綜自站主變測(cè)溫系統(tǒng)的構(gòu)造原理與設(shè)計(jì)

1 引言

作為電力系統(tǒng)運(yùn)行的主設(shè)備變壓器(簡(jiǎn)稱：主變)是否安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。監(jiān)測(cè)主變溫度是衡量其實(shí)時(shí)工況，安全運(yùn)行的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化變電站(簡(jiǎn)稱：綜自站)無(wú)人值守的重要條件之一。而實(shí)現(xiàn)綜自站無(wú)人值守，其核心問(wèn)題就是綜自信息對(duì)點(diǎn)工作中主變溫度信息異常。因此。在綜自站主變測(cè)溫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究該測(cè)溫系統(tǒng)的異?，F(xiàn)象，并給出相關(guān)解決方案。

2 綜自站主變測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2．1 綜自站主變測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理

綜自站主變測(cè)溫系統(tǒng)是由本體溫包、毛細(xì)管、溫度表、溫度變送器、通道電纜、遠(yuǎn)方溫度測(cè)試儀、信號(hào)采集轉(zhuǎn)換模塊、信息傳輸裝置(遠(yuǎn)動(dòng)機(jī))、通信裝置、光纜、監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)(變電站綜自后臺(tái)機(jī)、集控站集控主機(jī)、調(diào)度集控主機(jī))等組成，如網(wǎng)1所示。該系統(tǒng)采用復(fù)合溫度傳感器技術(shù)的BWY(WTYK)-803、(TH)802AXMT型壓力式溫度指示控制器(簡(jiǎn)稱：溫控器)，能同時(shí)輸出Pt100鉑電阻信號(hào)。針對(duì)實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守，大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)要求溫度表具備O～5 V溫度信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸功能。遠(yuǎn)程測(cè)溫的溫度變送器安裝在溫度表內(nèi)或保護(hù)控制屏后。而有的測(cè)溫系統(tǒng)則將4～20 mA輸出的溫度變送器和24 V DC電源模塊集成在一起安裝于變壓器端子箱。溫度表上傳的電阻信號(hào)經(jīng)溫度變送器，輸出一個(gè)0～5 V的電壓信號(hào)或4～20 mA電流信號(hào)，經(jīng)信號(hào)采集轉(zhuǎn)換模塊采集后計(jì)算，通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)傳輸?shù)胶笈_(tái)機(jī)、集控站、各級(jí)調(diào)度處。從而實(shí)現(xiàn)R-U轉(zhuǎn)換。

2．2 Pt100鉑電阻原理

溫控器采用復(fù)合傳感器技術(shù)，在溫包內(nèi)嵌鉑電阻，其原理接線如圖2所示。引入第三根輸入線R2可有效消除因引入線內(nèi)阻而產(chǎn)生的固有誤差，R1是鉑電阻，R0 為戶外至主控室(或保護(hù)室)電纜芯線內(nèi)阻，其工作原理：由于引用第三根線R2形成等臂電橋，從而消除了R0的影響。因此，只有三根芯線內(nèi)阻R0完全相等時(shí)才能消除內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

2．3 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)介

目前綜自站溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩種：一種是主變溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (DW&ZL)嵌在PST626A型主變高后備保護(hù)內(nèi),另一種是主變溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)嵌在公用屏內(nèi)的CSD12A型數(shù)字式綜合采集裝置內(nèi)，如圖3 所示。其工作原理為：傳感器通過(guò)系統(tǒng)的5 V供電端僅經(jīng)一只3．92 kΩ的電阻連接到Pt100。這種接法通常會(huì)引起嚴(yán)重的非線性問(wèn)題，但由于經(jīng)后級(jí)電路單片機(jī)的軟件進(jìn)行校正，這樣就簡(jiǎn)化傳感器的接入方式。按照Pt100 的參數(shù)。其在0°C～150℃的區(qū)間內(nèi)，電阻值為100～157．33 Ω，按照其串聯(lián)分壓的原理，輸出電壓VOUT=VOC／(Pt100+3．92 kΩ)×Pt100，計(jì)算出其輸出電壓，如表1所示。

