摘要：变压器运行温度变化影响变压器的带负荷能力和使用寿命，当温度达到其运行设计限值时应退出变压器运行。变压器温度一方面通过本体表计整定作用于跳闸或告警，保护变压器，另一方面远传至监控中心实施远方监视，掌握变压器的运行状况。运行中变压器的测温系统测温不准确，影响监控人员对变压器的运行监视，甚至引起变压器跳闸。本文通过分析实际运行中变压器测温系统测温不准确，产生测温误差的原因，落实控制措施。
关键词：变压器 测温误差 预控措施
1．变压器测温系统误差大的危害
变压器的主要绝缘一般是A级绝缘，其最高运行温度为105度，变压器在运行中绕组的温度要比上层油温高10～15度，当运行中的变压器上层油温达80-90度时，绕组温度达95-105度左右。变压器长时间在高温度情况下运行，会缩短内部绝缘纸板的寿命，使绝缘纸板变脆，产生裂纹甚至破裂，失去应有的绝缘作用，造成击穿等事故；绕组绝缘严重老化，并加速绝缘油的劣化，影响使用寿命。为保证变压器的使用寿命，应尽量避免在高温下运行，当上层油温达90度时，应将变压器退出运行，防止变压器绝缘击穿损坏。
运行中的变压器如测温系统温度测量不准确，轻则影响监控人员对变压器运行状况的判断，重则导致变压器跳闸，诱发电网事故或变压器损坏事故。如变压器远方测温不准确，监控人员无法正确判断变压器运行状况，需要派人到现场进行设备巡视检查，确定变压器的运行状况，给运维人员带来无谓的工作量，特别是距离较远的变电站，交通安全风险也会增加。如变压器本体测温表计测量不准确，对变压器的安全稳定运行更为不利，可能造成变压器误跳发生电网事故或拒跳发生变压器损坏事故。
2．变压器温度测量原理
变压器运行时的温度包括油温（顶层油温度）和绕温（绕组温度），油温测量由温包、温度计、温度变送器和测控单元等元件组成，而绕温测量由温包、绕组TA、变流器、温度计和测控单元等元件组成，测温原理如下：
（1）变压器油温测量
变压器油温测量利用温包中的铂热电阻（PT100）温度传感器，在温度作用下铂电阻丝的电阻随之变化而变化，电阻的变化转换成温度的变化，实现温度的测量。测量方式是通过三线制接线法（消除连接导线电阻引起的测量误差）将铂热电阻实测值传输至温度变送器进一步计算，温度变送器可将电阻信号转换成测控装置需要的直流信号源（0-5V或4-20mA），进而通过测控装置计算后上送相应油温计算值。温包内感温介质受热膨胀所产生的体积增量传递到温度计的弹性元件上，使其产生一个物理位移，即油温指针偏移值，当位移达到一定程度后触发相应微动接点，作用于保护发信或跳闸。
（2）变压器绕温测量
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ΔT之和，即T1=T2+ΔT。顶层油温T2参照变压器油温测量，而绕组对油的温升ΔT决定于变压器绕组电流。通过变压器套管TA对实际负荷的测量变换，将其二次电流经变流器调整后，输入到绕组温度计的弹性元件中，使其产生一个附加物理位移，从而产生一个比顶层油温高一个温差的温度指示值。同时绕组温度计内的变送器输出一个电流源至绕温变送器，进而转换成测控装置需要的直流信号源（0-5V或4-20mA），进而通过测控装置计算后上送相应绕温计算值，其原理如图1所示。
图1 变压器绕组温度计工作原理
3.变压器测温系统误差的原因分析
（1）铂热电阻损坏
铂热电阻损坏直接影响了其电阻的温升效应，一般表现为电阻值大幅增加，导致就地和远传显示偏差极大。
（2）温度变送器损坏或电源消失
温度变送器损坏或电源消失后，无法正常输出0-5V或4-20mA直流信号源，相应测控装置无法正常显示油温，一般表现数据不刷新。
（3）温度变送器不匹配
