主變油溫測量原理及缺陷處理辦法

林健

摘要：主變油溫作為主變運行狀態監測的重要數據，越來越受到重視，目前對變壓器油溫的測量準確度也要求越來越高。本文簡單介紹了變壓器油溫測量原理及缺陷處理辦法。

關鍵詞：主變油溫;測量;原理;缺陷處理

主變油溫分為主變頂層油溫及繞組溫度，整個油溫測量系統由測溫元件（溫包、PT100）、溫度變送器、溫度表等組成。下文將對各個設備工作原理進行簡單說明。

一、主變油溫的測量原理

1.鉑電阻（PT100）

PT 100就是說它的阻值在0攝氏度時為100 歐。PT 100 溫度傳感器，是一種以鉑（Pt）作成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數，電阻變化率為0.3851

Ω/℃。其電阻和溫度變化的關系式如下：R=100（1+0.3851T），T=2.6（R-100）

PT 100 溫度傳感器的主要技術參數如下：測量范圍： -200℃～+850℃;允許偏差值△℃：A 級±（0.15+0.002│t│），B級±（0.30+0.005│t│）;熱響應時間<30s;最小置入深度：熱電阻的最小置入深度≥200mm。另外，Pt100溫度傳感器還具有抗振動、穩定性好、準確度高、耐高壓等優點。

PT100的接線方式有兩線制、三線制、四線制采用二線制，但如果金屬電阻本身的阻值很小，那末引線的電阻及其變化也就不能忽視，例如對于Pt100鉑電阻，若導線電阻為1Ω，將會產生2.6℃的測量誤差。為了消除或減少引線電阻的影響，通常的辦法是采用三線聯接法加以處理。

在三線聯接法電路中，傳感元件的一端與一根導線相接，另一端同時接兩根導線。傳感元件在與電橋配合時，與傳感元件相接的三根導線粗細要相同，長度要相等，阻值要一致（r1，r2，r3即為引線電阻）。其中一根引線與測量儀表連接，由于測量儀表的內阻很大，可認為流過r2的電流接近于零。另兩根引線分別與電橋的兩個相鄰臂相連，這樣引線電阻對測量就不會造成影響。（可變電阻Rx連續可調，當 時，U=0，這樣就把引線電阻的誤差考慮進去了），當U≠0時，，理想情況下r1、r2、r3約等于0，所以有輸出電壓的簡易計算公式。

現場運行的設備由于環境、維護、運行時間等因素可能造成引線電阻偏大，若測量到的電阻r2大于投運時的電阻值時，輸出電壓U小于實際值，造成測量到的溫度低于實際值，若測量到的電阻r3大于投運時的電阻值時，輸出電壓U大于實際值，造成測量到的溫度高于實際值。這可以作為現場處理缺陷的判斷依據。

為了高精度的測量，可將電阻測量儀設計成四線制測量電路.有一個恒流源，r1、r2、r3、r4是引線電阻，Rx為電阻型傳感器，V為電壓表.因為電壓表內阻很大，則且因為UM= Ux+I（r2+ r3），所以由此可見，引線電阻將不引入測量誤差。

在缺陷處理中如發現鉑電阻阻值與現場溫度計不一致時應檢查從鉑電阻至端子箱兩側二次接線有誤虛接或者松動，若無則應對鉑電阻進行校驗或更換。

二、溫度變送器原理介紹

溫度變送器采用熱電偶、熱電阻作為測溫元件，從測溫元件輸出信號送到變送器模塊，經過穩壓濾波、運算放大、非線性校正、V/I轉換、恒流等電路處理后，轉換成與溫度成線性關系的4-20mA電流信號或者0-5V電壓信號輸出至測控裝置。變送器測量范圍多級可選，驗收及消缺時應檢查變送器測量范圍以便進行油溫與輸出信號的核對。

以測量范圍0-150℃，輸出0-5V的溫度變送器為例，當溫度為0℃時，電壓輸出為0V，當溫度為150℃時，電壓輸出為5V。溫度與電壓的關系為U=T*5 /150，即U=T/30。

以測量范圍0-150℃，輸出4-20mA的溫度變送器為例，當測量到的油溫為0℃時，變送器輸出4mA電流信號，150℃時輸出20mA的電流信號，輸出電流與溫度的關系為I=4+T（20-4）/150。在進行油溫檢查時可將測控裝置顯示值與計算值進行比對來確認變送器輸出信號是否正確。

三、主變繞組溫度特點

變壓器繞組本身是一個帶電體，直接測量繞組溫度在絕緣處理上具有較大難度，特別是電壓等級較高的繞組，雖采用光纖技術也能實現，但成本較高。所以常見的繞組溫度計實際上是一種適用熱模擬測量技術測量電力變壓器繞組最熱溫度，所謂熱模擬測量技術是在易測量的變壓器頂層油溫T0基礎上，再施加一個變壓器負荷電流變化的附加溫升△T，由此二者之和T0 +△T 即可模擬變壓器最熱點溫度。繞組溫度表主要是在一個油溫表的基礎上，配備一臺電流匹配器和一個電熱元件，通過變壓器電流互感器取出的與負荷成正比的電流，經變流器調整后，通過嵌裝在彈性元件內的電熱元件，電熱元件產生熱量，使彈性元件的位移量增大。因此，在變壓器帶上負荷后，彈性元件的位移量是由變壓器頂層油溫和變壓器的負荷電流兩者所共同決定，變壓器繞組溫度計指示的溫度是變壓器頂層油溫與線圈對油的溫升之和舉例說明，假設主變繞組溫度需補償10℃，此時根據主變電熱元件溫升特性需補償電流740mA，假設主變計算出二次額定電流為3A，如上圖型號開關置于B檔時的電流為2<IP≤3，則應選擇B檔檔位開關，由740mA/3A得到的百分比為24.6%，再選擇相應的檔位，應置于4檔。

結語

油溫異常處理時應先檢查鉑電阻、溫度計、后臺與遠動的一致性關系。若發現溫度計與鉑電阻阻值不對應，則應重點檢查端子箱至鉑電阻的二次接線、感溫探頭。若溫度計與后臺不一致，則應檢查溫度變送器的輸入輸出關系是否對應，即輸入的鉑電阻與輸出的電壓、電流是否對應，若只是遠動溫度不一致，則應檢查遠動系數是否正常。

參考文獻

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