3 測(cè)溫系統(tǒng)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象

針對(duì)某供電局，現(xiàn)有運(yùn)行110 kV以上綜自站36座，正在綜自改造的變電站4座，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方測(cè)溫的主變78臺(tái)，其中330 kV變壓器10臺(tái)，110 kV變壓器68臺(tái)。330 kV主變采用2臺(tái)油溫溫度表和1臺(tái)繞組溫度表，110 kV主變采用2臺(tái)油溫溫度表。溫度表需輸出4～20 mA電流或Pt100電阻等信號(hào)，其中有的330 kV變壓器還配有遠(yuǎn)程數(shù)字溫顯儀。綜自站變壓器主變測(cè)溫系統(tǒng)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象：第一類為遠(yuǎn)程數(shù)字溫顯儀(指針式遠(yuǎn)程測(cè)溫表)、綜自后臺(tái)機(jī)顯示的溫度數(shù)值與主變本體溫度計(jì)不一致，后臺(tái)機(jī)顯示的兩個(gè)溫度亦不一致，有的差別較大；第二類為綜自站后臺(tái)機(jī)無(wú)法監(jiān)測(cè)溫度；第三類為集控站或調(diào)度室無(wú)法監(jiān)測(cè)溫度或偏差較大，第四類是曾經(jīng)發(fā)生溫度正常而啟動(dòng)備用冷卻器、溫度越限報(bào)警、“主變冷卻器全停”保護(hù)誤動(dòng)作等現(xiàn)象。

4 測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)異?，F(xiàn)象分析

4．1 第一類異常現(xiàn)象分析

(1)產(chǎn)生接觸電阻從Pt100原理可知，若芯線內(nèi)阻R0不相同，就可能產(chǎn)生誤差。而變電站現(xiàn)場(chǎng)接線，其引入線從溫控表到本體端子箱，又從主變端子箱(有的變電站無(wú))到主控室內(nèi)保護(hù)屏(或綜自公用屏)端子排，從端子排引入數(shù)據(jù)采集裝置，環(huán)節(jié)多，導(dǎo)致接觸電阻不一致，加之運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，緊固螺絲銹蝕，產(chǎn)生更大接觸電阻。

(2)定值整定錯(cuò)誤或系數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤 在實(shí)際調(diào)查中，多次發(fā)現(xiàn)定值整定與實(shí)際不符，存在溫度／電阻曲線的斜率計(jì)算錯(cuò)誤，或選擇熱敏電阻質(zhì)材錯(cuò)誤(銅或鉑)等。

(3)溫包安裝工藝差遠(yuǎn)程測(cè)溫的鉑電阻都安裝在溫包內(nèi)，靠螺紋處安裝。由于未按溫控器安裝丁序、標(biāo)準(zhǔn)要求安裝，導(dǎo)致測(cè)量誤差。

(4)繞組溫度與油溫、兩油溫顯示不一致330 kV大型電力變壓器都配有繞組溫度表，根據(jù)變壓器繞組溫度表的工作原理可知，繞組溫度表的溫包應(yīng)安裝在變壓器油溫較高的部位(如B相套管引出線附近)。實(shí)際情況是大型變壓器兩端油溫存在溫差，這就可能造成變壓器在沒(méi)帶負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)油溫表示值高于繞組溫度示值。

4．2 第二類異?，F(xiàn)象分析

(1)溫度表、溫度變送器和遠(yuǎn)程數(shù)顯儀不匹配每臺(tái)溫度表都配備4～20 mA(或O～5 V)的溫度變送器或遠(yuǎn)程數(shù)顯儀，如果繞組溫度表和油溫表量程統(tǒng)一為0°C～150°C，所有溫度變送器輸出同一個(gè)線性常數(shù)K=0．106 7 mA／°C，更重要的是數(shù)顯儀和溫度變送器通用，反之，如果BWR繞組溫度表的量程為O°C～150°C，溫度變送器輸出16 mA／150°C=0．106 7 mA／°C：而B(niǎo)WR油溫表的量程為O℃～120°C，則溫度變送器輸出16 mA／120°C=0．133 3 mA／°C，此時(shí)BWR與BWY所配套的數(shù)顯儀及溫度變送器無(wú)法通用，這給檢驗(yàn)維護(hù)及安裝調(diào)試人員的交接工作帶來(lái)困難，因此導(dǎo)致測(cè)溫系統(tǒng)的各個(gè)儀表之間的溫度顯值不一致，甚至遠(yuǎn)程數(shù)顯儀和計(jì)算機(jī)根本無(wú)法監(jiān)測(cè)變壓器本體溫度。

