電力研究院PAGE第6頁共13頁電力研究院2008年度內部技術課題評審資料變電站溫度測量就地和遠傳顯示不一致原因分析及解決措施變電站溫度測量就地和遠傳顯示不一致原因分析及解決措施1前言變壓器、高抗油溫和繞溫測量是變壓器安全運行和數據分析的重要指標之一，其溫度測量和溫度控制的準確性是非常重要的。云南計量技術監(jiān)督評價要求壓力式溫度計就地顯示與主控室顯示偏差應小于5℃，以保證溫度測量的準確和數據分析的準確。但從計量技術監(jiān)督評價和計量技術監(jiān)督缺陷上報情況分析，變壓器、高抗油溫和繞溫測量系統(tǒng)普遍存在就地與控制室顯示偏差大于5℃的現象。由于壓力式溫度計設備生產廠家眾多，同廠家設備又有多種型號，測量原理和測量方式多有不同，給2.壓力式溫度計遠傳監(jiān)測常用連接方式變電站變壓器溫度測量采用本體監(jiān)控及遠方監(jiān)控的方式，變壓器本體溫度監(jiān)控用油溫指示控制器和繞組溫度指示控制器，遠方溫度監(jiān)控由遠方溫度表或后臺機顯示屏實現。目前云南電力系統(tǒng)在用的變壓器溫度指示控制器（表）有多種型號、規(guī)格和連接方式，以下是幾種常用的連接方式：控制室控制室圖1繞組溫控器內置變送器接線方式溫控器內置變送器數顯表或數采通道0~5VDC或4~20mADC繞組溫度指示控制器變壓器感溫元件補償變壓器CT后臺顯示器溫控器外置變送器溫控器外置變送器后臺顯示器數顯表或數采通道控制室0~5VDC或4~20mADC繞組溫度指示控制器變壓器感溫元件圖2繞組溫控器外置變送器接線方式變壓器CT裝置中，在計算機組態(tài)時將C相繞溫的點名錯誤組態(tài)為A相點名等。（6）測溫元件示值漂移變壓器溫度測量系統(tǒng)是由多個測溫元件組成，這些測溫元件有穩(wěn)定性好的，也有穩(wěn)定性差的，長期運行會產生示值漂移，從而使整個測量系統(tǒng)測量不準和就地和遠傳顯示不一致。特別是溫度控制器其工作原理是將機械量和熱電阻阻值轉變?yōu)殡娏窟M行測量，這種工作方式的儀表的穩(wěn)定性相對較差。還有就是大部分溫度控制器、溫度變送器、溫度數顯表都是安裝于室外，長期運行于惡劣的環(huán)境中，對測溫元件的穩(wěn)定性有很大的影響，測溫元件老化速度要比安裝于室內的設備快。（7）溫度控制器開關接點影響溫度控制器的溫度臨近開關接點設定的溫度值時，指示指針需要一個推力才能接通開關接點，開關接點容量越大，推力也要求越大。所以采用外置變送器輸出和熱電阻輸出的溫度控制器，溫度在臨近開關接點設定的溫度值時，會造成變壓器溫度測量就地比遠傳顯示偏低的現場，經過試驗接點對溫度測量的影響甚至能達到（4-5）℃。因為溫度控制器的開關接點一般有四對，一對開關接點閉合和分開都要需要推力，所以溫度控制器運行在開關接點的動作區(qū)域的概率是比較高的。（8）溫度控制器溫度響應速度影響內置熱電阻和外置熱電阻的溫度控制器，雖然熱電阻和壓力式溫度計的感溫溫包插在同一溫度計座保護套管內測量變壓器油溫，但由于熱電阻和壓力式溫度計采用的測量方式和材質不同，熱電阻的準確度和溫度響應速度遠遠高于壓力式溫度計。當變壓器油溫在上升和下降時，熱電阻隨周圍油溫變化響應快，而壓力式溫度計的機械指示隨周圍油溫變化響應慢，這樣就造成溫度測量就地和遠傳顯示的不一致。只有當變壓器油溫平衡后，二者的測量才達到同步。