绕组温度计

绕组温度计（精选四篇）

绕组温度计 篇1

1 异常案例分析

XX年XX月XX日, 工作人员发现已正常投入使用的2#主变压器绕组温度出现异常提升趋势 (自69.0℃开始上升) 。工作人员立即对电气控制系统显示器监控进行检查, 记录检查数据为:主变压器油温为61.0℃, 属于正常状态;主变压器三相电流平衡, 在810.0A左右, 属于正常状态;主变压器三相电流高压侧在额定值内, 属于正常状态, 未出现异常报警。

进一步就地检查发现:变压器绕组温度计显示实时温度数值为90.0℃, 油位表显示数值为90℃, 油面温度表测定实时温度为61.0℃。变压器顶部外壳温度经由红外线测温器测量, 在57.0℃左右。变压器故障气体在线监视仪显示数值为90.0u L/L, 冷却器均处于正常工作状态下, 未发生报警现象。

故障发生后, 工作人员立即采取响应措施, 将备用辅助的2组风扇投入系统运行中, 同时对机组进行降低负载的处理, 将主变压器一次侧电流下降至626A单位。

经过以上措施的落实, 5分钟后, 变压器绕组温度计温度开始在90.0℃内稳定, 上层油温逐步下降, 在57.0℃左右稳定, 对应绕组温度计实测温度为89.0℃。达到该情况后, 停运新投入的2组风扇, 恢复原运行模式, 运行3小时后, 温度逐步下降至60.0℃。提高负载后绕组温度计温度有提升趋势, 后再次下降。

2 异常原因分析

本案例中, 2台油面温度计所测定的温度取值基本一致, 均在60.0℃左右, 现场运行中, 变压器顶部外壳温度经由红外线测温器测量, 实际温度在57.0℃左右。以上数据反映, 在该案例中, 变压器顶层油温处于正常状态;

考虑到变压器绕组温度计是建立在热模拟原理基础之上实现温度监测功能的, 因此, 绕组温度计的最高温度可以通过如下方式进行计算:

绕组温度计温度极大值=变压器顶层油温+1.3×变压器绕组平均铜油温差取值;

结合变压器厂商所提供的资料数据, 2#电压器在额定电流条件下, 低压绕组所对应的平均铜油温差取值为9.3K。在本案例中, 变压器一次侧所对应的工作电流经测定在810A左右, 低于额定工作电流的要求。虽然, 绕组温度计使用的是二次侧电流, 但本案例中2#变压器为双绕组变压器, 因此一次侧与二次侧所对应的电流呈正比例关系。

2#变压器故障气体在线监视仪显示数值为90.0u L/L。

综合对以上几点实际情况的分析, 可以得出如下推断:在本变压器绕组温度计异常故障中, 变压器的工作状态是完全正常的, 导致绕组温度计测量温度出现异常上升的最主要原因在于绕组温度计自身存在故障。从变压器绕组温度计在本案例中的变化情况上来看认为, 故障时好时坏, 有不稳定的特点。因此认为, 故障最有可能出现在绕组温度计电流匹配器部分, 特别是微调电位器的接触不良, 其所造成的故障特点与本故障实际情况是基本吻合的。

3 异常现象处理

从变压器运行的角度上来说, 考虑到变压器绕组温度计在测定温度达到115.0℃高定值后会执行保护跳闸的动作, 同时会启动全停3保护, 即燃机执行跳闸动作, 发电机开关执行跳闸动作, 主变压器220k V开关执行跳闸动作, 同时对厂用电A/B进行切换动作。根据以上特点, 遵循电力变压器运行规程中的相关规范与要求, 对该异常现象的处理措施为:

(1) 撤出2#主变压器绕组温度高的高定值跳闸出口压板, 避免在达到温度极值条件下执行跳闸动作。

(2) 在2#变压器绕组温度计显示温度达到115.0℃以上的情况下, 需要对表面油温进行检测, 若油温达到85.0℃以上, 则需要立即对变压器负载进行控制, 适当下调负载水平。

