如何减小变压器测温装置两表差

2014-03-13李波李宇飞

决策与信息 2014年23期

关键词：电阻值温度计测温

李波李宇飞

黑河电业局黑龙江黑河 164300

如何减小变压器测温装置两表差

李波李宇飞

黑河电业局黑龙江黑河 164300

油浸式变压器在运行过程中会出现油温升高的现象，测温装置可以警示运行人员及早发现，及时排除故障，减小就地指针温度计指示值和远方显示值的差值对保障变压器安全稳定运行至关重要。

变压器；两表差；误差

前言

在日常运行维护工作中，常常会出现指针温度计与远方显示装置数值不一致的现象，存在较大偏差，容易给运行人员造成误判断。随着变电站自动化改造，变电所“无人值守”或“少人值守”方式的推广，变压器测温装置的准确可靠，减小就地指针温度计指示值和远方显示值的差值尤为重要。

1、测温装置的结构及工作原理

油浸式变压器测温系统由就地指针温度计和远方显示装置所组成，指针温度计用于就地示值读数，远方显示装置仅用于对指针指示值的远方读数，下面分别对这两部分的结构原理进行论述：

1.1 就地指针温度计

就地指针温度计为压力式温度计，是根据液体的膨胀定律设计的。主要由感温元件（温包）、压力远传管道（毛细管）和弹性元件三大部分组成，在这三个部分组成的密闭系统中，填充一定量的感温介质，这种感温介质的受热温度和它的饱和蒸汽压力之间，存在着规律的对应关系。一定质量的液体，在体积不变的条件下，其压力和温度之间的关系为（1-1）：

其中式中：Pt—液体在温度t时的压力；Pt0—液体在温度t0时的压力；a—液体的体膨胀系数；γ—液体的压缩系数。

由上式可以看出，当封闭系统的容积不变时，液体的压力与温度之间呈一定的函数关系。测温时，温包置于被测介质中，温包内的感温物质因温度升高，其体积膨胀，压力增大，从而使弹性元件变形，借助齿轮或杠杆传动机构，由指针指示出相应的温度值。

由此可见，温包、毛细管和弹性元件是温度计的三个主要部分，仪表的质量和准确性与这三个部分密切相关。温包是通过直接与被测介质相接触来感受温度变化的，要求它具有一定的强度，有较低的膨胀系数、较高的热导率及一定的抗腐蚀性能。毛细管主要用来传递压力变化的，如果毛细管细而长，传递压力时的滞后现象严重，温度计的响应速度就变慢。但是，在长度相等的条件下，毛细管越细，仪表的准确度越高。

我局变压器现安装的指针温度计大多为WTZK-02型压力式温度指示控制器，其结构图如图一所示，该型号仪表毛细管长度为12米。温包尺寸为Φ14×150，公称压力为1.6MPa，最小插入深度为150毫米，最大插入深度为260毫米，安装螺纹为M27×2。

1.2 远方显示装置

远方显示装置有测温元件、连接电缆和显示器等组成。

测温元件又称工业热电阻，测温热敏电阻、引线和绝缘瓷管组成热电阻，把热电阻放进金属保护管中，配以接线盒，构成工业热电阻。工业热电阻测量温度的原理，是基于金属导体的电阻值随温度变化而变化。工业热电阻有铂热电阻和铜热电阻，我国参照国际电工委员会标准采用了Pt10、Pt100、Cu50和Cu100四种分度号的热电阻，变电站大多采用Pt100的铂热电阻，其0℃的标称电阻值为100Ω，测量范围在0～850℃，其铂热电阻电阻值与温度之间的函数关系为：

其中式中：WIt—热电阻电阻比值；Rt—在温度t时的电阻值；

R0—标称电阻值，Pt100的铂热电阻为100Ω；

根据上述函数关系形成的相应的温度/电阻表（以Pt100铂热电阻0到100℃为例）：

℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ω 100 103.90 107.79 111.67 115.54 119.40 123.24 127.08 130.90 134.71 138.51

