變壓器繞組溫度計常見故障分析

張慧軍,趙 清

(山西省電力公司超(特)高壓輸變電分公司,山西太原 030006)

變壓器繞組溫度計常見故障分析

張慧軍,趙 清

(山西省電力公司超(特)高壓輸變電分公司,山西太原 030006)

為能夠實時準確地監測變壓器繞組溫度,確保變壓器的安全穩定運行,分析了變壓器繞組溫度計及其內部主要部件的工作原理,探討了在實際工作過程中發現的現場表盤顯示、現場顯示溫度和后臺顯示不一致、繞阻溫度計變送器燒損等常見故障,并給出具體處理方法。

繞組;溫度計;故障處理

0 引言

變壓器的安全穩定運行是電網連續可靠運行的必備條件,變壓器的安全運行的使用壽命,取決于變壓器繞組和變壓器油是否安全可靠。繞組溫度、油面溫度超過絕緣耐受溫度使變壓器內部絕緣破壞,是導致變壓器不能正常工作的主要原因,由此可見對變壓器的運行溫度的監測及其報警控制尤為關鍵。所以了解變壓器油面、繞組溫度計的工作原理及常見故障處理方法對變壓器的日常維護有著重要的作用。下面就常用的大連金州儀器儀表廠生產的BWR-04J(TH)變壓器繞組溫度計為例來分析其各主要部件的工作原理及常見故障處理方法。

1 BWR-04J(TH)變壓器繞組溫度計用途

BWR-04J(TH)變壓器繞組溫度計是變壓器專用儀表。該儀表采用附加溫升的原理而設計,變壓器繞組溫度計、BL-E型變流器、溫度變送器(含DFY-24 V穩壓電源)等合為一體,輸出4～20 mA電流信號供計算機系統及二次儀表使用,便于變電站后臺監測。

2 工作原理

BWR-04J(TH)變壓器繞組溫度計,主要由彈性元件、傳感導管、感溫部件、電熱元件、溫度變送器、BL-E變流器組成。BWR-04J(TH)變壓器繞組溫度計的工作原理是,由插入在變壓器頂層的溫包所感應的油溫度,與變壓器的電流互感器二次額定輸出電流經BL-E型變流器變換后向溫度計輸入對應的電流I s在電熱元件上產生的熱量疊加后,通過感溫部件的體積變化使彈性元件產生位移,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,溫度計指示的溫度是變壓器頂層油溫與繞組對油的溫升之和,反映了被測變壓器線圈的最熱部位溫度。當被測溫度變化時,彈性元件產生的位移經機構放大后便可指示被測溫度,并驅動微動開關,輸出開、關控制信號以驅動冷卻系統,達到控制變壓器溫升的目的。通過嵌裝在一次儀表內的變送器,可輸出與量程呈線性的4～20 mA的標準電流值遠距離傳輸到控制中心計算機系統,實現微機化管理。

3 主要技術性能及參數

工作電源:AC 220 V。

輸出信號:DC(4～20)mA電流值。

工作條件:環境溫度-40～+55℃、相對濕度≤95%。

測量范圍:0～150℃。

準確度:1.5級 (檢測點允許的最大誤差絕對值為2.25℃)。

開關性能:4組可調開關,各組開關均能在全量程內任意設定。

毛細管長度:6m。

4 BL-E變流器

變流器是使電源系統的電壓、頻率、相數和其他電量或特性發生變化的電器設備,包括整流器、逆變器、交流變流器和直流變流器。BL-E型變流器就是其中的一種。

4.1 BL-E變流器的用途

BL-E型變流器是BWR-04J(TH)變壓器繞組溫度計的重要組成部分,它的主要作用就是將變壓器電流互感器的二次輸出電流通過變流轉換為溫度計電熱元件的輸入電流。

4.2 BL-E變流器的擋位選用

變壓器繞組溫度計所匹配的變流器的選用需按變壓器電流互感器二次額定電流來決定的。根據變壓器的額定電流和電流互感器的變比,計算出電流互感器的輸出電流 I p。查閱變壓器的使用說明書得出變壓器繞組對油平均溫升值Δt,根據Δt的值由繞組溫度計溫升特性曲線 (或表格)查出與其對應的溫度計電熱元件的輸入電流 I s值,計算 I s/I p,然后根據I p和I s/I p的值,查變流器技術參數表,得出應選的擋位與電熱元件的接線位置。

