变压器绕组温度计的原理及其应用.pdf

第 3 0卷 第 1 0期 2 0 0 8年 1 0月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V0 1 3 0 No 1 0 OC t 2 00 8 变压器 绕组温度计 的原理及 其应 用 Pr i n c i p l e a n d a p p l i c a t i o n o f t h e r mo me t e r f o r t r a n s f o r me r wi n d i n g 陈培伟 ， 陈涛 CHEN Pe i we i ，CHEN T a o ( 杭州华 电半 山发 电有 限公 司 ， 浙江 杭州3 1 0 0 1 5 ) ( H u a d i a n H a n g z h o u B a n s h a n P o w e r G e n e r a t i o n C o r p o r a t i o n L i m i t e d ， H a n g z h o u 3 1 0 0 1 5 ， C h i n a ) 1绕组温度计工作原理 1 1 常用的绕组温度在线测量方法 目前 ， 变压器绕组温度的在线测量方法概括起 来可分为直接测量法 、 间接计算法 和热模拟测量法 3种 。 直接测量法。该方法一般在制造过程中埋设测 温元件 ， 埋设 点越多测量越 准确 ， 但 维护技术很 复 杂 ， 价格也很昂贵。 间接计算法。基于负载导则热点计算公式的间 接计算法具有足够的精确度 ， 因此 ， 把这种方法用于 变压器绕组热点温度测量是 目前一种经济 、 简便 、 实 用性强的绕组热点测温方式。它是根据假设 的变压 器热模型， 结合各国实用经验、 国际电工委员会的 I E C 3 5 4 1 9 9 1 油浸式电力变压器负载导则 和我国 制订的 G B T 1 5 1 6 4 9 4 油浸式电力变压 器负载 收稿 日期 ： 2 0 0 8 0 80 4 导则 标准导 出的热点温 升计 算公式 ， 这是变 压器 绕组热点估算的经典方法 ， 具有一定的精度 ， 是一种 实用有效 的测量方法 。 热模拟测量法 。由于安装在变压器上的测温设 备经过一段时问运行后精度降低 ， 测量误差增大 ， 存 在隐患 ， 法国已在电网中停止使用这种测温仪 。 1 2 变压器绕组温度计的热模拟测量法原理 变压器绕组的发热是由变压器的负载损耗产生 的。由负载损耗 P= ， 2 R公式可知 ， 绕组 的发热是和 变压器电流的平方成正 比的。由于变压器绕组是浸 在绝缘油中 ， 因此 ， 绕组温度表是在 1 个油温表 的基 础上 ， 配备 1台电流匹配器和 1个电热元件 ， 其原理 如图 1所示 ， 外观如图 2所示 。温度表传感器 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 ， 绕组不发热 ， 故 温度表读数 为变压器油 的温 度 。当变压器带上 负荷后 ， 电流互感器输出与负荷 成正比的电流， 经 电流匹配器调整后流经嵌装在波 纹管 内的电热元件 ， 使 电热元件发热 。 电热元件所 一一一 一一一一一 一 一一一 一 一一一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 呲 一 一 一 一 一 一 一 第 1 0期 陈培伟 ， 等： 变压器绕组温度计的原理及其应用 1 5 产生的热量 ， 使弹性元件 的位移量增大。由于弹性 元件的位移量是 由变压器顶层油温和变压器负荷电 流决定的， 因此 ， 在设计绕组温度表时 ， 考虑了流经 电热元件 的电流 ( 匹配器的二次 电流) 所产生 的温 度指示增量 ， 它近似等于变压器被测绕组对油的温 升。这样 ， 绕组温度表指示的温度是变压器顶层油 温与绕组对油的温升之 和， 它反 映了被测变压器绕 组的最热部分温度 。 厂 电 变压器本体 电位器w 电阻 电热元件 图 1 热模拟法测量原理图 一 包 图 2绕 组 温 度 计 外 观 温度计座 ( 即油孔 ) 呈筒形焊接在变压器油箱 顶部 ， 与变压器油系统是隔离的， 但导热。使用时先 在温度计座内注满感温油再插入温包 ， 然后取 出温 包 ， 抽吸少量感 温油后 ( 确保温包全杆长 的 9 5 能 浸在油中即可 ) 再放 回温包并将螺纹 固定。其 目的 是使温度计座 内的感温油有膨胀空间并保证温度计 座的热传导良好 ， 确保测温准确。 另外 ， 电流匹配器是一种电流变换装置 ， 它的作 用是为绕组温度计提供电源。电流匹配器 电气原理 是 由电流互感器输入电流 ， 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。电流 匹配器可进行粗调( 调整线端 K， 即变比) 和微调 ( 调整电位器 w， 即与电热元件的分流比) 。在整套 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 ， 实物如图 3所示 。 图 3 绕组温度计实物 内部照片 2 使用绕组温度计 的注意事项 从 图 1可以看 出， 在绕组温度计 中微调 电位器 W存在接触不 良的隐患。