曹慧明

摘要：為能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)發(fā)電廠變壓器繞組的溫度，確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，文中分析了變壓器繞組溫度計(jì)及其內(nèi)部主要部件的工作原理，針對(duì)在實(shí)際運(yùn)行工作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的缺陷：現(xiàn)場(chǎng)表盤(pán)的顯示溫度和后臺(tái)顯示不一致、繞阻溫度計(jì)與油面溫度計(jì)指示不一致、現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度不正常、繞阻溫度計(jì)變送器燒損等常見(jiàn)故障進(jìn)行了探討，并給出具體處理方法。

關(guān)鍵詞：繞組;溫度計(jì);故障處理

引言

變壓器作為發(fā)電廠的重要電氣設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重要一次設(shè)備運(yùn)行溫度，是保護(hù)變壓器手段之一，安全穩(wěn)定運(yùn)行是電網(wǎng)連續(xù)可靠運(yùn)行的必備條件。變壓器的安全運(yùn)行的使用壽命，取決于變壓器繞組和變壓器油是否安全可靠。繞組溫度、油面溫度超過(guò)絕緣耐受溫度造成變壓器內(nèi)部絕緣損壞，是導(dǎo)致變壓器不能正常工作的主要原因，由此可見(jiàn)對(duì)變壓器的運(yùn)行溫度的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)及其報(bào)警、控制尤為關(guān)鍵。所以了解變壓器油面、繞組溫度計(jì)的工作原理及常見(jiàn)故障處理方法對(duì)變壓器的日常維護(hù)有著重要的作用。下面就德國(guó)MESSKO生產(chǎn)的MT-ST160W160F2變壓器繞組溫度計(jì)為例來(lái)分析其各主要部件的工作原理及常見(jiàn)故障缺陷處理方法。

lMT-ST160W160F2變壓器繞組溫度計(jì)產(chǎn)品介紹

MT-ST160W160F2變壓器繞組溫度計(jì)是專用繞組溫度計(jì)。具有測(cè)量油溫和卷繞溫度的模塊化溫度測(cè)量系統(tǒng)，波登管測(cè)量系統(tǒng)，無(wú)需額外的機(jī)械部件，即使受到振動(dòng)和極端戶外條件的影響，仍可靠運(yùn)行。MESSKO溫度測(cè)量系統(tǒng)專為測(cè)量中型和大型電力變壓器、電抗器和類似應(yīng)用中的油或繞組溫度而設(shè)計(jì)。指示溫度計(jì)是一個(gè)獨(dú)立于能源的系統(tǒng)，它使用微型開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種開(kāi)關(guān)功能。測(cè)量值由液體填充溫度傳感器捕獲，然后通過(guò)與指示器軸連接的螺旋彈簧傳輸，溫度計(jì)具有完全可調(diào)整設(shè)置的微動(dòng)開(kāi)關(guān)。主要功能有溫度測(cè)量、溫度值顯示、報(bào)警及控制。該變壓器繞組溫度計(jì)將浸包、電流匹配器及電熱元件、變送器等合為一體，并輸出4～20mA電流信號(hào)供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用，便于發(fā)電廠后臺(tái)監(jiān)測(cè)。

2工作原理

繞組溫度將直接被測(cè)量和計(jì)算。在繞組和冷卻劑之間的溫度梯度取決于在指定時(shí)間內(nèi)通過(guò)繞組的電流。繞組的電流與變壓器的二次電流成正比。變壓器的二次電流流過(guò)指針式溫度計(jì)的加熱元件，使儀表的顯示曲線（取決于每個(gè)變壓器的負(fù)荷）隨實(shí)際測(cè)得油溫的升高而上升。通過(guò)這種間接的方法，可以測(cè)量出繞組最大溫度繞組溫度的平均值。加熱電流通過(guò)特征曲線顯示并通過(guò)溫度計(jì)的電位計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)。MT-ST160W160F2變壓器繞組溫度計(jì)的工作原理是：由插入在變壓器頂層的溫包所感應(yīng)的油溫度，與變壓器的電流互感器二次額定輸出電流經(jīng)電流匹配器變換后向溫度計(jì)輸入對(duì)應(yīng)的電流I在電熱元件上產(chǎn)生的熱量疊加后，通過(guò)感溫部件的體積變化使彈性元件產(chǎn)生位移，因此在變壓器加載后，彈性元件的位移是由變壓器頂層油溫和變壓器加載電流所決定，這樣，溫度計(jì)指示的溫度是變壓器頂層油溫與繞組對(duì)油的溫升之和，反映了被測(cè)變壓器線圈的最熱部位溫度。當(dāng)被測(cè)溫度變化時(shí)，彈性元件產(chǎn)生的位移經(jīng)機(jī)構(gòu)放大后即可指示被測(cè)溫度，并驅(qū)動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，輸出開(kāi)、關(guān)控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)冷卻系統(tǒng)，達(dá)到控制變壓器溫升的目的。通過(guò)變送器，可輸出與量程呈線性的4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流值遠(yuǎn)程傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)組計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程微機(jī)化管理。

