500kV變電站主變溫度控制系統的表差修正方法研究

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(廣西電網有限責任公司電力科學研究院,廣西 南寧 530023)

1 引言

主變是變電站運行中的核心部件，而溫度控制系統的可靠性將直接影響到變壓器的安全運行[1-3]。隨著經濟的快速發展，對大型輸變電設備可靠性要求更高，安全穩定運行的保障體現可靠性方面。主變的最終壽命取決于其絕緣能力，主變的絕緣能力受主變運行熱點溫度的影響。

主變溫度測量不準確，往往引起運行人員的誤判，降低主變運行的容量。主變溫度控制系統測量的準確性，必須有完善溫度系統預防性實驗和實驗方案；目前變壓溫控制系統容易在測量探頭、分冷控制系統、測量回路出現問題；在預防性試驗時根據試驗方案，對問題逐步查找，并分析和處理，保障溫度監控的準確性。

2 變壓器溫度控制系統

2.1 溫度表測控系統

主變溫度控制系統由溫度控制系統和溫度測量系統組成[5-7]，溫度測量系統是就地儀表和遠方測量顯示系統組成，就地儀表主要是變壓器溫度控制器。變壓器溫度控制器由探頭、pt100、溫度變送器、彈性指示部件、微動開關等重要元件組成。變壓器測溫裝置工作原理圖圖1所示，變壓器溫度控制有兩種： 油面溫度計和繞組溫度計，油面溫度計是對油溫直接測量，而繞組溫度計由溫面溫度計和變壓器負荷電流對彈性元件作用下兩部疊加而成；是一種采用熱模擬的間接測量繞組溫度方法，繞組溫度=油面溫度+溫升。

圖1 測溫裝置工作原理圖

2.2 溫度表結構

500kV主變采用溫度測量儀表普遍是壓力式溫度計，控制器由彈性原件、溫包、壓敏電阻、毛細連接管組成。液體充滿著毛細連接管，液體內部壓力隨著溫度變化而變化；溫包是放入變壓器油溫頂部，油溫溫度變化使液體膨脹，膨脹產生的壓力通過毛細導管使彈性元件發生位移，從而使指針發生偏轉，在刻度盤上指示不同溫度。

3 變壓器溫度系統檢修中常出現的故障

3.1 溫度表探頭測量故障

變壓器溫度控制器安裝在主變上，變壓器溫度控制的測溫探頭安裝在主變頂部，安裝探頭的深淺會影響測量的偏差；如果安裝槽封裝不夠嚴密，運行時間久時測溫槽會進水，導致測量誤差變大，形成兩表的偏差。

3.2 溫度表接線故障

變壓器溫度控制器的熱電阻接線方式主要有3種，2線制、3線制、4線制。不同的接線方式會差生不同的誤差，通過不同接線方式來消除或減小測量誤差的影響。

兩線制接線方式圖2所示，被測量熱電阻值為Rt，測得電勢V1、V2，測量時會引入線路L1、L2的電阻值R1、R2，引入了誤差，造成測量不準確。如果在70℃時導線的電阻值2.4Ω，熱電阻的熱電阻率為0.37Ω/℃，就會引起測量誤差為6.5℃，兩線制接線把測量回路電阻折算到測量電阻值中，造成很大的測量誤差，兩線制測量精度差，不適合變壓器溫度系統的接線方式。

圖2 兩線制

三線制接線方式圖3所示，Pt100鉑電阻接線時增加一根導線用以補償連接導自身電阻帶來測量誤差，這種接線方式稱為三線制接線。當測量回路引線等效的三個電阻R1、R2、R3相等時，這種情況可以消除引線電阻的影響，此測量方法多用于溫度范圍小，此方法往往采用電橋來配合，減小導線自身電阻值帶來影響。變電站溫度系統接線常用三線制接法，工程上實現比較容易，精度比較好。

