主變油溫測量原理及缺陷處理辦法

林健

摘要：主變油溫作為主變運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的重要數(shù)據(jù)，越來越受到重視，目前對變壓器油溫的測量準(zhǔn)確度也要求越來越高。本文簡單介紹了變壓器油溫測量原理及缺陷處理辦法。

關(guān)鍵詞：主變油溫;測量;原理;缺陷處理

主變油溫分為主變頂層油溫及繞組溫度，整個(gè)油溫測量系統(tǒng)由測溫元件（溫包、PT100）、溫度變送器、溫度表等組成。下文將對各個(gè)設(shè)備工作原理進(jìn)行簡單說明。

一、主變油溫的測量原理

1.鉑電阻（PT100）

PT 100就是說它的阻值在0攝氏度時(shí)為100 歐。PT 100 溫度傳感器，是一種以鉑（Pt）作成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù)，電阻變化率為0.3851

Ω/℃。其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下：R=100（1+0.3851T），T=2.6（R-100）

PT 100 溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：測量范圍： -200℃～+850℃;允許偏差值△℃：A 級(jí)±（0.15+0.002│t│），B級(jí)±（0.30+0.005│t│）;熱響應(yīng)時(shí)間<30s;最小置入深度：熱電阻的最小置入深度≥200mm。另外，Pt100溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。

PT100的接線方式有兩線制、三線制、四線制采用二線制，但如果金屬電阻本身的阻值很小，那末引線的電阻及其變化也就不能忽視，例如對于Pt100鉑電阻，若導(dǎo)線電阻為1Ω，將會(huì)產(chǎn)生2.6℃的測量誤差。為了消除或減少引線電阻的影響，通常的辦法是采用三線聯(lián)接法加以處理。

在三線聯(lián)接法電路中，傳感元件的一端與一根導(dǎo)線相接，另一端同時(shí)接兩根導(dǎo)線。傳感元件在與電橋配合時(shí)，與傳感元件相接的三根導(dǎo)線粗細(xì)要相同，長度要相等，阻值要一致（r1，r2，r3即為引線電阻）。其中一根引線與測量儀表連接，由于測量儀表的內(nèi)阻很大，可認(rèn)為流過r2的電流接近于零。另兩根引線分別與電橋的兩個(gè)相鄰臂相連，這樣引線電阻對測量就不會(huì)造成影響。（可變電阻Rx連續(xù)可調(diào)，當(dāng) 時(shí)，U=0，這樣就把引線電阻的誤差考慮進(jìn)去了），當(dāng)U≠0時(shí)，，理想情況下r1、r2、r3約等于0，所以有輸出電壓的簡易計(jì)算公式。

現(xiàn)場運(yùn)行的設(shè)備由于環(huán)境、維護(hù)、運(yùn)行時(shí)間等因素可能造成引線電阻偏大，若測量到的電阻r2大于投運(yùn)時(shí)的電阻值時(shí)，輸出電壓U小于實(shí)際值，造成測量到的溫度低于實(shí)際值，若測量到的電阻r3大于投運(yùn)時(shí)的電阻值時(shí)，輸出電壓U大于實(shí)際值，造成測量到的溫度高于實(shí)際值。這可以作為現(xiàn)場處理缺陷的判斷依據(jù)。

為了高精度的測量，可將電阻測量儀設(shè)計(jì)成四線制測量電路.有一個(gè)恒流源，r1、r2、r3、r4是引線電阻，Rx為電阻型傳感器，V為電壓表.因?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻很大，則且因?yàn)閁M= Ux+I（r2+ r3），所以由此可見，引線電阻將不引入測量誤差。

在缺陷處理中如發(fā)現(xiàn)鉑電阻阻值與現(xiàn)場溫度計(jì)不一致時(shí)應(yīng)檢查從鉑電阻至端子箱兩側(cè)二次接線有誤虛接或者松動(dòng)，若無則應(yīng)對鉑電阻進(jìn)行校驗(yàn)或更換。