(3) 若绕组温度无法直接监视, 则需要以油温为标准, 对其进行动态监测, 确保其控制在85.0℃范围内。

(4) 从本案例分析得出的绕组温度计电流匹配器部分的故障, 特别是微调电位器的接触不良故障的实际情况来看, 认为为了最大限度的杜绝此类故障的发生, 减少变压器绕组温度计测量温度的异常发生率, 可在微调电位器旁通过并联的方式连接一个具有投撤功能的固定电阻, 同时在微调电位器前通过串联的方式连接一个固定电阻, 通过此种方式, 能够在变压器绕组温度计正常投入运行的前提下, 有效减少微调电位器的调节量, 从而减少动触点开路对绕组温度计运行所产生的不良影响。

(5) 从微调电位器的生产角度上来说, 在绕组温度计的生产组装过程当中需要确保其三只脚均焊接稳固, 此环节还需要安排专人进行质量检验与控制, 通过此种方式, 即便在实际运行中, 微调电位器动触点出现开路, 两只固定脚还能够形成固定电阻, 对开路进行合理分流, 减少开路对动触点的影响, 使绕组温度计的运行更加的稳定与可靠。

4 结束语

结合已有的实践工作经验来看, 变压器的使用寿命在很大程度上会受到其绕组温度取值的影响, 因此, 合理使用绕组温度计, 并对变压器温度进行动态监测是非常必要的。然而, 在绕组温度计的使用过程当中, 受到多个方面的因素影响, 其可能出现一定的异常现象, 温度监测数值的异常升高就是其中比较主要的故障之一, 针对此故障, 需要工作人员及时诊断, 根据故障发生的原因采取相应对策进行处置, 以解决故障, 恢复变压器绕组温度计的正常运行。

参考文献

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绕组温度计 篇2

电力变压器是电力系统中重要的一次设备, 其安全运行直接影响到供电可靠性和系统稳定性。大部分变压器经过长时间运行, 极可能因运行温度过高导致绝缘能力下降, 使变压器使用寿命大为缩短。为了保证变压器安全可靠运行, 延长其使用寿命, 对变压器绕组温度进行监测就十分必要。目前, 测量变压器绕组温度的方式有如下几种:直接测量法、间接计算测量法、光纤光栅测量法、热模拟测量法。本文主要介绍了各种不同测量方法的原理, 并对各种测量方法进行了比较, 为以后绕组温度的测量提供部分参考。

1直接测量法

直接测量法是在变压器绕组中直接埋入传感器, 通过传感器反映至温度测量仪直接显示绕组温度, 埋入点越多测量结果越精确。但该方法维护技术复杂, 成本昂贵, 主要用于在变压器实验过程中与热模拟测量法进行比较, 校对热模拟测量的误差。

目前较为成熟的方法是使用光纤技术, 在变压器绕组制造过程中埋入荧光式光纤传感器探头, 利用光信号为载体, 通过接收设备测温仪把温度信息转换成电信号, 接着经过放大、整形、解调等一系列过程, 得到探头所在位置的实际温度。

直接测量法的结果是否准确, 关键在于埋入的传感器。但传感器埋入绕组的工艺十分复杂, 绝缘结构设计要求高, 造价较高, 且容易影响变压器正常运行, 同时传感器埋设处不一定是最热点, 因此测量结果可能并非绕组的最高温度, 需要埋入多个传感器才能精确地测出绕组实际温度, 成本比较昂贵, 维护技术复杂。

2间接计算测量法

间接计算测量法是通过运用几种变压器绕组热点温度计算公式来间接监测绕组热点温度。间接测量计算模型大致有基于技术标准、基于热阻和基于热路等几类。

基于技术标准的模型[1]:重点围绕能直接引起变压器绕组热点温度升高的导线电阻损耗和涡流损耗对变压器热点温度的影响, 贴近实际运行的变压器情况, 计算结果更接近实际值。