(2)整定值錯(cuò)誤或設(shè)置系數(shù)錯(cuò)誤 由于整定值錯(cuò)誤或設(shè)置系數(shù)錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件無(wú)法正常運(yùn)行，從而出現(xiàn)不測(cè)量現(xiàn)象。

(3)鉑電阻損壞或接線錯(cuò)誤 測(cè)量鉑電阻值無(wú)數(shù)據(jù)或超出范圍；引入到室內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的二次線R1、R2、R3相互接反，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)顯示為負(fù)值、0值或最大。

(4)插件損壞統(tǒng)計(jì)實(shí)際異?，F(xiàn)象可知，大多數(shù)是由于溫度插件損壞所致。引入到室內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的二次線R1、R2、R3所帶信號(hào)為弱電，一直接到室外強(qiáng)電開(kāi)關(guān)場(chǎng)，所受電磁場(chǎng)干擾非常大，這是溫度插件損壞的主要原因，經(jīng)檢查是屏蔽層接地不可靠或只有一側(cè)接地。其次，廠家制造的個(gè)別插件質(zhì)量太差。

4．3 第三類異常現(xiàn)象分析

(1)遠(yuǎn)程裝置通信插件損壞或通道中斷目前綜自站遠(yuǎn)程通訊是以以太網(wǎng)為主。實(shí)際工作中由于通訊插件或模擬通道的調(diào)制解調(diào)器損壞，導(dǎo)致通訊中斷。通道網(wǎng)線接觸不良是通道中斷的主要原因，其次還有通信機(jī)房設(shè)備損壞現(xiàn)象發(fā)生。

(2)兩側(cè)綜自信息庫(kù)未設(shè)置溫度信息接收側(cè)的數(shù)據(jù)庫(kù)未設(shè)置的溫度信息。

(3)信號(hào)傳輸有丟幀現(xiàn)象綜自后臺(tái)機(jī)溫度顯示正常而遠(yuǎn)程溫度顯示異常，若其他信息正常，大多是產(chǎn)生丟幀現(xiàn)象。

4．4 第四類異?，F(xiàn)象分析

測(cè)溫系統(tǒng)除了測(cè)溫外，還存在高溫報(bào)警、自動(dòng)投切冷卻器及高溫跳閘，溫度表開(kāi)關(guān)接點(diǎn)或溫度插件的開(kāi)關(guān)接點(diǎn)的正確動(dòng)作率等現(xiàn)象直接影響變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(1)外部原因雷雨天氣強(qiáng)降雨時(shí)，由于溫度表密封圈沒(méi)有密封好或已老化斷裂，加上溫度表上方的透氣孔將會(huì)有輕微進(jìn)水，造成內(nèi)部零件銹蝕，將可能導(dǎo)致觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)振動(dòng)；另外，溫度表內(nèi)進(jìn)水可能造成二次回路直流接地和短路。

(2)二次回路的固有缺陷按《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》主變配有“冷卻器全?！北Ｗo(hù)，在高溫下20 min跳閘，在常溫下60 min跳閘。XX 330 kV變電站站用變發(fā)生故障，1#主變發(fā)生冷卻器失電全停，而主變未達(dá)到高溫報(bào)警下20 min跳閘非電量保護(hù)誤動(dòng)作事故。經(jīng)檢查是南于室內(nèi)的溫度表跳閘觸點(diǎn)誤動(dòng)(溫度表工作電源為交流，在交流電源失去后輸出觸點(diǎn)自動(dòng)閉合)，導(dǎo)致主變非電量保護(hù)動(dòng)作主變跳閘。

5 解決方案

根據(jù)以上分析及對(duì)變壓器測(cè)溫系統(tǒng)的日常檢修維護(hù)實(shí)踐，有針對(duì)地采取以下解決方案：

5．1 管理措施

(1)定值管理測(cè)溫諸多異常現(xiàn)象是因定值整定錯(cuò)誤或參數(shù)未設(shè)置所引起。有的綜自站溫度插件嵌在保護(hù)裝置內(nèi)，有的綜自站溫度插件嵌在公用遠(yuǎn)動(dòng)屏內(nèi)，保護(hù)由修施工區(qū)管理，遠(yuǎn)動(dòng)由調(diào)度所管理，而溫度表由計(jì)量中心管理，定值又是現(xiàn)場(chǎng)自行整定。因此管理存在漏洞，需重新劃分管理范圍，落實(shí)責(zé)任，定值統(tǒng)一核算和整定。

