...P C80干式变压器温控仪
胡晓帆
[摘 要]变压器温控器是为测量和控制变压器油面、绕组温度而设计的专用仪器。它不仅用于测量变压器油面、绕组的温度，还兼有变压器冷却系统的启动、停止，信号预警和事故跳闸等功能，以实现对变压器运行工况的远程监测与控制，是变压器的重要保护设备之一。然而，变压器在运行的过程当中，由于过载、绝缘缺陷、环境温度过高、冷却通风不够等原因会造成绕组局部温度过高，当温度超过绕组绝缘耐受温度时，就会破坏绝缘，引起变压器故障。因此，对变压器温度进行在线监测及故障报警是十分必要的。文章就油面温控器、绕组温控器结构及工作原理进行研究分析，同时对其存在的故障加以分析，并提出应对措施，以供参考。
[关键词]变压器温控器；工作原理；故障分析
中图分类号：R427 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0003-01
1 温控器的结构与原理分析
1.1 油面温控器结构与原理
油面温控器是一种利用感温介质热胀冷缩来显示变压器内顶层油温度的仪表。它可带有电气接点和远程信号传输装置，用来输出温度开关控制信号和温度变送信号。油面温控器主要由弹性元件、传感导管、感温部件、温度变送器和机械显示部分组成。感温棒插在变压器顶部安装孔内（注满变压器油），感温棒与传感导管、弹性元件构成了一个密封系统，该系统内充满感温介质。当变压器油面温度变化时，感温部件内感温介质的体积随之变化，这个体积增量通过传感导管传递到仪表内弹性元件，使之产生一个相对应的位移，该位移经过机构放大后推动仪表机械指针、显示现场温度。仪表指针转动的同时，带动与其同轴的滑动变阻器（同轴电位器）转动。同轴电位器温度变送器的输入，温度变送器的输出电流与同轴电位器的阻值成比例。
1.2 绕组温控器结构与原理
绕组温控器是专门用于测控变压器绕组温度的一种仪表。它是由油面温控器、热模拟装置和温度变送器三部分组成，温度变送器输出与绕组温度成正比的标准电流信号、或Pt100铂电阻信号和报警接点信号及冷却装置的控制信号。变压器绕组温控器主要由弹性元件、传感导管、感温部件、电热元件、温度变送器、一体化变流器组成，其结构原理见图1所示，其中1电流互感器；2感温部件；3毛细管；4电热元件；5BL-E变流器；6温度变送器输出的测控装置。
绕组温控器的温包插在变压器油箱顶层的油孔内，当变压器负荷为零时，绕组温控器的读数为变压器油的温度。当变压器带上负荷后，通过变压器电流互感器取出的与负荷成正比的电流，经BL-E变流器调整后流经嵌装在波纹管内的电热元件。电热元件产生的热量，使弹性元件发生一个附加的位移量，与感温棒产生的位移量叠加，该位移量即反映了变压器绕组温度。叠加后弹性元件的位移量通过机构放大，推动仪表指针显示现场绕度，同时带动同轴电位器转动，通过温度变送器输出与机械指示温度成比例的电流值。
2 温控器试验及整定研究
为确保温控器各功能正常发挥，根据变压器的运行状况对其定期进行试验，试验内容分为型式试验和例行试验，绕组温控器还需对其热模拟部件（一体化变流器）进行整定。
2.1 温控器试验
例行试验是对每一只温控器必须进行的试验。下列试验项目为例行试验：（1）外观质量检查；（2）示值基本误差测定；（3）示值回差测定；（4）示值重复性测定；（5）环境温度影响试验；（6）接点动作误差试验；（7）绝缘电阻试验；（8）绝缘强度试验；（9）热模拟特性和热模拟时间常数测定（仅绕组温控器）。
型式試验是定期对每一种型式温控器的其中一只所进行的试验，用其验证按同一技术规范制造的温控器是否能够满足除例行试验外所规定的要求。下列试验项目为型式试验：（1）过范围试验；（2）时间常数试验（仅油面温控器）；（3）稳定性试验；（4）外壳防护性能试验；（5））高温、低温和连续冲击试验；（6）耐振性试验；（7）湿热试验。
2.2 绕组温控器热模拟装置整定
以某BWR-04J（TH）型绕组温控器热模拟装置为例，即BL-E变流器，其输入信号为变压器高压侧CT二次电流Ip，经转换后输出电流Is，Is对电热元件进行加热，使弹性元件位移增加。该变流器需对其档位、键位进行选择，以满足不同变压器的要求。可根据变压器电流互感器CT二次额定电流值Ip、变压器绕组对油平均温升△T和电热元件的温升特性计算出BL-E变流器的输出电流Is，并通过选择档位、键位开关、调节Is调节电位器，来获得需要的输出电流Is。
以某500kVII母高抗为例，其额定电流为165A，CT变比为200：1，其BL-E变流器计算及整定过程如下：（1）求Ip值，选择档位：查阅变压器说明书，确定变压器变比、变压器额定电流、CT变比等，计算Ip=165/200=0.825A；选择D档即可。（2）求Is值：由变压器厂给出铜油温差ΔT，根据电热元件的温升特性查表得Is；如该变500kVII母高抗铜油温差ΔT=14°C，查表得：Is=0.86A。（3）求K值，选择键位：已知：Is=0.86A，Ip=0.825A，即：Is/Ip=0.86A/0.825A=1.042，查表得K=4，选择4档位，将调节开关拨至第4位上即可。
3 变压器温控器故障及处理措施分析
3.1 故障原因分析
该温控器的变送器输出信号上传至500kVII母高抗测控屏内的相关电路板卡上，经AD采样转化为数字信号，运算处理后通过光纤上传到后台监控系统显示。发现6只表后台监控均出现异常，而现场温度显示正常，则应首先排查测控屏内电路板卡故障，再排查温控器内温度变送器输出是否正常，输出电流值是否和现场温度指示成比例。
3.2 针对上述故障的处理措施
温控器内温度变送器损坏后需停电更换整个温控器，因此对该500kVII母高抗A相油面、绕组，B相绕组温控器进行了更换。其操作步骤如下：（1）拆除温控器感温棒；（2）打开温控器外壳，记录温控器内端子接线顺序及端子号牌，以便恢复接线；（3）拆除电缆接线及固定温控器的螺钉，更换新的温控器和感温棒；（4）恢复二次电缆接线，并重新设置温控器的报警、跳闸温度信号。测控所更换500kVII母高抗测控屏内电路板卡后，将温控器电源送上，后台监控系统显示温度值恢复正常，与现场指示相差1℃左右。待500kVII母高抗恢复运行后，温控器一直正常运行。将更换下来的温控器内温度变送器解体，用万用表检查发现其内部输出运放电源对地短路，验证了上述判断。
参考文献
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