基于热阻的模型[2]:由于变压器内部包含多种材料, 因此运行过程中实际散热和热分布情况是十分复杂的。研究人员根据热传导理论和不同情况下非线性热阻和集总电容的定义, 提供了一种可用于估算各种类型变压器绕组热点温度的计算模型。

基于热路的模型[3]:主要是将变压器内部的热传递过程模拟为电气过程, 将变压器的热流量、温度、热阻及热容分别与电路中电流、电压、电阻及电容类比, 并用相应的热点参数代替, 得到的变压器热点温度模型等效热路。

间接计算测量法以热点温度值稳态及暂态变化的经验公式为依据, 实现对变压器绕组温度的测量, 其关键环节是建立变压器热模型, 然后结合运行数据及油浸式变压器负载导则中规定的标准, 将发热部位的温升以公式推导出来, 实现对变压器绕组温度的计算。这种方法可以保证计算的精度, 所以是一种实用性很强的测量方法。

3光纤光栅测量法

光纤光栅是近年来受到广泛关注的光无源器件, 主要是利用光纤材料的光敏性, 通过紫外光直接射入光纤纤芯形成反射或透射滤波器。目前广泛采用的是布拉格光栅[4]。光纤光栅变压器绕组温度监测系统的结构如图1所示。

该系统由宽带光源、耦合器、VPG模块 (体积相位光栅) 、阵列探测器、驱动电路、微控制器模块、数据传输模块、上位机以及液晶显示电路组成。宽带光源发出光经过耦合器, 到达光栅温度传感器, 经传感器反射后的光中心波长与被测部位温度有关。反射光经过耦合器后, 进入体积相位光栅模块, 将含有不同温度数据的光波长区分开, 再进入阵列探测器将光信号转换成电压信号。再由STM32微控制器处理当前各温度传感器的温度, 将其显示到液晶显示屏上, 并上传数据到上位机。

光纤光栅测量法具有抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、绝缘性和安全性好等优点。但该测量方法造价较高, 对变压器制造工艺要求复杂, 现场运行维护缺乏经验, 因此在实际生产运行中尚未得到广泛应用。

4热模拟测量法

热模拟测量法主要是用一个流经电热元件并与负载电流成正比的加热电流产生附加温升, 通过电流匹配器的调节, 使得附加温升刚好等于绕组和油之间的温差。它不是实际测量值, 只是一个模拟量, 仅仅反映了变压器绕组的平均温升, 并不能反映最热点温度。热模拟测量法的原理如图2所示。

从原理图中可以看出, 通过套管CT取得与负载成正比的电流, 经电流匹配器调整后, 流进嵌装在波纹管内的电热元件, 电热元件通过电流发热, 令波纹管内气体发生膨胀, 导致感温包内液体跟随膨胀, 并将压力传送到弹性元件, 弹性元件连接到温度表指针, 通过传动机构使温度表指针转动, 从而将当前温度值指示到刻度盘上。

热模拟法虽然广泛地运用在生产现场, 但由于其原理, 在实际运行中存在很多问题: (1) 虽然采用了负荷电流来模拟绕组温升, 但仅仅是近似地模拟了绕组的平均温升, 却无法真实地反映绕组最热点温度。 (2) 电流回路的存在增大了设备维护的难度。如果电流回路开路, 会造成设备损坏。温度计需要更换时, 需要在电流回路做复杂的安全措施。 (3) 热模拟方法受环境因素影响较大, 温度、风速等天气原因都可以影响热模拟的效果。