(2)采購(gòu)管理對(duì)新購(gòu)表計(jì)和溫度插件嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，提出技術(shù)要求：新購(gòu)繞組溫度表、油溫表和溫度變送器及遠(yuǎn)程數(shù)顯儀均要求附設(shè)調(diào)零機(jī)構(gòu)；新購(gòu)繞組溫度表、油溫表和溫度變送器及遠(yuǎn)程數(shù)顯儀統(tǒng)一選用0℃～150℃測(cè)量范圍：加強(qiáng)新購(gòu)溫度表的首檢，防止不合格的產(chǎn)品投入使用。溫度插件應(yīng)有調(diào)整功能，以便調(diào)整因外回路引入線內(nèi)阻不一致引起的測(cè)量誤差。

(3)維護(hù)管理所有110 kV及以上變壓器的溫度表必須加裝防雨罩，防止雷雨天氣時(shí)雨水進(jìn)人表內(nèi)；加強(qiáng)對(duì)新投運(yùn)的變壓器非電量保護(hù)的整組驗(yàn)收試驗(yàn)，消除基建施工遺留缺陷；檢查鉑電阻引入線所在控制電纜屏蔽層兩側(cè)應(yīng)可靠接地；周期檢驗(yàn)測(cè)溫系統(tǒng)。

5．2 異常處理

(1)第一類異常處理嚴(yán)格按作業(yè)指導(dǎo)書更換已損壞的溫包，更換安裝溫包：溫包安裝前應(yīng)在安裝孔內(nèi)注滿變壓器油，然后慢慢插人溫包并擰緊M27×2接頭，調(diào)整好溫包的插入深度(盡可能選最大的插入深度)并擰緊螺絲。保證溫包被油完全浸沒(méi)。標(biāo)準(zhǔn)恒溫槽的插人深度不應(yīng)少于150 mm，確?，F(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)溫度表時(shí)溫包有足夠的插人深度。在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的測(cè)溫差異：分段測(cè)量R1、R2、R3之間的阻值，比較接觸電阻突然增大的原因，更換已銹蝕的端子和螺絲，緊固螺絲，減小接觸電阻；或按表1調(diào)整溫度插件的電位器；綜自后臺(tái)機(jī)出現(xiàn)負(fù)值則引入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的R1和R2相互倒換。

(2)第二類異常處理重新核算和整定定值；更換已損壞的溫度插件。

(3)第三類異常處理采用自環(huán)形式檢查分析出現(xiàn)問(wèn)題的具體一側(cè)；更換易損壞的遠(yuǎn)程插件、模擬通道使用的調(diào)制解調(diào)器，以及更新綜自站數(shù)據(jù)庫(kù)；而丟幀現(xiàn)象的處理則采用提高波特率或?qū)⒃瓉?lái)的模擬更換為數(shù)字通道等措施。

(4)第四類異常處理加強(qiáng)管理，將測(cè)溫系統(tǒng)納入考核；變壓器的繞組溫度只用于信號(hào)，本體油溫度保護(hù)一段作用于信號(hào)，二段作用于跳閘，且一段輸出閉鎖二段輸出(即一段溫度的一副輸出接點(diǎn)串接在二段溫度輸出回路中)；更換不合格的表計(jì)。

6 結(jié)束語(yǔ)

在無(wú)人值守變電站改造和建設(shè)中，“四遙”信息對(duì)點(diǎn)工作繁瑣而重要，而主變溫度信息成為阻礙，幾乎每個(gè)綜自站都存在問(wèn)題。通過(guò)上述異常分析并提出相關(guān)解決方案，已解決這一難題，加快變電站改造進(jìn)程，同時(shí)更能準(zhǔn)確反映變壓器實(shí)際運(yùn)行工況，為監(jiān)控站和調(diào)度提供真實(shí)可靠的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行信息。