變壓器測溫電路的改進與應用

羅志文

（廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東佛山528000）

0 引言

在變電站無人值班工作中，廠站端自動化系統(tǒng)需將變電站中的信號進行采集測量并送給遠方的監(jiān)控中心進行監(jiān)視，其中變壓器油溫是一個重要的測量數值。在110 kV智慧變等變電站，監(jiān)控中心監(jiān)視到主變油溫在24 h內出現劇烈跳變，多次沖破85℃的報警線，甚至達到131.24℃（運行規(guī)程規(guī)定，105℃需立即降負荷），而實際現場油溫并未超過50℃。

由于廠站端自動化系統(tǒng)對油溫信息采集不準確，造成錯誤的越限信息，對監(jiān)控中心工作造成了嚴重干擾。為了準確反映設備運行狀況，避免產生錯誤信息，必須盡快改善110 kV智慧變等變電站的廠站端自動化系統(tǒng)對油溫信息的采集精度。

本文提出了一種新的變壓器測溫電路饋通端子，通過用精密度好的電阻器替換現有碳膜電阻，可以解決主變溫度采集準確度的問題，準確反映設備運行狀況，避免產生錯誤信息；而且改造成本較低，效果較好，且效率高，系統(tǒng)改動少，影響廠站端自動化系統(tǒng)安全運行的風險低。

1 現狀分析

1.1 技術背景

在變電站的廠站端自動化系統(tǒng)中，溫度變送器將變壓器油溫度的測溫熱電阻信號轉換后，輸出一個與被測溫度成線性關系的4～20 mA的直流信號。該直流信號在帶有采樣電阻RL的饋通端子上形成直流電壓信號，再接到系統(tǒng)測控單元部分，實現溫度信號的采集。如圖1所示，溫度t的變化會引起Rt的變化，經溫度變送器轉換后輸出直流電流I0，在RL上形成U0，接入測控的直流采集模塊。

圖1 變壓器溫度測量原理

現有饋通端子如圖2所示，采用的采樣電阻為碳膜電阻，碳膜電阻通過改變碳膜厚度和長度，可以得到不同的阻值。

110 kV智慧變的廠站端自動化系統(tǒng)采用許繼電氣FCK-801A/2型號裝置。廠家提供的直流采集測量精度為0.5%，精度較低。將廠家提供的測溫電路進行溫度—數字量輸入輸出試驗，發(fā)現與理想溫度—數字量輸入輸出曲線線性相差較大，如圖3所示。該廠家提供的測溫電路輸入輸出曲線特性不合格，需要整改。

圖2 現有測溫電路饋通端子內部結構

圖3 溫度—數字量輸入輸出曲線對比圖（改造前）

1.2 現有技術的缺點

現有的測溫電路饋通端子采用碳膜電阻，通過改變碳膜厚度和長度可以得到不同的阻值，容易制成高阻值的電阻，成本較低，但電性能和穩(wěn)定性較差，隨著碳膜的磨蝕，容易造成電阻值精度下降，影響電力二次測溫回路的采集精度，這就是造成采集線性差的主要原因。

2 技術方案

2.1 改善方案設計及可行性分析

2.1.1 方案一：將主變測控屏柜更換為不同廠家的產品

該廠家提供的測溫電路存在缺陷，更換廠家產品是最直接的方法。但更換主變測控屏柜需安排主變停電，影響了電網的正常運行，而且項目成本高，工期長，需要對整個主變間隔重新驗收，不建議采用。

2.1.2 方案二：對廠家的主變測溫電路進行改造

對主變測溫電路進行改造，可以通過用精密度好的電阻器替換廠家提供的精密度較差的碳膜電阻，解決110 kV智慧站主變溫度采集準確度的問題，成本較低，效果較好，且效率高，系統(tǒng)改動少，影響廠站端自動化系統(tǒng)安全運行的風險小。故本文采用方案二進行改善。