圖3 三線制

四線制接線方法圖4所示，從測量電阻的兩端各分出兩條接線，比兩線制多出兩個接線，引入電壓測量回路，當在原來兩端加激勵電流時，在L3、L4兩端得到V3、V4，如果加入高阻抗時，原來引入電阻值可以忽略不計，相當于測量熱電阻端電壓，證明了四線制不受導線的自身引入電阻值的影響；測量精度比較高。

圖4 四線制

3.3 溫度系統測量回路及裝置釆樣故障

信號在電纜中傳輸受多方面干擾，也會導致測量誤差產生。由于測溫儀表到控制小室所鋪設的電纜比較長，存在大量的電磁干擾，干擾形式以共模電流和差模電流干擾在電纜導線上就反應出，對變送器輸出的4～20mA電流影響，產生較大誤差，甚至是故障。

4～20mA電流信號從PT100熱電阻傳感器傳送到監控室后臺時，中間傳輸后轉換環節會出現采樣失真或出現零漂現象，導致故障和誤差，這種故障是比較難處理，涉及多部門工作組相互配合才能完成，多數采用軟補償，也是目前試驗研究的熱點。

4 故障發現與處理

4.1 故障發現與排查

對某500kV變電站進行預防性試驗，發現#1主變溫度系統異常，同時根據運行班反映和兩年多對主變溫度運行數據跟蹤，#1主變C相繞組2表出現兩表差，經研究制定試驗方案，對系統問題進行逐一的排查。

(1)溫度表探頭及測量精度的檢查： 對溫度表探頭及周圍油槽進行仔細檢查，沒有發現異常。 通過溫度爐升溫，對系統風扇啟動、返回、高溫報警、跳閘4個微動開關設定點誤差、切換差檢測，風冷系統正常。溫控器感溫溫泡內嵌一支Pt100三線制鉑電阻溫度計，將溫控器感溫溫泡全浸沒于溫度爐槽內，緩慢均勻升高爐溫，從量程由低到高對其輸出電阻值的誤差進行檢測；溫度與電阻的線性關系如表1所示。

表1

通過查表工業工業鉑熱電阻(Pt100)分度值，與其對應的測量電阻值，沒有發現溫度測量探頭異常。

(2)接線方式和就地顯示指針表示值誤差檢測： 如果現場接線方式由三線制誤接為兩線制會造成很大測量誤差，對現場接線方式進場排查，沒有發現接錯接線方式。通過主控室操作員機計算機監測系統溫度誤差檢測，發現了就地儀表與后臺儀表出現兩表誤差。

(3)溫度-電流變送器轉換誤差和采樣誤差檢測與溫控器示值誤差同步檢測，把電流表串在回路測電流，溫度與電流的線性關系如表2所示。

表2

其他溫度對應的電流值，可根據公式y=4+X(溫度上量程-溫度下量程)/16計算。算出溫度與主控室操作員機計算機監測系統溫度差別，通常實驗發現，電流表的數據與就地儀表和實驗時給定值溫度相接近，與后臺監控溫度誤差較大；后臺的數據經計算成線性關系。

通過現場試驗和回路排查，確定現場儀表的指示是準確的，回路中的溫度-電流-數字信號環節中出現了誤差，從多方面實驗和測試數據判定為裝置采樣不準確或出現零漂故障。

4.2 故障的處理

通過上面的試驗方案進行逐步排查，確定是測量回路出現誤差，誤差成線性，為裝置采樣故障；處理方法2種：①更換硬件設備；②軟補償消除后臺監測誤差。更換硬件設備是耗時耗財，軟補償消除后臺監測誤差是最佳處理方式，既不需要跟換硬件，也能達到準確測量的效果。根據現場數據測量，數據是線性，對模擬數據與數字信號進行換算，找出誤差的大小，在各方面的配合下，在軟件系統進行數據補償，消除誤差。

5 結論

通過本次制定實驗方案，并按實驗步驟進行故障排查，查找出故障點，經過計算和分析，在多部門配合下進行軟補償，消除了兩表差，達到最佳的處理方式。通過一段時間運行追蹤，發現運行數據穩定準確，證明了此次方案可靠。