趙麗敏,徐崇斌,王元明,張國珍

（1.山東電力設(shè)備有限公司,濟(jì)南 250022；2.山東電工電氣集團(tuán)有限公司,濟(jì)南 250002）

淺析電力變壓器用的三種測(cè)溫裝置

趙麗敏1,徐崇斌1,王元明1,張國珍2

（1.山東電力設(shè)備有限公司,濟(jì)南 250022；2.山東電工電氣集團(tuán)有限公司,濟(jì)南 250002）

溫升過高會(huì)使絕緣材料提前老化從而降低絕緣性能，縮短使用壽命，進(jìn)而影響電力變壓器的效率和正常運(yùn)行。因此，必須測(cè)量變壓器的油頂層溫度和繞組溫度。本文對(duì)變壓器常用的三種測(cè)溫裝置信號(hào)溫度計(jì)、繞組溫度計(jì)、光纖測(cè)溫裝置的功能、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析、比較。

變壓器；測(cè)溫；油面溫度計(jì)；繞組溫度計(jì)；光纖測(cè)溫

1 前言

電力變壓器是電力傳輸中最重要的電氣設(shè)備之一，其可靠性對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行是非常重要的。當(dāng)電力變壓器溫升超出國標(biāo)規(guī)定限值時(shí)，油浸紙絕緣在80℃—140℃范圍內(nèi)，熱點(diǎn)溫度每升高6℃絕緣老化率將增加一倍。

變壓器常用的的測(cè)溫裝置為：測(cè)量變壓器頂層油溫度的油面溫度計(jì)、測(cè)量繞組平均溫升的繞組溫度計(jì)、測(cè)量熱點(diǎn)溫度的光纖測(cè)溫裝置。

2 變壓器的測(cè)溫裝置

2.1 油面溫度計(jì)

油面溫度計(jì)主要有指示儀表、毛細(xì)管、溫包，這三部分組成一個(gè)密閉的系統(tǒng)，溫包安裝在與變壓器油溫相同的溫度計(jì)座內(nèi)，溫包內(nèi)充有感溫液體，當(dāng)變壓器油溫度變化時(shí)，感溫液體的體積也隨之變化，這一體積變化通過毛細(xì)管傳遞到指示儀表。在指示儀表內(nèi)有彈性元件，將體積變化轉(zhuǎn)變成機(jī)械位移，通過機(jī)械放大后，帶動(dòng)儀表指示，標(biāo)示變壓器的被測(cè)點(diǎn)的溫度。同時(shí)通過嵌裝在一次儀表內(nèi)溫度變送器，輸出信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電站管理。油面溫度計(jì)的測(cè)量范圍在-20℃～120℃，最大誤差一般不大于2.4℃。

圖1 油面溫度計(jì)圖示

安裝油面溫度計(jì)測(cè)量溫度的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單，使用油面溫度計(jì)可以直接測(cè)量頂層油溫度并控制啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)。

若溫度計(jì)座安裝位置不合適，如附近有較大的漏磁區(qū)，或者溫度計(jì)座過高，處于變壓器的頂層死油區(qū)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，不能準(zhǔn)確反映變壓器的頂層油溫。有時(shí)若溫度計(jì)座內(nèi)充油不合適或者沒有充油也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。由于大型變壓器一般裝油幾十噸，油的時(shí)間常數(shù)較大，油面溫度計(jì)很難對(duì)變壓器負(fù)載的快速變化做出反應(yīng)。

2.2 繞組溫度計(jì)

繞組溫度計(jì)是利用“熱模擬”原理來進(jìn)行變壓器繞組溫度測(cè)量的，而不是直接測(cè)量繞組溫度。即使用油面溫度計(jì)測(cè)量頂層油溫升T，在此基礎(chǔ)上增加一個(gè)繞組對(duì)油的溫差，即銅油溫差ΔT，就可以得到對(duì)應(yīng)變壓器繞組平均溫度。銅油溫差與繞組中的損耗和通過的電流大小有關(guān)，因此需要通過電流互感器的二次電流加熱儀表的電熱元件得到這一增量，從而得到繞組的溫度。同時(shí)通過嵌裝在一次儀表內(nèi)的溫度變送器，輸出信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電站管理。

繞組溫度計(jì)的測(cè)量范圍在20℃～160℃，最大誤差一般不大于2.4℃。

圖2 繞組溫度計(jì)圖示

使用繞組溫度計(jì)測(cè)溫繞組溫度的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，并且使用繞組溫度計(jì)可以直接控制啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)。

由于繞組溫度計(jì)是基于變壓器的頂層油溫度來測(cè)量的，因此它對(duì)變壓器的負(fù)載變化也不能做出快速反應(yīng)。因此繞組溫度計(jì)測(cè)量溫度有一定的時(shí)差性，并且準(zhǔn)確性差，不能準(zhǔn)確反映變壓器繞組的實(shí)際溫度。

2.3 光纖測(cè)溫裝置

光纖溫裝置采用的是直接測(cè)量法，即在需要測(cè)溫部位如繞組靠近導(dǎo)線埋設(shè)光纖傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)溫，再通過在變壓器油箱上安裝貫通盤，將溫度信號(hào)引出至外部主機(jī)，然后通過處理,顯示出溫度值和有關(guān)系統(tǒng)參數(shù),并同時(shí)將溫度信息傳輸?shù)娇刂剖?，?shí)時(shí)監(jiān)控變壓器熱點(diǎn)溫度。目前，采用光纖傳感器的變壓器繞組溫度檢測(cè)系統(tǒng)在國內(nèi)外大型電力變壓器上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

圖3 光纖測(cè)溫裝置圖示

光纖測(cè)溫裝置的優(yōu)點(diǎn)是可以直接、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)變壓器繞組、鐵芯，絕緣和油面等任意點(diǎn)的溫度，大幅延長(zhǎng)變壓器的使用壽命，實(shí)時(shí)反映被監(jiān)測(cè)對(duì)象的溫度變化，安全地提高變壓器的輸送能力。

光纖測(cè)溫裝置的缺點(diǎn)是價(jià)格相對(duì)較高，對(duì)變壓器成本有較大影響。

3 結(jié)束語

目前，大型變壓器一般在箱蓋兩端安裝2只信號(hào)溫度計(jì)測(cè)量頂層油溫，在一端安裝1只繞組溫度計(jì)模擬測(cè)量繞組溫度，對(duì)變壓器其他部位無法進(jìn)行溫度測(cè)量，并且由于選型、環(huán)境溫度變化、溫度