二、溫度變送器原理介紹

溫度變送器采用熱電偶、熱電阻作為測溫元件，從測溫元件輸出信號(hào)送到變送器模塊，經(jīng)過穩(wěn)壓濾波、運(yùn)算放大、非線性校正、V/I轉(zhuǎn)換、恒流等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度成線性關(guān)系的4-20mA電流信號(hào)或者0-5V電壓信號(hào)輸出至測控裝置。變送器測量范圍多級(jí)可選，驗(yàn)收及消缺時(shí)應(yīng)檢查變送器測量范圍以便進(jìn)行油溫與輸出信號(hào)的核對。

以測量范圍0-150℃，輸出0-5V的溫度變送器為例，當(dāng)溫度為0℃時(shí)，電壓輸出為0V，當(dāng)溫度為150℃時(shí)，電壓輸出為5V。溫度與電壓的關(guān)系為U=T*5 /150，即U=T/30。

以測量范圍0-150℃，輸出4-20mA的溫度變送器為例，當(dāng)測量到的油溫為0℃時(shí)，變送器輸出4mA電流信號(hào)，150℃時(shí)輸出20mA的電流信號(hào)，輸出電流與溫度的關(guān)系為I=4+T（20-4）/150。在進(jìn)行油溫檢查時(shí)可將測控裝置顯示值與計(jì)算值進(jìn)行比對來確認(rèn)變送器輸出信號(hào)是否正確。

三、主變繞組溫度特點(diǎn)

變壓器繞組本身是一個(gè)帶電體，直接測量繞組溫度在絕緣處理上具有較大難度，特別是電壓等級(jí)較高的繞組，雖采用光纖技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)，但成本較高。所以常見的繞組溫度計(jì)實(shí)際上是一種適用熱模擬測量技術(shù)測量電力變壓器繞組最熱溫度，所謂熱模擬測量技術(shù)是在易測量的變壓器頂層油溫T0基礎(chǔ)上，再施加一個(gè)變壓器負(fù)荷電流變化的附加溫升△T，由此二者之和T0 +△T 即可模擬變壓器最熱點(diǎn)溫度。繞組溫度表主要是在一個(gè)油溫表的基礎(chǔ)上，配備一臺(tái)電流匹配器和一個(gè)電熱元件，通過變壓器電流互感器取出的與負(fù)荷成正比的電流，經(jīng)變流器調(diào)整后，通過嵌裝在彈性元件內(nèi)的電熱元件，電熱元件產(chǎn)生熱量，使彈性元件的位移量增大。因此，在變壓器帶上負(fù)荷后，彈性元件的位移量是由變壓器頂層油溫和變壓器的負(fù)荷電流兩者所共同決定，變壓器繞組溫度計(jì)指示的溫度是變壓器頂層油溫與線圈對油的溫升之和舉例說明，假設(shè)主變繞組溫度需補(bǔ)償10℃，此時(shí)根據(jù)主變電熱元件溫升特性需補(bǔ)償電流740mA，假設(shè)主變計(jì)算出二次額定電流為3A，如上圖型號(hào)開關(guān)置于B檔時(shí)的電流為2<IP≤3，則應(yīng)選擇B檔檔位開關(guān)，由740mA/3A得到的百分比為24.6%，再選擇相應(yīng)的檔位，應(yīng)置于4檔。

結(jié)語

油溫異常處理時(shí)應(yīng)先檢查鉑電阻、溫度計(jì)、后臺(tái)與遠(yuǎn)動(dòng)的一致性關(guān)系。若發(fā)現(xiàn)溫度計(jì)與鉑電阻阻值不對應(yīng)，則應(yīng)重點(diǎn)檢查端子箱至鉑電阻的二次接線、感溫探頭。若溫度計(jì)與后臺(tái)不一致，則應(yīng)檢查溫度變送器的輸入輸出關(guān)系是否對應(yīng)，即輸入的鉑電阻與輸出的電壓、電流是否對應(yīng)，若只是遠(yuǎn)動(dòng)溫度不一致，則應(yīng)檢查遠(yuǎn)動(dòng)系數(shù)是否正常。

參考文獻(xiàn)

[1]范偉.變壓器溫度監(jiān)測系統(tǒng)常見缺陷分析[J] .通訊世界，2017（06）：185-186

[2]龍燕，袁文，鐘著輝，唐海軍.提高主變油溫測量遠(yuǎn)傳精度的措施[J].湖南電力，2014，34（01）：30-32.