發電廠變壓器繞組溫度計常見故障分析及處理

曹慧明

摘要：為能夠實時準確地監測發電廠變壓器繞組的溫度，確保變壓器的安全穩定運行，文中分析了變壓器繞組溫度計及其內部主要部件的工作原理，針對在實際運行工作過程中發現的缺陷：現場表盤的顯示溫度和后臺顯示不一致、繞阻溫度計與油面溫度計指示不一致、現場顯示溫度不正常、繞阻溫度計變送器燒損等常見故障進行了探討，并給出具體處理方法。

關鍵詞：繞組;溫度計;故障處理

引言

變壓器作為發電廠的重要電氣設備，實時監測重要一次設備運行溫度，是保護變壓器手段之一，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造成變壓器內部絕緣損壞，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準確監測及其報警、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。下面就德國MESSKO生產的MT-ST160W160F2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缺陷處理方法。

lMT-ST160W160F2變壓器繞組溫度計產品介紹

MT-ST160W160F2變壓器繞組溫度計是專用繞組溫度計。具有測量油溫和卷繞溫度的模塊化溫度測量系統，波登管測量系統，無需額外的機械部件，即使受到振動和極端戶外條件的影響，仍可靠運行。MESSKO溫度測量系統專為測量中型和大型電力變壓器、電抗器和類似應用中的油或繞組溫度而設計。指示溫度計是一個獨立于能源的系統，它使用微型開關來實現各種開關功能。測量值由液體填充溫度傳感器捕獲，然后通過與指示器軸連接的螺旋彈簧傳輸，溫度計具有完全可調整設置的微動開關。主要功能有溫度測量、溫度值顯示、報警及控制。該變壓器繞組溫度計將浸包、電流匹配器及電熱元件、變送器等合為一體，并輸出4～20mA電流信號供計算機系統使用，便于發電廠后臺監測。

2工作原理

繞組溫度將直接被測量和計算。在繞組和冷卻劑之間的溫度梯度取決于在指定時間內通過繞組的電流。繞組的電流與變壓器的二次電流成正比。變壓器的二次電流流過指針式溫度計的加熱元件，使儀表的顯示曲線（取決于每個變壓器的負荷）隨實際測得油溫的升高而上升。通過這種間接的方法，可以測量出繞組最大溫度繞組溫度的平均值。加熱電流通過特征曲線顯示并通過溫度計的電位計來調節。MT-ST160W160F2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電流匹配器變換后向溫度計輸入對應的電流I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即可指示被測溫度，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。通過變送器，可輸出與量程呈線性的4～20mA的標準電流值遠程傳輸到發電機組計算機監控系統，實現遠程微機化管理。

3電流匹配器

3.1電流匹配器是一種電流變換裝置，其電氣原理是由電流互感器輸入的電流，經電流匹配器變換后，向繞組溫度計內部的電熱元件提供一個可調電流，從而達到模擬變壓器繞組最熱部分溫度的目的。

3.2電流匹配器的檔位選用

繞組溫度計所匹配的電流匹配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比，計算出電流互感器的輸出電流。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△，根據△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Is值，計算Is/Ip，然后根據Ip和Is/Ip，的值，查電流匹配器技術參數表，得出應選的檔位與電熱元件的接線位置。電流匹配器可進行粗調（調整線端K，即變化）和微調（調整電位器W，即與電熱元件的分流比）。在整套的測量設備中，電熱元件是該設備的核心元件，因為它的發熱特性能否真實地反映變壓器繞組的發熱特性將直接影響測量結果。

4變送器

4.1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。工業上現最廣泛采的是用4～2OmA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2OmA是因為防爆的要求，20mA的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯;下限沒有取0mA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。

4.2變送器的工作原理

變壓器繞組溫計上的變送器就是用來將現場溫度信號線性地轉換為電流信號通過控制箱再傳輸到計算機監控系統。變送器的工作電源是AC220V，其實是在變送器內部有一個小型的變壓器和整流器（即DFY-24V穩壓電源），將AC220V轉換為DC24V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DC17～30V），所以AC220V工作電壓的穩定成為了變送器正常工作的關鍵。日常所到的變送器內部燒損，可能就是過電壓所造成的。

