发电厂变压器绕组温度计常见故障分析及处理

曹慧明

摘要：为能够实时准确地监测发电厂变压器绕组的温度，确保变压器的安全稳定运行，文中分析了变压器绕组温度计及其内部主要部件的工作原理，针对在实际运行工作过程中发现的缺陷：现场表盘的显示温度和后台显示不一致、绕阻温度计与油面温度计指示不一致、现场显示温度不正常、绕阻温度计变送器烧损等常见故障进行了探讨，并给出具体处理方法。

关键词：绕组;温度计;故障处理

引言

变压器作为发电厂的重要电气设备，实时监测重要一次设备运行温度，是保护变压器手段之一，安全稳定运行是电网连续可靠运行的必备条件。变压器的安全运行的使用寿命，取决于变压器绕组和变压器油是否安全可靠。绕组温度、油面温度超过绝缘耐受温度造成变压器内部绝缘损坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因，由此可见对变压器的运行温度的准确监测及其报警、控制尤为关键。所以了解变压器油面、绕组温度计的工作原理及常见故障处理方法对变压器的日常维护有着重要的作用。下面就德国MESSKO生产的MT-ST160W160F2变压器绕组温度计为例来分析其各主要部件的工作原理及常见故障缺陷处理方法。

lMT-ST160W160F2变压器绕组温度计产品介绍

MT-ST160W160F2变压器绕组温度计是专用绕组温度计。具有测量油温和卷绕温度的模块化温度测量系统，波登管测量系统，无需额外的机械部件，即使受到振动和极端户外条件的影响，仍可靠运行。MESSKO温度测量系统专为测量中型和大型电力变压器、电抗器和类似应用中的油或绕组温度而设计。指示温度计是一个独立于能源的系统，它使用微型开关来实现各种开关功能。测量值由液体填充温度传感器捕获，然后通过与指示器轴连接的螺旋弹簧传输，温度计具有完全可调整设置的微动开关。主要功能有温度测量、温度值显示、报警及控制。该变压器绕组温度计将浸包、电流匹配器及电热元件、变送器等合为一体，并输出4～20mA电流信号供计算机系统使用，便于发电厂后台监测。

2工作原理

绕组温度将直接被测量和计算。在绕组和冷却剂之间的温度梯度取决于在指定时间内通过绕组的电流。绕组的电流与变压器的二次电流成正比。变压器的二次电流流过指针式温度计的加热元件，使仪表的显示曲线（取决于每个变压器的负荷）随实际测得油温的升高而上升。通过这种间接的方法，可以测量出绕组最大温度绕组温度的平均值。加热电流通过特征曲线显示并通过温度计的电位计来调节。MT-ST160W160F2变压器绕组温度计的工作原理是：由插入在变压器顶层的温包所感应的油温度，与变压器的电流互感器二次额定输出电流经电流匹配器变换后向温度计输入对应的电流I在电热元件上产生的热量叠加后，通过感温部件的体积变化使弹性元件产生位移，因此在变压器加载后，弹性元件的位移是由变压器顶层油温和变压器加载电流所决定，这样，温度计指示的温度是变压器顶层油温与绕组对油的温升之和，反映了被测变压器线圈的最热部位温度。当被测温度变化时，弹性元件产生的位移经机构放大后即可指示被测温度，并驱动微动开关，输出开、关控制信号以驱动冷却系统，达到控制变压器温升的目的。通过变送器，可输出与量程呈线性的4～20mA的标准电流值远程传输到发电机组计算机监控系统，实现远程微机化管理。

3电流匹配器

3.1电流匹配器是一种电流变换装置，其电气原理是由电流互感器输入的电流，经电流匹配器变换后，向绕组温度计内部的电热元件提供一个可调电流，从而达到模拟变压器绕组最热部分温度的目的。

3.2电流匹配器的档位选用

绕组温度计所匹配的电流匹配器的选用需按变压器电流互感器二次额定电流来决定的。根据变压器的额定电流和电流互感器的比，计算出电流互感器的输出电流。查阅变压器的使用说明书得出变压器绕组对油平均温升值△，根据△的值由绕组温度计温升特性曲线（或表格）查出与其对应的温度计电热元件的输入电流Is值，计算Is/Ip，然后根据Ip和Is/Ip，的值，查电流匹配器技术参数表，得出应选的档位与电热元件的接线位置。电流匹配器可进行粗调（调整线端K，即变化）和微调（调整电位器W，即与电热元件的分流比）。在整套的测量设备中，电热元件是该设备的核心元件，因为它的发热特性能否真实地反映变压器绕组的发热特性将直接影响测量结果。

4变送器

4.1变送器

工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。工业上现最广泛采的是用4～2OmA电流来传输模拟量，因为采用电流信号的原因是不容易受干扰。上限取2OmA是因为防爆的要求，20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯;下限没有取0mA的原因是为了能检测断线，正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。