5结论

影响变压器绝缘能力的最主要因素是变压器运行时的绕组温度, 文中分别介绍了几种测量变压器绕组温度的方法及其原理和各自的优缺点, 得出以下结论: (1) 直接测量法原理简单, 缺点是传感器的埋设位置难以精确, 埋设点过多又增加了变压器的成本, 增大了维护的难度。 (2) 间接计算测量法精度比较高, 应用条件也比较简单, 但是在建立模型的过程中, 忽略了部分因素, 假设绕组和油温的温升特性是线性的, 并且部分计算参数是由经验所得, 与实际温升有一定的区别, 还需要进一步改进, 从而扩大运用范围。 (3) 光纤光栅测量法可以得到准确稳定的测量结果, 从而对变压器内部温度进行精确的测量, 对温升变化反应灵敏。但是当光路发生改变或受到变压器电磁环境的影响时, 可能会影响温度测量的准确性, 并且该测量方法能得到绕组的热点温度, 但是不能准确反映热点的位置。 (4) 热模拟测量法目前在工程实践中得到了广泛的运用, 但这种测量方法只能反映平均温升, 不能反映绕组最热点温度, 并且增加了电流回路, 需要检修或更换时, 需要做好防止电流回路开路的措施, 另外, 受环境因素的影响也比较大, 稳定性有待改善。

通过对几种绕组温度测量方法的比较分析, 给油浸式变压器绕组温度测量的进一步研究提供了部分理论依据。严密监测运行中变压器的绕组温度, 对于保证变压器的安全稳定运行以及整个电力系统的稳定具有重要意义。

摘要：分析比较了测量油浸式变压器绕组温度的几种方法——直接测量法、间接计算测量法、光纤光栅测量法、热模拟测量法。这几种方法都可以实现绕组温度的实时监测, 但各有优缺点:直接测量法造价较高, 测量精度不高;间接计算测量法精度较高, 但计算复杂, 对于确定热点位置的问题还有待研究;光纤光栅测量法具有较强的抗电磁干扰能力和优良的可靠性, 不过当光路发生改变时会影响测温的准确性;热模拟测量法虽是现场实践中广泛使用的方法, 但仅仅能反映平均温升, 无法反映最热点温度。

关键词：变压器,绕组温度,光纤光栅,热模拟

参考文献

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绕组温度计 篇3

长期以来,人们对于变压器中电、磁和力方面的问题已经进行了大量的研究,至今已经能很好地揭示这些现象的物理状况,并已有了足够精确的数学描述。然而对变压器中的发热和冷却问题却研究较少,其原因一方面是以前在变压器容量不是很大的情况下,热问题没有引起人们足够的重视;另一方面它涉及到传热学、流体力学、电磁学等边缘学科,其复杂性和试验难度也限制了其自身的发展。随着电力工业的飞速发展,变压器单台容量正在不断增加。对于大型变压器绕组导体,其漏磁场产生涡流损耗分布极不均匀,在变压器绕组和油箱、夹件等金属结构件中,常因涡流损耗集中而发生局部过热问题[1],带来了巨大的经济损失。所以,系统地分析变压器绕组热点温度的分布,对于提高变压器的安全可靠性和经济性具有重要的现实意义。

同时,由于材料的等价导热系数、对流换热系数等参数难以确定,限制了变压器发热源和绕组温度分布的准确计算[2,3,4],因此目前并没有出现方便实用的变压器绕组涡流损耗和温度分布计算软件,设计中仍然采用绕组平均温度乘经验系数的传统方法估算绕组热点温度,该计算结果不仅误差大,而且无法给出变压器的温升分布。因此可以利用传热学的理论进行数值模拟计算,并预知变压器绕组上的温度分布,从而获得变压器的其他热特性。

使用Fluent软件求解问题的过程中,一般要用到3部分软件:前处理软件、求解器、后处理软件。本文使用的前处理软件是具有超强组合建构模型能力的专用前处理器Gambit软件;采用6.2版本的Fluent求解器;后处理部分则直接使用Fluent求解器本身附带强大的后处理功能。

本文用Gambit软件对1台油浸式变压器建模,然后采用Fluent软件计算得到了变压器温度场分布云图,并分析了变压器绕组内部的热点温度分布情况。通过与产品测量结果的比较表明,计算方法与结果满足产品设计要求,为变压器热点温度计算分析提供了1种有效的途径。