（9）溫度信號遠傳的接線電阻影響通過熱電阻信號進行數據遠傳的變壓器溫度測量系統(tǒng),由于溫度遠傳時,熱電阻在變壓器本體內,而溫度變送器或溫度數顯儀在控制室內,距離較遠,因此,其間的導線電阻影響就會很大。特別是對于熱電阻測量回路接線處接頭接觸不良測溫系統(tǒng)，會產生很大的接觸電阻，導致遠傳比就地溫度高出很多。對于部分采用三線制熱電阻進行數據遠傳的變壓器溫度測量系統(tǒng)，測溫元件采用電橋法測量熱電阻值轉換為溫度值。由于數顯溫度表、溫度變送器、測控裝置的性能不好,其測量不能有效的消除線路電阻的影響，將會造成溫度測量系統(tǒng)的就地和遠傳顯示不一致。另外，如果三線制熱電阻的測量回路三根導線的電阻值不一致，也會導致熱電阻測量裝置不能有效的消除線路電阻的影響。對采用三線制接法溫度測量系統(tǒng)，其連接導線電阻也不宜過大，國家規(guī)定值為（5±0.01）Ω。此外，熱電阻與電源連接的導線上有電流流過，會產生一定的壓降，當導線電阻隨環(huán)境溫度變化時，實際電橋的總電流也會隨被測溫度的變化而變化，使加于電橋兩端的實際電壓值變化，從而引起一定的測量附加誤差。為限制這種因素的影響，熱電阻與電源之間的連接導線也為（5±0.01）Ω。另外，對于溫度變送輸出（0-5）V的溫度測量系統(tǒng)，由于測量線路較長會產生線路壓降，每0.1V線路壓降產生的誤差為-3℃，所以測量線路越長溫度測量就地和遠傳顯示相差就越大。（10）溫度控制器溫包插入深度影響溫度控制器主要由溫包、毛細管和指示儀表三部分組成。溫包、毛細管及彈簧管內充滿了感溫液體介質，通常多數廠家的溫度控制器的溫包長度約為100mm至200mm，毛細管根據實際長度確定，一般不超過6米。溫度控制器通過將溫包插入變壓器的溫度計座保護套管中測量變壓器油溫，溫包要求全部插入變壓器油溫中完全感受油溫，這樣才能測量準確。變壓器的溫度計座保護套管的深度一般只有13cm，當溫度控制器的溫包長度大于溫度計座保護套管長度時，溫包不能完全插入變壓器油內，這時溫度控制器的測量值就會受到周圍環(huán)境溫度及溫度變化的影響。當環(huán)境溫度低于變壓器油溫時，溫度控制器的測量值偏低。當環(huán)境溫度高于變壓器油溫時，溫度控制器的測量值偏高。對于不同廠家的溫包內置熱電阻溫度控制器，熱電阻在溫包中的位置也不相同，有的安裝于溫包的中間，有的安裝于溫包的底部，有的安裝于溫包的頂部。如圖6所示，熱電阻安裝于溫包頂部的溫度控制器，由于變壓器溫度計座保護套管插入深度只有120mm,這樣會導致熱電阻探頭有一部分暴露在變壓器油溫外，溫度控制器本體指示與熱電阻輸出顯示會隨著變壓器油溫與周圍環(huán)境的溫差的增大而增大。圖6溫度控制器安裝示意圖溫度控制器的溫包安裝于溫度計座保護套管中，因兩者之間有空隙，所以要用變壓器油注滿保護套管，以便更好的對兩者進行熱傳導。如果安裝時兩者之間沒有注滿變壓器油，溫度控制器的測量值就會受到環(huán)境溫度的影響產生誤差。另外，溫度控制器感溫部分因固有的結構和注油孔的密封性能不好，在溫度計座保護套管內注滿油運行一段時間后，保護套管內又變成水或沒油，也造成溫度測量就地和遠傳顯示相差大。（11）電量變送輸出影響外置、內置（4-20）mA、（1-5）V變送輸出溫度控制器，變送輸出一般采用滑線變阻器跟隨壓力式彈簧管的機械位置的變化而變化，該滑線變阻器存在兩個嚴重問題,一是其調節(jié)細度不夠,二是滑線臂所使用的材質偏軟,不能夠緊密貼合,這樣就出現溫度變化時遠傳輸出發(fā)生跳變的情況，導致溫度測量就地和遠傳顯示的不一致。