3電流匹配器

3.1電流匹配器是一種電流變換裝置，其電氣原理是由電流互感器輸入的電流，經(jīng)電流匹配器變換后，向繞組溫度計(jì)內(nèi)部的電熱元件提供一個(gè)可調(diào)電流，從而達(dá)到模擬變壓器繞組最熱部分溫度的目的。

3.2電流匹配器的檔位選用

繞組溫度計(jì)所匹配的電流匹配器的選用需按變壓器電流互感器二次額定電流來(lái)決定的。根據(jù)變壓器的額定電流和電流互感器的比，計(jì)算出電流互感器的輸出電流。查閱變壓器的使用說(shuō)明書(shū)得出變壓器繞組對(duì)油平均溫升值△，根據(jù)△的值由繞組溫度計(jì)溫升特性曲線（或表格）查出與其對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)電熱元件的輸入電流Is值，計(jì)算Is/Ip，然后根據(jù)Ip和Is/Ip，的值，查電流匹配器技術(shù)參數(shù)表，得出應(yīng)選的檔位與電熱元件的接線位置。電流匹配器可進(jìn)行粗調(diào)（調(diào)整線端K，即變化）和微調(diào)（調(diào)整電位器W，即與電熱元件的分流比）。在整套的測(cè)量設(shè)備中，電熱元件是該設(shè)備的核心元件，因?yàn)樗陌l(fā)熱特性能否真實(shí)地反映變壓器繞組的發(fā)熱特性將直接影響測(cè)量結(jié)果。

4變送器

4.1變送器

工業(yè)上普遍需要測(cè)量各類非電物理量，例如溫度、壓力、速度、角度等，都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號(hào)才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的設(shè)備稱為變送器。工業(yè)上現(xiàn)最廣泛采的是用4～2OmA電流來(lái)傳輸模擬量，因?yàn)椴捎秒娏餍盘?hào)的原因是不容易受干擾。上限取2OmA是因?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯;下限沒(méi)有取0mA的原因是為了能檢測(cè)斷線，正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA，當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為0。

4.2變送器的工作原理

變壓器繞組溫計(jì)上的變送器就是用來(lái)將現(xiàn)場(chǎng)溫度信號(hào)線性地轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)通過(guò)控制箱再傳輸?shù)接?jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。變送器的工作電源是AC220V，其實(shí)是在變送器內(nèi)部有一個(gè)小型的變壓器和整流器（即DFY-24V穩(wěn)壓電源），將AC220V轉(zhuǎn)換為DC24V作為變送器內(nèi)部集成電路的工作電源（正常工作電源范圍為DC17～30V），所以AC220V工作電壓的穩(wěn)定成為了變送器正常工作的關(guān)鍵。日常所到的變送器內(nèi)部燒損，可能就是過(guò)電壓所造成的。

5常見(jiàn)故障及其處理方法

5.1現(xiàn)場(chǎng)表盤(pán)顯示故障

變壓器繞組溫度計(jì)現(xiàn)場(chǎng)表盤(pán)顯示一般不會(huì)出現(xiàn)故障，如若顯示不正常，則有兩種可能：第一，變壓器繞組溫度計(jì)的彈性元件、傳感導(dǎo)管或感應(yīng)部件出現(xiàn)了問(wèn)題;第二，電流互感器二次電流沒(méi)有正常接入電流匹配器也會(huì)使表盤(pán)顯示出現(xiàn)故障。針對(duì)上述兩種情況，應(yīng)首先檢查二次電流接線處是否緊固，判斷電流匹配器檔位選是否正確，確認(rèn)上述均正確后，再用萬(wàn)用表測(cè)量電流匹配器兩側(cè)電流值是否與所選檔位確定的電流值一致。若不一致則說(shuō)明電流匹配器已損壞，若一致則說(shuō)明其彈性元件、傳感導(dǎo)管或感應(yīng)部件出現(xiàn)了問(wèn)題，此時(shí)就需要更換表計(jì)。

5.2現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度和后臺(tái)數(shù)據(jù)顯示不一致