因为此微调 电位器 W 在 绕组温度计 电路 中起加热元件 的分流器作用 ， 当被 保护的变压器额定桐油温升较小时， ， 就小 ， 微调电 位器 W 的分流量就大 ， 则微调 电位器 W 的动触点 更容易产生接触不 良。为避免上述情况发 生， 在使 用绕组温度计时应注意以下事项 ： ( 1 ) 微调 电位器 w 在温度计生产 组装时要确 保 3只脚都焊 接上 。万 一微调 电位器 W 的动触点 开路时， 2只固定脚形成的固定电阻还有分流作用 ， 以减缓动触点开路的影响 ； ( 2 ) 在微调电位器 w 旁并联 1 个可投撤的固定 电阻( R ， K ) ， 在微调电位器 w 前串联 1个 固定 电 阻( R ) ( 如图 4所示 ) ， 以减少微调 电位器 w 的调 节量 ， 减缓动触点开路的影响； 图 4 增加 可投撤分流 电阻电路示意 图 ( 3 ) 修改原跨线 的整定 规则 ， 必要 时增加 电流 匹配器 C T的挡位。 目的是减少微调电位器 w 的分 流量 。 绕组温度计在额定工况下 ， 要求 ， 应在 1 5 2 0A。若主变压器 C T二次输 出额定 电流 ， 在此 区间的话 ， 则不必通过变流器 而直接将 C T输出接 到变送器接线柱的 1 和 1 4 线端； 若不在此区间， 则 应按表 1和表 2进行升流或降流。 绕组温度计原考虑的出发点是在一般情况下 ( 绕 组 温 度计 工 作 电流 ， 即加 热 电流 ) 约 为， 的 2 3 ， 而当某些变压器 的， 仅为 的( 下转第2 1页) _ 一 第 1 0期 曹琪琳 ， 等 ： 电力市场无功优化分析 2 1 ( 2 ) 重载情况下维持系统 电压稳定 。当电力系 统处于重载情况下 ， 传输的有功功率和功角较大 ， 电 力系统接近临界 电压稳定状态 ， 因此 ， 电力系统的电 压稳定 问题一般发生在重载情况下 。当线路有功功 率传输值很高时， 即使送端发 出较大无功功率 ， 受端 也需要 向电网注入较大无 功功率， 所 以很难进行无 功功率传输。而且， 一般负荷为滞后功率因数( 即 吸收电网无功功率 ) ， 为了维持系统 的稳定性 ， 只有 在重载负荷节点处补偿容性无功功率 ， 向电网注入 无功 ， 以获得超前的功率因数。 ( 3 ) 降低线路的有功和无功损耗 。 ( 4 ) 减小 由于甩 负荷引起 的线路短 时过 电压。 线路 出现的短时过电压在很大程度上取决于无功功 率传输的大小 ， 减小无功功率传输 可以减小 由于甩 负荷引起 的线路短时过 电压 。 ( 5 ) 提高输电线的传输能力。线路的传输能力 除了与电压有关还与线路的感抗有关 。提高输 电电 压以增大输电线路 的传输能力是过去 1 0 0年的基本 思路与实践 。 随着科技 的发展 ， 人们 的思路开始转 换， 其中一种思路就是减小线路感抗 ， 减小线路感 抗 的有效办法就是在线路 中点处串接人 电容器。 3 结论 综合 以上分析可 以清楚地 了解到， 无 功补偿与 无功优化对维持 电力系统安全 、 经济 、 稳定运行是十 分必要 的。 参考文献 ： 1 曾鸣 电力市场理论及其应用 M 北京 ： 中国电力出版 社 ， 1 9 9 8 2 C A R S O N WT A Y L O RP o w e r S y s t e m V o l t a g e S t a b i l i t y M N e w Y o r k ： Mc G r a w H i l l C o m p a n i e s I n c ，1 9 9 4 ( 编辑 ： 刘芳) 作者简介 ： 曹琪琳 ( 1 9 8 2 一 ) ， 女 ， 云南陆 良人 ， 云南 电网公 司曲靖供 电局 助 理工程师 ， 从事电网调度方 面的工作 。 胡卫华( 1 9 7 9 一 ) ， 男 ， 云南富源人 ， 云南电 网公 司曲靖 供 电局 助 理工程师 ， 从事电厂施工 、 设计 方面的工作 。 。 ( c： 0， ：0 0 ： ： ( 上接 第 1 5页) 表 1 降流跨线整定表 ( 输入 电流 。 = 2 0 5 0A) 表 2 升流跨线整定表 ( 输入 电流 ， 。 = 0 51 5 A) 1 3时， 其他的2 3要靠微调电位器 w来分流 ， 势必 容易造成微调电位器 w 的故障。 因此 ， 建议对跨线的整定规则要灵活， 在保证微 调电位器 w 能调整 ， 到整定值并 留一定调节余量 的前提下 ， 电流匹配器 C T的输出电流 ， 越小越好 。 3 结束语 变压器的使用寿命取决于它的绕组温度 ， 故提高 变压器温度监测的准确性是十分必要的， 特别是应用 于绕组温度高保护出口跳闸的变压器 ， 更显重要。 采用“ 热模拟测量法” 的绕组温度计存在“ 电流 匹配器部分” 的故障可能 ， 它已经对 变压器的正常 运行构成了一个的事故隐患 ， 故绕组温度计生产单 位应进一步完善产品性能 ， 提高产品的可靠性 ； 应用 单位在安装时跨线的整定规则要灵活。 参考文献 ： 1 G B T 1 5 1 6 4 -9 4 ， 油浸式电力变压器负载导则 S 2 应勇， 刘富家 变压器绕组热点温度在线测量方法的研 究 J 东北电力技术 ， 2 0 0 2 ， 2 3 ( 9