（12）環(huán)境溫度附加誤差繞組溫度控制器是用電熱元件模擬變壓器的銅油溫差。目前有外熱式和內熱式兩種不同結構，即將電熱元件設計在溫度控制器的指針刻度附近，或將電熱元件預埋在溫度控制器的溫包內。內熱式溫度控制器的溫包僅受變壓器油溫影響而與環(huán)境溫度變化無關，而外熱式溫度控制器對環(huán)境溫度變化非常敏感，必須采用溫度補償機構才能消除環(huán)境溫度變化的影響。然而事實上有許多溫度計正是因為溫度補償單元失效而引發(fā)故障，造成溫度測量就地和遠傳顯示的不一致。綜上所述，影響變壓器溫度測量就地和遠傳顯示不一致的因數很多，其中一部分誤差可通過對溫度測量系統(tǒng)進行聯調消除。系統(tǒng)聯調就是對整個變壓器測溫系統(tǒng)進行整體校驗和調整，根據校驗情況對單體測溫元件的變送輸出進行調整，通過調整使整個測溫系統(tǒng)能夠準確測量變壓器溫度，并減小溫度測量就地和遠傳顯示的誤差，使之小于5℃。測溫系統(tǒng)聯調主要對以下影響測量的因數有作用：溫度測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差、測溫元件輸出信號未校驗或超差、測溫元件未校驗、測溫元件示值漂移、溫度信號遠傳的接線電阻影響。當然，變壓器溫度測量系統(tǒng)聯調不是對所有變壓器溫度測量系統(tǒng)有用，它主要是針對在整個測量范圍內，誤差呈線性或者誤差呈線性增加的變壓器溫度測量系統(tǒng)。4變壓器溫度測量不一致解決措施作為電力系統(tǒng)運行的主設備變壓器是否安全穩(wěn)定運行至關重要，監(jiān)測主變溫度是衡量其實時工況，安全運行的重要手段，變壓器溫度控制和故障分析，其核心問題就是變壓器溫度測量準確，所以變壓器溫度測量系統(tǒng)就地和遠傳顯示的準確和一致性是重要的，出現問題應及時消除和解決。針對變壓器溫度測量系統(tǒng)就地和遠傳顯示不一致提出以下解決措施：（1）加強溫度測量系統(tǒng)的設計審查變電站設計時計量人員應參與溫度測量系統(tǒng)的設計審查，設計審查內容包括：測溫方式、接線方式、設備類型的確定；測溫設備規(guī)格、準確度等級、功能、二次回路及附件等的選擇；安裝條件的選擇等。凡審查中發(fā)現不符合要求的部分應在審查結論中明確列出，并應由原設計部門進行修改設計。（2）加強測溫系統(tǒng)安裝、調試和驗收所有運行的變壓器溫度測量設備（包括溫度控制器、溫度數顯表、溫度變送器、測控裝置的非電量數據采集通道及其變送輸出）投運前均須由法定或授權計量檢定機構進行檢定/校驗，合格后方能投入運行。測溫系統(tǒng)投運后，如果溫度測量就地和遠傳顯示大于5℃，應要求調試方進行測溫系統(tǒng)的現場聯調校驗和調整，測溫系統(tǒng)聯調校驗和調整后變壓器溫度測量系統(tǒng)投運前應進行現場核查：對測溫系統(tǒng)的接線正確性進行檢查，對其控制和保護回路進行傳動試驗，保證溫度測量和控制的正確性、保證就地與遠傳信號的對應性；測溫系統(tǒng)各測溫元件的外觀質量應無明顯瑕疵和受損；對測溫元件的量程進行檢查，保證各測溫元件的量程相匹配；對測控裝置的非電量數據采集通道的計算機組態(tài)進行檢查和校驗,保證計算機組態(tài)的正確；對帶變送輸出的溫度測量元件應對變送輸出回路的電阻值進行檢查，保證測量線路的電阻值相同，保證變送輸出回路的電阻值在（5±0.01）Ω范圍內；對溫度測量系統(tǒng)的測量回路的接頭處進行檢查，防止接頭處松脫；對溫度控制器溫包插入深度進行檢查，保證溫包全部插入變壓器油中，保證溫度計座保護套管注滿變壓器油并保證有很好的密封性；對安裝于室外的測溫元件應安裝防雨罩，防止雨水侵入和日光照射。