温度变送器温度量程需与相应温度计量程一致，如果不一致，会造成温度变送器内固化的温度线性常数计算错误，即假设温度变送器型号为4-20mA、0-150℃，则其内部温度线性常数k1=16mA/150℃=0.1067mA/℃,而温度计量程为0-120℃，则实际温度线性常数应为k2=16mA/120℃=0.1333mA/℃，因此造成温度变送器计算值错误。
（4）温度变送器、温度计及测控装置校验不准确
温度计、温度变送器和测控装置采样或输出校验误差较大或没有校验准确，都会造成温度显示的差别。其中，温度计存在受运行环境影响导致零部件老化、机械弹性不足等问题，致使现场表计温度显示不准，某些集成温度变送器内部变位器不可调整，也导致无法校验的问题，需更换元件。
（5）温度测量的系统误差
变压器油温和绕温的测量系统元件多，由多个测温环节组成，而每个测温元件都有不同的准确级，如果多个测温元件都以最大误差叠加，将会产生一个较大的误差值。其中，温度表准确级一般为1.5级，变送器和测控装置准确级一般为0.5级。
（6）二次回路接线影响
铂热电阻三线制接线法接线问题会造成补偿电阻计算错误，或者补偿电阻二次接线断线亦会造成实际测量铂热电阻值偏移较大；变压器本体温包至测控装置间的二次电缆或二次接线端子松动产生偏差，同样会造成铂热电阻测量偏大。上述两个方面均能使测量温度不准确。
（7）远动遥测系数错误
变压器油温和绕温遥测值需设置远动系数和偏移量，根据现场的实际情况进行设定，有时调试人员未正确设置。厂站与主站相关遥测点号关联有时出错，均会造成油温和绕温远传上送错误。
4. 测温系统误差预控措施
（1）加强测温系统的设计审查
在设计阶段应确定好先进的测温方式、采用标准的接线方式、选用典型的设备类型，技术方案中应明确设备规格、准确等级、主要功能，避免出现不同厂家配件不兼容导致的温度测量错误。
（2）严格测温系统安装、调试及验收
变压器测温系统涉及到的元器件均需由专业机构检定合格后，方可投入运行。二次回路应测试参数正确，试运行时如发现温度测量远方和就地显示大于规定误差值，应要求调试人员及时进行检查或调整，调整后仍存在遗留问题的应更换该套测温系统。
验收过程中应对测温系统的接线正确性进行核查，对其遥测和遥信相关功能仔细核对。对测温系统各元器件外观进行检查，核对其量程和匹配情况。对变压器本体的温包、温度表安装的密封性进行检查，防雨措施完好。
（3）减少测温系统的系统误差
尽量选取同一厂家的产品和采用统一标准设计，增强匹配度、减少中间环节，从而减少测量误差。同时，对于温度变送器的选购，应尽量选择可调式，方便校验或调整，输出规格采用4-20mA信号源，其受环境温度影响较小，准确级高。
（4）及时消除测温系统缺陷
运行经验显示变压器温度误差问题多集中体现在温包、温度变送器和温度表的故障或异常上，应储备一定数量的温包、变送器和温度表等配件，发现元件损坏或性能指标达不到要求时，及时进行更换。
（5）加强测温系统的运行维护
结合设备巡视开展测温系统的巡视，对巡视数据进行抄录和分析，发现测温系统的温度变化趋势和规律，消除高温、受潮等影响系统运行的环境因素，总结运行经验。组织变压器测温系统的相关培训和经验交流，通过对不同厂家产品使用过程中的异常情况处理，总结归纳常见异常情况及处理方法。
（6）适时对测温系统升级改造
变压器测温系统元件多，工作原理各不相同，使用寿命也不尽相同。对达到使用年限的元件或装置应进行更换。积极探索新技术、新材料在变压器测温系统中的应用，如光纤测温等新技术可适当在变压器测温实际中加以应用。
参考文献:
《DL/T 572-2010电力变压器运行规程》
论文作者:伍忠华1,伍佩媛2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/21
标签：测温论文; 变压器论文; 温度论文; 测量论文; 绕组论文; 误差论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第25期论文;