2.2 饋通端子的改進

本文提出了一種新的變壓器測溫電路饋通端子，通過用精密度好的電阻器替換現有碳膜電阻，可以解決主變溫度采集準確度的問題，準確反映設備運行狀況，避免產生錯誤信息。其基本方案為：

（1）提供一種用于變壓器測溫電路的端子，其中包括接線端口、高精密饋通電橋、導軌鎖夾、保護外殼。

（2）如（1）所述的高精密饋通電橋，采用RX70-E型精密線繞電阻器進行電壓采集。

（3）如（1）所述接線端口，通過兩個端子點（連接兩端各一個）進行電勢分配。

（4）如（1）所述導軌鎖夾，用于將電路饋通端子固定在DIN導軌。

（5）如（1）所述保護外殼，用于電路饋通端子間進行隔離。

3 具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本文所述變壓器測溫電路饋通端子改進測溫回路的功效作進一步詳細描述。

如圖4所示，該變壓器測溫電路高精度饋通端子包括：1.饋通電橋；2.RX70-E型精密線繞電阻器；3.回路電纜接線處；4.二導軌鎖夾；5.保護外殼。

圖4 變壓器測溫電路高精度饋通端子

溫度變送器將主變油溫的測溫熱電阻信號轉換后，輸出一個與被測溫度成線性關系的4～20 mA的直流信號，通過3.回路電纜接線處，連接變壓器測溫電路高精度饋通端子。該直流信號流過1.饋通電橋，經過采樣電阻2.RX70-E型精密線繞電阻器形成直流電壓信號，再經過3.回路電纜接線處接到系統(tǒng)測控單元部分，實現溫度信號的采集。

本實用新型的采集精確度為±0.01%，相比碳膜電阻具有絕緣、耐潮性能好，高穩(wěn)定、高可靠、高精度、低溫漂的特點。測溫電路進行溫度—數字量輸入輸出試驗，與理想溫度—數字量輸入輸出曲線線性相差很少。

4 現場改善成效

經過試驗測試后，對110 kV智慧變主變壓器油測溫電路進行改造，并對改造影響進行長期觀察。為了使觀察結論更加科學可信，取改造前2016年夏季110 kV智慧站#1主變油溫24 h變化曲線，與改造后2017年夏季110 kV智慧站#1主變油溫24 h變化曲線進行對比驗證。

如圖5所示，對比后發(fā)現：改造后的油溫變化曲線（110 kV智慧站#1主變油溫1 2017-08-17）相比改造前（110 kV智慧站#1主變油溫1 2016-07-23）更加平滑，溫度劇烈跳變、多次越過溫度報警限值的現象消失，符合生產現場的主變溫度實際，能準確反映設備運行狀況，有利于監(jiān)控中心的監(jiān)控工作，現場改善效果良好。

圖5 110 kV智慧站#1主變油溫24 h變化曲線（改善前后對比）

5 結語

本文所述的主變測溫電路改造，用精密度好的電阻器替換現有饋通端子中精密度較差的碳膜電阻，可以有效改善變壓器溫度采集準確度的問題，成本較低，效果較好，且效率高，系統(tǒng)改動少，影響廠站端自動化系統(tǒng)安全運行的風險小。相比現有測溫回路端子，本文改進后的端子采集的油溫變化曲線更加平滑，溫度劇烈跳變、多次越過溫度報警限值的現象消失，符合生產現場的主變溫度實際，能準確反映設備運行狀況，更利于電網的監(jiān)控工作。

本文的方案對原來的主變測溫回路改動較小，而精密度改進效果優(yōu)秀，無需對主變安排停電，整改周期短，不影響電網的運行；充分利用站內原有的自動化測控裝置，不需要更換廠家，免去立項、招投標、安排停電等工作，項目實施的可行性高，實施后維護方便；實施后，可以將采集準確度由原來的0.5%提高到0.01%，保證對主變油溫的監(jiān)控能正常實現，對變電站油溫采集改善方案的制定有參考意義。