若現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度計(jì)顯示正常但與后臺(tái)顯示相差甚大，可使用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電流值，若顯示為0，說(shuō)明變送器沒(méi)有正常輸出電流。發(fā)現(xiàn)這種問(wèn)題以后，首先應(yīng)該檢查變送器的接線是否緊固，測(cè)量的變送器工作電源是否為正常值A(chǔ)C220V，若工作電源正常且接線都已緊固，仍未解決問(wèn)題，此時(shí)可以認(rèn)為變送器已壞;還有另外一種情況：比對(duì)溫度計(jì)的表盤(pán)顯示值與變送器輸出電流值是否對(duì)應(yīng)，若誤差較大，判定為變送器損壞，上述兩種情況都可以更換變送器便可解決問(wèn)題。

5.3發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度指示不正常，應(yīng)需要檢查繞組溫度計(jì)插入頂層油溫探頭是否松動(dòng)或插入處的感溫油量是否充足，若量不足予以補(bǔ)充并緊固。

5.4繞組溫度計(jì)變送器燒損變送器工作電壓的穩(wěn)定是變送器正常工作的關(guān)鍵，過(guò)電壓會(huì)造成變送器燒損，當(dāng)發(fā)現(xiàn)變送器外部有燒痕跡時(shí)，更換變送器是可以恢復(fù)正常，但是經(jīng)常性的過(guò)電壓燒損變送器，對(duì)其進(jìn)行更換顯然不是最為理想的解決方法，而且影響變壓器繞組溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在工作中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)為繞組溫度計(jì)變送器提供可靠穩(wěn)壓電源，使變送器內(nèi)部集成電路工作電壓保持在正常范圍內(nèi)，避免因電壓高燒損變送器而不能正常工作，保證了變送器的穩(wěn)定性。

5.5繞阻溫度計(jì)與油面溫度計(jì)指示不一致。

通過(guò)隨機(jī)統(tǒng)計(jì)運(yùn)行中變壓器繞組溫度和油溫的溫度數(shù)據(jù)，有66.7%的繞組溫度計(jì)的的繞組溫度T1與變壓器頂層油溫T2基本一致（T1=T2）。從繞組溫表的工作原理分析可知，繞組溫度T1應(yīng)為變壓器頂層油溫T2與變壓器銅油溫差△T之和，現(xiàn)在銅油溫差△T接近于0，即加熱元件沒(méi)有起到作用，這就是導(dǎo)致繞組溫度出現(xiàn)異常的主要原因。而影響因素有兩個(gè)，分別是匹配器二次輸入電流和加熱調(diào)節(jié)電阻，先檢查繞組溫度表的匹配器二次輸入電流是否正確，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，匹配器二次輸入電流基本符合現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載實(shí)際。這就排除了二次CT輸入電流對(duì)加熱元件的影響。最后，進(jìn)一步核實(shí)加熱調(diào)節(jié)電阻的影響，對(duì)變壓器進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，正常運(yùn)行的繞組溫度表其內(nèi)部的匹配器在安裝前都進(jìn)行了正確的調(diào)校，而出現(xiàn)異常的繞組溫度表其調(diào)節(jié)電阻調(diào)校不準(zhǔn)確，這就找出了繞組溫度與油溫相一致的根本原因。變壓器繞組溫度與油溫一致的解決措施：通過(guò)上面的分析，變壓器繞組溫度與油溫一致的根本原因在于繞組溫度表的加熱調(diào)節(jié)電阻調(diào)校不準(zhǔn)確，為解決這一問(wèn)題，使用了相關(guān)的測(cè)試設(shè)備及儀器開(kāi)展調(diào)校試驗(yàn)，下面以德國(guó)MesskoMR公司的繞組溫度表調(diào)校作實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明：第一步，找出變壓器滿負(fù)載時(shí)的銅油溫差△T與標(biāo)定CT電流以及對(duì)應(yīng)的加熱電流值。第二步，將恒定電流加到加熱器標(biāo)定CT電流上并測(cè)量加熱電流值。第三步，調(diào)整調(diào)節(jié)旋鈕，使加熱電流滿足要求。等待30分鐘后觀察繞組溫度表溫升是否符合要求。在發(fā)電廠機(jī)組檢修期間，利用變壓器停電檢修機(jī)會(huì)，對(duì)存在異常問(wèn)題的繞組溫度表逐一進(jìn)行調(diào)校和維護(hù)，并記錄好變壓器正常工作運(yùn)行溫度，繞組溫度普遍比油溫度高10℃左右，恢復(fù)正常。

結(jié)束語(yǔ)

繞組溫度計(jì)作為一種運(yùn)行工況監(jiān)控儀表已愈來(lái)愈廣泛地應(yīng)用在變壓器上，有效保障變壓器的運(yùn)行安全，對(duì)變壓器的正常安全使用也有一定的幫助。本文根據(jù)實(shí)際工作中處理過(guò)的缺陷，對(duì)變壓器繞組溫度計(jì)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析和探討，對(duì)其日常維護(hù)工作有著非常重要的作用，為今后確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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