1 Fluent计算方法简介

1.1 k-ε湍流模型方程

本文所讨论的变压器可看做圆柱形,流体流动可看做管内流动,特征长度就表示为管内径,为变压器幅向直径。判断流动是层流还是湍流,是依据雷诺提出1个无量纲的数——雷诺数Re。当Re<2 100时,管内流动为层流状态;当Re>10 000时,管内流动为充分发展区,是湍流状态;当2 100

在众多的湍流模型中,k-ε两方程模型在工程中得到广泛应用,其中湍动能输运方程和湍流耗散率ε输运方程分别为:

式中:ρ为流体的密度;ui为流体的速度;μ为流体粘度;μt为湍流粘性系数;σk为k方程的湍流Prandtl数;G为由平均速度梯度所引起湍动能k的产生项,σε为ε方程的湍流Prandtl数;C1ε和C2ε为模型常数。

本文在用Fluent求解时选用的是湍流模型方程。

1.2 有限体积法

有限体积法又称为控制体积法(Control Volume Method,CVM)。其基本思想是:将计算域划分成许多互不重叠的控制体积,并使每一个网格节点都由1个控制体积所包围,将待解微分方程(控制方程)对每1个控制体积积分,从而得出1组离散方程,其中的未知数是网格点上的因变量。

有限体积法是控制方程一般形式的控制微分方程在控制体积内积分,也就是求解积分形式的守恒方程:

利用高斯散度公式可以将式(3)转化为:

式中:表示变量φ的总量在控制体积内随时间的变化量;表示变量φ因对流而引起的沿控制体积表面外法线方向n的流出率;是扩散项的积分,它的物理意义就是控制体积内变量因扩散而引起的净增加量。

2 实例建模、计算与分析

2.1 模型的建立与剖分

本文所分析的油浸自冷式变压器为圆筒式三绕组结构,在建立模型时对该变压器做如下假设[5,6,7,8]:1)计算按单相模型并取铁心中心对称剖面的二分之一;2)高、低压线圈高度相等,其各子区域内的安匝认为均匀分布;3)绕组温度沿圆周方向没有梯度变化。

基于以上假设,用Gambit软件建立的计算模型如图1所示。该油浸式变压器各绕组均采用普通扁导线,其中低压绕组分为6个区,中压绕组分为10个区,高压绕组分为6个区,调压绕组分为3个区。在铁心与低压绕组之间、以及各绕组之间设有油道散热。

鉴于本文研究问题为变压器温度场问题,因此在计算过程中采用高压-中压最小分接运行方式,因为变压器处于此运行方式时,绕组中流过的电流最大,更容易出现过热问题。

Fluent软件所采用的有限体积法需要把模型剖分成离散的网格以适应该软件的计算方法,而Gambit软件可以对计算模型进行网格剖分。对于二维模型,Fluent提供了三角形网格、四边形网格以及混合网格3种剖分方式,本文采用的是三角形网格剖分,原因是三角形网格剖分时方便,适应性强。

图2为该变压器各绕组上端部以及周围变压器油的网格剖分图。该算例共剖分28 557个节点。

为了计算收敛更快,在剖分计算模型时,绕组和外包绝缘部分网格大于铁心以及变压器油区域网格,这是由于前者为主要热源,温度梯度变化较大,为了保证计算的精确性,把该区域的网格划分较密集;而对于铁心以及变压器油区域,因为温度梯度变化小,为了提高计算速度,计算时该区域划分稍显稀疏。

2.2 求解结果与理论分析

Fluent计算是对剖分的网格区域进行求解,包括流体区域和固体区域。在求解之前需要进行一些设置,具体如下:1)计算模型使用轴对称模型;2)入口设置为VELOCITY INLET类型,入口流速设为0.003 m/s;出口设置为PRESSURE OUTLET9;3)求解器中流体与固体边界定义为自动耦合方式;4)采用湍流模型k-ε计算;5)计算内部热源时假设铁心和绕组各分区都是均匀发热体,因此可由发热体几何结构和损耗计算得到各区热源密度;对于绝缘区域,可认为无热源,故绝缘区域损耗密度设置为0。