4.2变送器的工作原理

变压器绕组温计上的变送器就是用来将现场温度信号线性地转换为电流信号通过控制箱再传输到计算机监控系统。变送器的工作电源是AC220V，其实是在变送器内部有一个小型的变压器和整流器（即DFY-24V稳压电源），将AC220V轉换为DC24V作为变送器内部集成电路的工作电源（正常工作电源范围为DC17～30V），所以AC220V工作电压的稳定成为了变送器正常工作的关键。日常所到的变送器内部烧损，可能就是过电压所造成的。

5常见故障及其处理方法

5.1现场表盘显示故障

变压器绕组温度计现场表盘显示一般不会出现故障，如若显示不正常，则有两种可能：第一，变压器绕组温度计的弹性元件、传感导管或感应部件出现了问题;第二，电流互感器二次电流没有正常接入电流匹配器也会使表盘显示出现故障。针对上述两种情况，应首先检查二次电流接线处是否紧固，判断电流匹配器档位选是否正确，确认上述均正确后，再用万用表测量电流匹配器两侧电流值是否与所选档位确定的电流值一致。若不一致则说明电流匹配器已损坏，若一致则说明其弹性元件、传感导管或感应部件出现了问题，此时就需要更换表计。

5.2现场显示温度和后台数据显示不一致

若现场显示温度计显示正常但与后台显示相差甚大，可使用万用表测量输出电流值，若显示为0，说明变送器没有正常输出电流。发现这种问题以后，首先应该检查变送器的接线是否紧固，测量的变送器工作电源是否为正常值AC220V，若工作电源正常且接线都已紧固，仍未解决问题，此时可以认为变送器已坏;还有另外一种情况：比对温度计的表盘显示值与变送器输出电流值是否对应，若误差较大，判定为变送器损坏，上述两种情况都可以更换变送器便可解决问题。

5.3发现现场温度指示不正常，应需要检查绕组温度计插入顶层油温探头是否松动或插入处的感温油量是否充足，若量不足予以补充并紧固。

5.4绕组温度计变送器烧损变送器工作电压的稳定是变送器正常工作的关键，过电压会造成变送器烧损，当发现变送器外部有烧痕迹时，更换变送器是可以恢复正常，但是经常性的过电压烧损变送器，对其进行更换显然不是最为理想的解决方法，而且影响变压器绕组温度的实时监控。在工作中发现，应为绕组温度计变送器提供可靠稳压电源，使变送器内部集成电路工作电压保持在正常范围内，避免因电压高烧损变送器而不能正常工作，保证了变送器的稳定性。

5.5绕阻温度计与油面温度计指示不一致。

通过随机统计运行中变压器绕组温度和油温的温度数据，有66.7%的绕组温度计的的绕组温度T1与变压器顶层油温T2基本一致（T1=T2）。从绕组温表的工作原理分析可知，绕组温度T1应为变压器顶层油温T2与变压器铜油温差△T之和，现在铜油温差△T接近于0，即加热元件没有起到作用，这就是导致绕组温度出现异常的主要原因。而影响因素有两个，分别是匹配器二次输入电流和加热调节电阻，先检查绕组温度表的匹配器二次输入电流是否正确，通过现场测试，匹配器二次输入电流基本符合现场负载实际。这就排除了二次CT输入电流对加热元件的影响。最后，进一步核实加热调节电阻的影响，对变压器进行试验发现，正常运行的绕组温度表其内部的匹配器在安装前都进行了正确的调校，而出现异常的绕组温度表其调节电阻调校不准确，这就找出了绕组温度与油温相一致的根本原因。变压器绕组温度与油温一致的解决措施：通过上面的分析，变压器绕组温度与油温一致的根本原因在于绕组温度表的加热调节电阻调校不准确，为解决这一问题，使用了相关的测试设备及仪器开展调校试验，下面以德国MesskoMR公司的绕组温度表调校作实例进行说明：第一步，找出变压器满负载时的铜油温差△T与标定CT电流以及对应的加热电流值。第二步，将恒定电流加到加热器标定CT电流上并测量加热电流值。第三步，调整调节旋钮，使加热电流满足要求。等待30分钟后观察绕组温度表温升是否符合要求。在发电厂机组检修期间，利用变压器停电检修机会，对存在异常问题的绕组温度表逐一进行调校和维护，并记录好变压器正常工作运行温度，绕组温度普遍比油温度高10℃左右，恢复正常。

结束语

绕组温度计作为一种运行工况监控仪表已愈来愈广泛地应用在变壓器上，有效保障变压器的运行安全，对变压器的正常安全使用也有一定的帮助。本文根据实际工作中处理过的缺陷，对变压器绕组温度计常见故障进行分析和探讨，对其日常维护工作有着非常重要的作用，为今后确保变压器的安全稳定运行奠定基础。

参考文献：

[1]陈敢峰.变压器检修（M）.中国水利水电出版社.2005—01.

[2]变压器绕组温度计.中华人民共和国机械行业标准（JB/T8450—1996）1997—01