段输出（即一段温度的一副输出接点串接在二段温度输出回路中）；更换不合格的表计。 5 结束语
笔者认为按上述方法调整后的测温装置确实能够很好地监视变压器的绕组温度。这里值得一提的是，本文介绍的测量方法是一种近似模拟的测量方法。现在还有一种使用光纤进行直接测量变压器绕组温度的方法，该方法已处于实验室阶段。但就且前而言，本文介绍的这种测量方法仍是一种实用有效且普遍使用的测量方法。
根据使用情况，笔者认为按上述方法调整后的测温装置确实能够很好地监视变压器的绕组温度通过改进温度计室内外显示误差，为设备的状态检修提供了良好条件。防止了变压器在正常运行中由此缺陷引发非电量保护误动，有利于运行值班人员对变压器运行状态的正确判断，避免了许多不必要的麻烦，节约了维护成本，大大提高了经济效益。 【参考文献】
[1]变压器温度控制器使用说明书[Z].
[2]陈培伟，陈涛.变压器绕组温度计的原理及其应用[J].华电技术，2008（10）. [责任编辑：汤静]