本文的温度单位采用国际单位K,它的每一度的间隔与摄氏度的间隔相同,并且T=t+273.15。假定环境温度为293 K的情况下,利用商用软件Fluent计算了该变压器在高压-中压最小分接运行方式时的绕组温度分布情况,其温度云图如图3所示。

从理论可知,涡流损耗的大小主要取决于导体截面尺寸和磁通密度大小,而漏磁场在绕组端部呈弯曲分布,即磁通密度具有较大的横向分量,因此产生了较大的横向涡流损耗,造成总的涡流损耗值在两端部增大,易于产生局部过热问题。

因此由图3温度云图可知,变压器油箱内部温度分布是不均匀的,沿绕组轴向高度由下往上,温度上升呈梯型分布,并在绕组端部达到最大值377 K(即104℃),原因是通有电流的各绕组端部产生的涡流损耗较大,导致较大的体积损耗密度,从而温度也比绕组其余部位高;而又由于变压器在运行时,冷却后的变压器油从绕组的下端部流入,造成绕组底部的散热条件优于顶端,所以热点出现在绕组顶端附近。

同时可看出,在对应高度上,中压绕组温度高于高压绕组温度,这主要是由于中压绕组顶端的体积损耗密度大于高压绕组顶端的体积损耗密度,另外由于中压绕组离铁心较近,受到铁心温度的影响,流体的冷却效果不如高压绕组冷却效果好。

在图3中,低压绕组和调压绕组的各分区温度变化不大。这是由于处在高压-中压最小分接运行方式下,低压绕组和调压绕组没有通电流,也就没有产生直流电阻损耗,仅有因受到通电绕组所产生的磁力线的影响而产生的涡流损耗,该数值比较小,所以引起的铜油温差也较小。

2.3 计算结果的验证

由计算结果的理论分析可知,该变压器的温度云图中温度分布合理,数据直观,对变压器设计人员具有一定的参考意义。为了验证该计算方法的正确性,本文采用热电偶试验法。

根据经验和理论分析可知,在变压器运行时,绕组最热点温度发生在绕组上端部附近,因此,在该温升试验中将热电偶埋放在绕组各上端部两饼间撑条处,用以监测变压器运行中的温升情况,其具体位置如图4所示。

将Fluent软件计算得到的温升结果与产品热点温升试验值进行对应比较,结果如表1所示。

由表1可以看出,Fluent软件计算结果和试验值误差在3%以内,可见软件计算结果可以满足工程实际需要。

3 结论

本文对油浸式电力变压器的结构进行分析并建立了合理的计算模型,采用流体力学Fluent软件对该模型进行了计算,获得了变压器温度场,分析了绕组热点温度分布。通过对变压器绕组热点温度计算结果与测量结果的比较,验证了该计算方法的可靠性,取得了一些有意义的理论成果,为工程设计以及提高变压器运行可靠性提供了理论上的参考,对于油浸式变压器的设计具有一定的指导意义。

参考文献

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绕组温度计 篇4

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

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4~20m A 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4~20m A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4~20m A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110k V以上综自站45座, 实现远方测温的主变78台, 其中330k V变压器10台, 110k V变压器68台。330k V主变采用2台油温温度表和1台绕组温度表, 110k V主变采用2台油温温度表。温度表需输出4~20m A电流或Pt100电阻等信号, 其中有的330k V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

每台温度表都配备4~20m A (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=0.1067m A/°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16m A/150°C=0.1067m A/°C:而BWR油温表的量程为0℃~120°C, 则温度变送器输出16m A/120°C=0.1333m A/°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220k V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:

A1:0.5级 (0-5) A电流表A2:0.5级 (0-2) A电流表B:2k VA调压器

W:调整电位器RL:1.2~1.5k W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600:5Ip=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。

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。

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

参考文献

[1]变压器温度控制器使用说明书[Z].