對驗收不合格的變壓器溫度測量系統(tǒng)，應要求基建安裝、調試方進行整改，直至整改合格驗收。（3）減小溫度測量的系統(tǒng)誤差選用準確度高的溫度控制器、溫度數顯表、溫度變送器、測控裝置以提高變壓器溫度測量系統(tǒng)的準確性。建議溫度控制器選用準確度高于1.5級、溫度數顯表準確度高于0.5級、溫度變送器準確度高于0.2級、測控裝置準確度高于0.2級的儀表。選用（4～20）mA電流信號遠傳輸出的測溫元件。用熱電阻信號輸出進行遠方監(jiān)測時，由于溫度遠傳時，熱電阻在變壓器本體上，而溫度變送器或溫度數顯儀在控制室內，距離較遠，因此其間的導線電阻影響就會很大。另外，由于內置熱電阻和外置熱電阻的溫度控制器，熱電阻的準確度、溫度響應速度和溫度控制器不一致，會導致溫度測量就地和遠傳顯示不一致。而（4～20）mA電流信號測量是通過電流信號進行數據遠傳的測溫，它具有受環(huán)境溫度影響小的優(yōu)點，也不存在引線電阻之類的問題。電信號遠方測量溫度，也是通過電阻來實現的，變壓器端的溫度控制器提供電阻，控制室內的數顯儀或溫度變送器提供（0～24）V電源。以（4～20）mA輸出為例，變壓器端的溫度控制器內部有兩個可調電阻，利用電位器設定零位，使指針在刻度始端的輸出電流為4mA，利用電位器設定全量程的最大輸出電流為20mA。一般溫度控制器出廠時，該兩個電位器均已設定完畢，并加以火漆封止，防止誤轉動。溫度變送輸出（0-5）V的溫度測量系統(tǒng)，因受導線電阻影響很大，所以也不推薦采用這種方式。減少測量中間環(huán)節(jié)，提高測量系統(tǒng)的準確性。變壓器溫度測量系統(tǒng)中的測溫元件越多，疊加的最大允許誤差就越大，反之測溫元件越少，疊加的最大允許誤差就越小。推薦采用溫度控制器內置（4-20）mA電信號輸出，溫控器輸出（4-20）mA信號至遠方的溫度數顯表或測控裝置的非電量數據采集通道測量后顯示。例如：一個油面溫度控制器輸出（4-20）mA信號至測控,測控通信到后臺顯示的溫度測量系統(tǒng)。油面溫度控制器的測量范圍為（0-160）℃、準確度為1.5級、示值的最大允許誤差為±2.4℃，測控裝置的非電量數據采集通道的測量范圍為（0-160）℃、準確度為0.2級、示值的最大允許誤差為±0.3℃，則該測溫系統(tǒng)的最大誤差為±2.7℃。而且測量系統(tǒng)的中間測量元件越少，由測溫元件問題造成整個測溫系統(tǒng)故障的概率也就越少，對整個測溫系統(tǒng)的現場聯調校驗和調整對于內置和外置（4～20）mA電信號的溫度控制器，由于電流信號變送器容易損壞或發(fā)生質量問題輸出跳變，所以建議采用質量好的帶電流信號變送輸出的溫度控制器，并應能在不停運變壓器的情況下，就能對溫度控制器的電流變送器進行現場跟換。