5 溫度變送器

5.1 變送器

工業上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等,都需要轉換成模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。這種將物理量轉換成電信號的設備稱為變送器。工業上最廣泛采用的是用4～20 mA電流來傳輸模擬量,因為采用電流信號的原因是不容易受干擾。上限取20 mA是因為防爆的要求,20 mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯;下限沒有取0m A的原因是為了能檢測斷線,正常工作時不會低于4mA,當傳輸線因故障斷路,環路電流降為0。

5.2 變壓器繞組溫度計溫度變送器的工作原理

變壓器繞組溫度計上嵌裝的溫度變送器就是用來將現場溫度信號線性地轉換為電流信號傳到主控室后臺的。傳至后臺的電流信號再通過A/D轉換(模/數轉換)模塊轉換為數字信號顯示在計算機上。

溫度變送器的工作電源是AC 220 V,其實是在變送器內部有一個小型的變壓器和整流器 (即DFY-24 V穩壓電源),將AC 220 V轉換為DC 24 V作為變送器內部集成電路的工作電源 (正常工作電源范圍為DC 17～30 V),所以AC 220 V工作電壓的穩定成為了變送器正常工作的關鍵。日常所見到的變送器內部燒損,可能就是過電壓所造成的。

6 常見故障及其處理方法

6.1 現場表盤顯示故障

變壓器繞組溫度計現場表盤顯示一般不會出現故障,如若顯示不正常,則有兩種可能:第一,變壓器繞組溫度計的彈性元件、傳感導管或感應部件出現了問題;第二,變壓器電流互感器二次電流沒有正常接入BL-E變流器也會使表盤顯示出現故障。針對上述兩種情況,應首先檢查二次電流接線處是否緊固,判斷BL-E變流器擋位選用是否正確,確認接線處已緊固且擋位選用正確,然后用萬用表測量BL-E型變流器兩側電流值是否與所選BL-E變流器擋位確定的電流值一致。若不一致則說明變流器已損壞,若一致則說明其彈性元件、傳感導管或感應部件出現了問題,此時就應該更換表計。

6.2 現場顯示溫度和后臺顯示不一致且相差甚大

現場顯示溫度正常,后臺顯示與現場顯示相差甚大,利用萬用表直流電流擋測變送器的輸出電流,顯示為0,說明變送器沒有正常輸出電流。發現這種問題以后,首先應該檢查變送器的接線是否緊固,接入的工作電源是否正常(正常為AC 220 V),若工作電源正常且接線都已緊固,仍未解決問題,此時可以認為變送器已壞,對其進行更換便可解決問題。

6.3 繞組溫度計變送器燒損

變送器工作電壓的穩定是變送器正常工作的關鍵,過電壓會造成變送器燒損,當發現變送器外部有燒損痕跡時,更換變送器是可以恢復正常,但是經常性的過電壓燒損變送器,對其進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時監控。

在實際工作中發現,將原有的繞組溫度計變送器內置穩壓電源更換為外置的智能穩壓電源,可以使變送器內部集成電路工作電壓保持在正常范圍內,進而改善變送器的穩定性。

6.4 溫度表外殼密封不嚴導致表內接點短路

溫度表外殼密封圈老化導致其密封不嚴,使雨水進入表內,導致表內接點短路,異常報警、后臺溫度顯示異常或表內部分電子元件燒壞等,此時應首先更換外殼密封圈然后在表外加裝防雨帽,防止雨水進入。

7 結束語

了解變壓器繞組溫度計的工作原理對其日常維護工作有著非常重要的作用,為處理在實際工作過程中出現的故障提供了理論保障。在變壓器繞組溫度計的日常維護過程中發現,智能穩壓器的應用確實能改善溫度變送器的穩定性,但是成本太高。為了節約成本,在以后實際工作中,對于溫度變送器內部穩定性還需深入研究。

Analysis of Common Fault of Transformer Winding Thermometer

ZHANG Hui-jun,ZHAO Qing
(Ex tra(u ltra)high Voltage Transm ission and Transformation branth Co.,of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030006,China)

It is analyzed o f the transformer w inding thermometer and internal w orking p rincip le of themain components,in order to accuratelymonitor the transformer w inding temperature in real-time and ensure the safety and stable operation of transformer.Common faults are discussed for the inconsistent display between on-site indicators and backstage,burnout of winding thermometer transm itter and detailed solution is p roposed.

winding;thermometer;w orking princip le;fault solution

TM 403.9

B

1671-0320(2010)01-0018-02

2009-11-18,

2009-12-16

張慧軍 (1971-),男,北京房山人,1994年畢業于太原電力高等專科學校發配電專業,工程師,從事變電一次設備檢修工作;

趙 清 (1984-),男,山西朔州人,2008年畢業于長沙理工大學自動化專業,從事變電一次設備檢修工作。