液浸式變壓器測溫裝置兩表偏差缺陷的解決方案

王長春，洪元瑞，馮茗俊，童在林，張 喆，郁 健

(1.國網上海市電力公司特高壓直流中心，上海 201100；2.國網華東分部，上海 200122；3.國網上海市電力科學研究院，上海 200437；4.國網上海市電力公司檢修公司，上海 201100；5.上海工業自動化儀表研究院，上海 200235)

上海某換流站14臺換流變壓器投運后,在巡檢中發現部分測溫裝置就地示值與遠方顯示值之間偏差超過8 K，再次巡視發現其兩表偏差又從8 K下降到3 K。針對兩表偏差隨環境溫度變化而發生波動的現象，站方對同品牌備品開展分析試驗，結果見表1。

表1 測溫裝置環境影響量試驗結果 ℃

由表1試驗數據可見，分別在20℃，-25℃及65℃三種環境溫度下，模擬環境溫度變化，開展測溫裝置就地示值與遠方顯示值的誤差測試。得出結論為：此表在20℃環境條件下示值誤差滿足標準要求，在-25℃和65℃環境條件下示值誤差超出標準要求(檢驗結論為不合格)，因此該型號測溫裝置兩表偏差缺陷主要源自環境溫度變化影響。

1 兩表偏差缺陷原因分析

測溫裝置是由指針溫度計和遠傳信號裝置兩部分組成(見圖1)。指針溫度計(如圖1左側所示)由傳感器溫包、毛細管和彈性元件三個部分焊接而成，遠方信號裝置(如圖1右側所示)由傳感器測溫元件、溫度變送器及遠方數字顯示器三個部分構成；指針溫度計示值與遠傳信號數據之間偏差稱為兩表偏差，變壓器測溫裝置的兩表偏差主要源自系統誤差和環境影響量誤差兩個分量。

圖1 測溫裝置結構示意圖

(1)系統誤差對兩表偏差的影響。以準確度等級為1.5級、量程為160 ℃的測溫裝置為例，其指針溫度計最大允許誤差為±2.4℃，其遠方信號裝置最大允許誤差也為±2.4℃，因此在實驗室條件下這兩種溫度儀表在同一個測量點的示值偏差最大可能相差4.8 K。

(2)環境溫度對兩表偏差的影響。根據DL/T 1400—2015《油浸式變壓器測溫裝置現場校準規范》中環境溫度影響鑒定方法(見圖2)，在環境溫度為20℃時將指針溫度計溫包插入100℃恒溫槽，穩定10 min后記錄指針溫度計示值C1；再將指針溫度計毛細管放入65 ℃恒溫水槽中；穩定10 min后記錄指針溫度計示值C2，C2、C1差值反映在環境溫度從20℃變化為65℃時，該測溫裝置存在的固有附加誤差。

圖2 兩表偏差快速鑒定示意圖

2 國內外標準的差異與分析

目前國內外與油浸式變壓器測溫裝置相關的標準主要有：IEC 60076-22-1，T/SMA 001—2017《油浸式電力變壓器測溫裝置全壽命質量管控規范》(以下簡稱“T/SMA 001—2017”)，JB/T 8450—2016《變壓器用繞組溫控器》(以下簡稱“JB/T 8450—2016”)，JB/T 6302—2016《變壓器用油面溫控器》(以下簡稱“JB/T 6302—2016”)，DL/T 1400—2015《油浸式變壓器測溫裝置現場校準規范》(以下簡稱“DL/T 1400—2015”)這些標準中關于準確度等級有比較大的差異，前兩份標準要求測溫裝置滿足全天候準確度要求(即測溫裝置在-25～65℃范圍內最大允許誤差≤1.5%FS)，而后三個標準要求測溫裝置在實驗室環境條件下滿足準確度要求(即測溫裝置在20℃±5℃范圍內最大允許誤差≤1.5%FS，而由于環境溫度影響量引入的誤差不計入)，基于兩種不同定義準確度的測溫裝置在使用時最大允許誤差存在比較大差異，對其進行分析。

國內外標準的差異表如表2所示。

表2 國內外標準的差異表

表2中IEC 60076-22-1、T/SMA 0001標準在環境溫度為(-25～40℃)時，指針溫度計最大允許誤差為±2.4℃，遠方測溫裝置最大允許誤差為±2.4℃，同時要求在環境溫度變化為65 K時，指針溫度計最大允許誤差已包含環境溫度影響附加誤差，所以這兩種標準所要求測溫裝置最大兩表偏差為≤4.8 K。

JB/T 8450、JB/T 6302、DL/T 1400標準中以實驗室環境條件(20 ℃± 5℃)定義指針溫度計準確度，其最大允許誤差為±2.4℃，遠方測溫裝置最大允許誤差為±2.4℃。在環境溫度影響試驗中，DL/T 1400要求指針溫度計環境溫度影響變化量應優于0.05%FS/℃,因此環境溫度影響對指針溫度計附加的最大誤差為±3.6℃，各誤差分量疊加，指針溫度計最大允許誤差誤差為±6.0℃，因此指針溫度計與遠方測溫裝置兩表偏差最大為±8.4 K。

IEC 60076-22-1、T/SMA 0001標準從根本上消除了變壓器測溫裝置由環境溫度變化影響引入的附誤差，其性能優于JB/T 8450、JB/T 6302、DL/T 1400標準所規范的實驗室環境下準確度的測溫裝置。

兩類準確度所對應等級見表3。

表3 準確度等級對照表

表3中，JB/T 8450、JB/T 6302、DL/T 1400標準下1.5級產品準確度水平相當于IEC 20110060076-22-1、T/SMA 0001標準下3.5級準確度，因此選擇全天候準確度要求的測溫裝置，可以真實反映測溫裝置的誤差情況與性能。

3 應用驗證

采用全天候準確度等級測溫裝置，更新了該換流站全部實驗室準確度等級的測溫裝置，歷經7年運行統計數據表明兩表偏差缺陷率從60%下降至2%。

根據分析及應用驗證，選擇滿足全天候準確度要求的測溫裝置，可以消除環境溫度影響引入測溫裝置的附加誤差，大幅度減少指針溫度計與遠方測溫裝置之間的兩表偏差，因此使用全天候準確度等級標準來制造、驗收、運用液浸式變壓器測溫裝置是解決兩表偏差缺陷的有效方法。