當溫度測量系統(tǒng)在測量范圍內的誤差呈線性或者誤差呈線性增加時，可通過對溫度測量系統(tǒng)進行聯調減小溫度測量的系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)聯調是對整個變壓器測溫系統(tǒng)進行整體校驗和調整，根據校驗情況對單體測溫元件的變送輸出進行調整，通過調整使整個測溫系統(tǒng)能夠準確測量變壓器溫度，并減小溫度測量就地和遠傳顯示的誤差。（4）加強設備選型溫度控制器比較突出的問題是不可靠,具體表現為指示、遠傳輸出超差和指示失效,指示失效屬于儀表可靠性存在重大缺陷。溫度控制器由彈性元件、毛細管和溫包三部分通過焊接組成一個密封系統(tǒng),利用這密封系統(tǒng)內部所充的感溫介質受溫度變化而產生的壓力變化,使彈性波紋管端部產生角位移來帶動指針指示被測溫度值,并驅動微動開關,輸出開、關控制信號以驅動冷卻器系統(tǒng)和發(fā)油溫高信號,達到控制變壓器溫升的目的。如果壓力密封系統(tǒng)因為慢性滲漏而存有微小氣囊,則溫度控制器就會呈負誤差或出現指針掛零現象,從而使其指示失效并可能產生拒動作隱患。JB/T6302-2005《變壓器用油面溫控器》和JB/T8450-2005《變壓器用繞組溫控器》規(guī)定溫度控制器必須通過1000h的穩(wěn)定性試驗。穩(wěn)定性試驗可將壓力式溫度表的潛在焊接缺陷有效暴露出來,通過這種穩(wěn)定性試驗的溫度控制器具有較長的工作壽命。對不可靠的產品進行規(guī)范化周期檢定所獲得的結果也可能是不可靠的,溫度控制器的可靠性指標不容忽視。因此在溫度表選型時應選取穩(wěn)定性好、溫度補償機構好、質量信得過的產品,溫度控制器的質量保證期應不低于五年。油面溫控器溫包的尺寸為Φ14mm×150mm，溫控器溫包的插人深度不應小于150mm，繞組溫控器溫包的尺寸為Φ14mm×150mm或Φ23mm×150mm，溫控器溫包的插人深度不應小于150mm。選用內置、外置熱電阻的溫度控制器時，應選用熱電阻安裝于溫包底部或中部的溫度控制器。因溫度控制器開關接點閉合和分開時會影響就地指示值和遠傳示值，所以應選用開關接點容量小的溫度控制器，開關接點對就地指示值和遠傳示值的影響應不超過1℃，不要用溫度控制器的接點直接控制冷卻系統(tǒng)，可采用中間繼電器的方法：溫度控制器控制中間繼電器的分合，中間繼電器再控制變壓器的冷卻系統(tǒng)。溫度數顯表、溫度變送器、測控裝置選型時應選取穩(wěn)定性好、質量信得過的產品,其質量保證期應不低于五年。測量熱電阻信號應選用能有效消除線路電阻影響的測量儀表，必要時可做模擬試驗來確定該性能的好壞。熱電阻測量時因兩線制測量方式不能消除線路電阻的影響，所以建議采用三線制或四線制測量方式。（5）加強人員培訓從這次調查統(tǒng)計中可以看出，部分單位的工作人員對變壓器溫度測量方面的知識掌握不夠，致使發(fā)生溫度測量系統(tǒng)故障和缺陷時不會解決。對校驗方法掌握不夠，致使出現校驗時選用的標準設備和試驗設備不符合要求，沒有對變壓器溫度測量系統(tǒng)的各測溫元件都進行校驗，出現校驗項目不全、遠傳輸出沒有校驗等現象。建議加強工作人員的培訓工作，嚴格按照云南電網公司《壓力式溫度計現場校驗作業(yè)指導書》、《測溫元件熱電阻現場校驗作業(yè)指導書》、《溫度顯示控制儀現場校驗作業(yè)指導書》、、《溫度變送器現場校驗作業(yè)指導書》、《數據采集系統(tǒng)非電量測量通道現場校驗作業(yè)指導書》開展現場校驗工作，按照作業(yè)指導書要求選用合格的標準設備和試驗設備開展現場校驗工作，做到有問題能夠及時解決