5常見故障及其處理方法

5.1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，電流互感器二次電流沒有正常接入電流匹配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，判斷電流匹配器檔位選是否正確，確認上述均正確后，再用萬用表測量電流匹配器兩側電流值是否與所選檔位確定的電流值一致。若不一致則說明電流匹配器已損壞，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，此時就需要更換表計。

5.2現場顯示溫度和后臺數據顯示不一致

若現場顯示溫度計顯示正常但與后臺顯示相差甚大，可使用萬用表測量輸出電流值，若顯示為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，測量的變送器工作電源是否為正常值AC220V，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;還有另外一種情況：比對溫度計的表盤顯示值與變送器輸出電流值是否對應，若誤差較大，判定為變送器損壞，上述兩種情況都可以更換變送器便可解決問題。

5.3發現現場溫度指示不正常，應需要檢查繞組溫度計插入頂層油溫探頭是否松動或插入處的感溫油量是否充足，若量不足予以補充并緊固。

5.4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。在工作中發現，應為繞組溫度計變送器提供可靠穩壓電源，使變送器內部集成電路工作電壓保持在正常范圍內，避免因電壓高燒損變送器而不能正常工作，保證了變送器的穩定性。

5.5繞阻溫度計與油面溫度計指示不一致。

通過隨機統計運行中變壓器繞組溫度和油溫的溫度數據，有66.7%的繞組溫度計的的繞組溫度T1與變壓器頂層油溫T2基本一致（T1=T2）。從繞組溫表的工作原理分析可知，繞組溫度T1應為變壓器頂層油溫T2與變壓器銅油溫差△T之和，現在銅油溫差△T接近于0，即加熱元件沒有起到作用，這就是導致繞組溫度出現異常的主要原因。而影響因素有兩個，分別是匹配器二次輸入電流和加熱調節電阻，先檢查繞組溫度表的匹配器二次輸入電流是否正確，通過現場測試，匹配器二次輸入電流基本符合現場負載實際。這就排除了二次CT輸入電流對加熱元件的影響。最后，進一步核實加熱調節電阻的影響，對變壓器進行試驗發現，正常運行的繞組溫度表其內部的匹配器在安裝前都進行了正確的調校，而出現異常的繞組溫度表其調節電阻調校不準確，這就找出了繞組溫度與油溫相一致的根本原因。變壓器繞組溫度與油溫一致的解決措施：通過上面的分析，變壓器繞組溫度與油溫一致的根本原因在于繞組溫度表的加熱調節電阻調校不準確，為解決這一問題，使用了相關的測試設備及儀器開展調校試驗，下面以德國MesskoMR公司的繞組溫度表調校作實例進行說明：第一步，找出變壓器滿負載時的銅油溫差△T與標定CT電流以及對應的加熱電流值。第二步，將恒定電流加到加熱器標定CT電流上并測量加熱電流值。第三步，調整調節旋鈕，使加熱電流滿足要求。等待30分鐘后觀察繞組溫度表溫升是否符合要求。在發電廠機組檢修期間，利用變壓器停電檢修機會，對存在異常問題的繞組溫度表逐一進行調校和維護，并記錄好變壓器正常工作運行溫度，繞組溫度普遍比油溫度高10℃左右，恢復正常。

結束語

繞組溫度計作為一種運行工況監控儀表已愈來愈廣泛地應用在變壓器上，有效保障變壓器的運行安全，對變壓器的正常安全使用也有一定的幫助。本文根據實際工作中處理過的缺陷，對變壓器繞組溫度計常見故障進行分析和探討，對其日常維護工作有著非常重要的作用，為今后確保變壓器的安全穩定運行奠定基礎。

參考文獻：

[1]陳敢峰.變壓器檢修（M）.中國水利水電出版社.2005—01.

[2]變壓器繞組溫度計.中華人民共和國機械行業標準（JB/T8450—1996）1997—01