显示器多为数显温度调节仪，其工作原理为当采用热电阻为传感器时，热电阻随温度变化，其电阻值变化量经桥路变化成直流信号，再由非线性电路校正后放大经A/D转换、计数、显示，实现温度的测量，工作原理图见图二。

图二中Rt为测温热电阻，通常选用Pt100铂热电阻或Cu50铜热电阻（我局选用Pt100铂热电阻），它们的温度与电阻值分度关系是非线性的，因此，必须经非线性校正，即经线性化处理和A/D转换后，才能完成数字式温度测量。

工业热电阻经电缆(三芯)与数显温度调节仪连接，就构成远方测温装置，其接线图见上图三。

2、问题存在的原因

2.1 指针温度计、工业热电阻和数显温度调节仪在检定合格的情况下自身存在误差，尤其是指针温度计精度等级低（多为1.5级及以下），存在接点动作误差和切换差。

2.2 由于安装工艺原因，热电阻保护管腐蚀、进水或存在其他杂质，电阻值增大，测量不准确；指针温度计温包等安装位置不当，毛细管不平整等产生的测量误差。

2.3 接线回路存在误差，电缆芯线阻值不同；电缆线与接线端子接触不良，存在接触电阻；均会造成测量不准确。

2.4 指针温度计的温包与远方显示装置的热电阻安装的位置不同，会产生测量值的不同。

2.5 测温装置量程选择不正确，产生的读数误差。

2.6 环境温度的影响，盛夏阳光直射条件下指针温度计表壳内温度会高达60℃，严冬时节温度会在低至-30℃条件下运行，这种由于环境温度的变化引起的误差，致使两表偏差较大。

(）(）

以上多种原因形成的综合误差，使指针温度计与远方显示装置数值得偏差严重。DL/T572《电力变压器运行规程》中要求“两表偏差≤5℃”，为了满足这项考核指标，需要采取有效措施解决两表偏差严重的问题。

3、采取的措施

3.1 采用现场校准的方式。由于实验室与现场使用条件不一致，在实验室检定合格的测温装置不表示此装置在现场使用状况合格，只有通过现场校准，才能有效消除两表偏差。

3.2 对三线制热电阻，由于使用时被测电阻不包括内引线电阻，因此在测定电阻值时，须采用两次测量方法，以消除引线电阻的影响。

3.3 正确安装测温装置各部分，消除由于安装工艺原因造成的误差：

3.3.1 指针温度计的温包与远方显示装置的热电阻安放位置舱内注油，消除空气介质隔绝，确保温度同变压器本体温度一致；

3.3.2 温包与热电阻安装应全部浸入被测介质中，以减小导热误差；

3.3.3 指针温度计毛细管的敷设应尽量减少弯曲，如需弯曲安装时的弯曲半径不应小于50毫米，且每隔300毫米就有相应的固定，避免毛细管折损、漏气和压力传输不畅引起的误差；

3.3.4 指针温度计的温包与远方显示装置的热电阻安装时必须平整，均匀紧固螺丝，并应做好密封；

3.3 .5 测温装置安装应在干燥天气条件下快速进行，以防潮湿空气进入仪表内部。

3.4 电缆按规定型号配用（截面一般不小于1.0平方毫米），接线柱与电缆接触完好，减小接触电阻。

3.5 适当选择测温装置量程：

3.5.1 根据油浸变压器A级绝缘耐温上限为105℃的要求，当变压器运行最高环境温度为40℃时，变压器油顶层最大温升为55℃，变压器绕组最热点温升不大于78℃的技术指标，采用油温计测量范围为-20℃～140℃、绕组温度计测量范围为0℃～160℃比较合适。有三点好处：4mA～20mA模块对应160℃测量范围，其对应最小分辨率为0.mA/℃；统一160℃测量范围有利于降低远方测温装置备品采购成本；提升指针温度计校准质量。

3.5.2 指针温度计工作区域应选择在量程的1/2～3/4处，有利于机械仪表延长使用寿命，减少指针温度计故障率的发生。