變壓器用繞組溫度計溫升試驗裝置的安全性分析

何新輝，李煥明，袁思成，許建明，鐘偉洪，歐鳳嫻

（廣東電網有限責任公司清遠供電局，廣東 清遠 511515）

1 試驗背景

變電站內主變繞組溫度表是變壓器頂層油溫使儀表內彈性波紋管產生對應的角位移量，疊加儀表內發熱元件產生的角位移量，從而指示變壓器繞組溫度。發熱元件是通過匹配器及變壓器CT二次側負載情況變化而補償不同的銅油溫差。繞組溫度表作為監視變壓器運行時的線圈繞組溫度的重要設備， 必須保證其良好的熱模擬特性。這就要求對繞組溫度表熱模擬特性要準確測定，目前，班組現有FB系列干式溫度校準爐只能用于繞組溫度表基本示值誤差、示值回差、接點動作誤差、切換差等技術指標的檢測，缺乏熱模擬試驗功能。根據對已有繞組溫度表現場維護經驗，在現場通過提供熱模擬試驗電流的方法，對繞組溫度表溫升特性進行試驗的時候，需要將變壓器繞組CT二次側進行短路，存在變壓器繞組CT二次側可能開路的重大風險，影響供電可靠性。此外，在現場開展熱模擬試驗，需要經工作票組織、工作票啟用、工作許可等組織流程，耗時長。再者，重新購置先進的變壓器用繞組溫控器測試儀費用則偏高。本裝置的目的是為了解決上述存在的問題，旨在提供一種能夠提前對繞組溫度表熱模擬特性進行試驗，能大大縮短作業耗時，能有效降低運維過程的作業風險，同時提高供電可靠性的繞組溫度表銅油溫差模擬試驗裝置。

2 變壓器重要性

變壓器是輸變電系統中的主要設備，而繞組溫度是對其進行檢測的主要參數。繞組溫度對絕緣體材料的溫度和老化有決定性的作用：即繞組溫度超過絕緣可承受的溫度時，會影響變壓器的正常運行工作。對于變壓器而言，溫度每上升6℃，其壽命就降低一半。所以，變壓器繞組溫度的升降情況是備受關注的重點，升溫試驗裝置的安全性影響試驗分析結果和數據的記錄情況。以自研的變壓器用繞組溫度表溫升裝置為試驗對象，如圖1所示，進行試驗分析。

圖1

3 試驗中關鍵性的技術問題

（1）現有測試設備缺乏熱模擬試驗功能。

（2）現場作業風險高。

（3）現場作業耗時長。

（4）重新購置先進測試儀費用則偏高。

具體設計方案及工作原理：

繞組溫度表銅油溫差模擬試驗裝置主要由6個模塊組成。

（1）漏電保護模塊，主要包含微型漏電斷路器等，實現對220V交流輸入電源開斷控制及漏電保護功能。

（2）過載保護模塊，主要包括熱繼電器，起到電流回路過載保護的作用。

（3）升流模塊，主要包含智能調壓器和可調電阻，智能調壓器和可調電阻串聯接在220V交流電源上，構成變壓器繞組CT二次側模擬電流回路，使該回路可以提供0～5A可調電流，起到模擬變壓器滿負荷運行狀態下繞組CT二次側最大負載電流的作用。

（4）24V直流電源輸出模塊，使220V交流電壓經整流裝置輸出24V直流電源，供溫度檢測模塊中變送器工作電源使用。

（5）溫度檢測模塊，由24V直流電源輸出模塊提供電源，主要包含PT100數顯溫度變送器和4～20mA數顯溫度變送器，其中，PT100數顯溫度變送器用于與繞組溫度表的PT100電阻輸出端連接，4～20mA數顯溫度變送器用于與繞組溫度表的4～20mA輸出端連接，實現將繞組溫度表PT100鉑電阻值輸出、4～20mA模擬輸出換算并以數字化形式直觀顯示出對應溫度值。

（6）繞組溫度表檢測模塊，主要包含電流表和用于接入繞組溫度表的繞組溫度表接入。

本套試驗裝置工作原理如下，220V交流輸入電源經智能調壓器和可調電阻構成的升流模塊進行升流后，輸出0～5A可調電流，模擬了變壓器滿負荷運行狀態下繞組CT二次側最大負載電流輸出，提供給繞組溫度表銅油溫差模擬試驗所用，從而確定溫升（即銅油溫差）與電流的對應關系。該裝置同時通過溫度檢測模塊實現了對繞組溫度表的PT100電阻值輸出、4～20mA輸出換算并以數字化形式直觀顯示出對應溫度值，既檢測了繞組溫度表，又為銅油溫差模擬試驗提供了直觀的溫度值對比。該裝置的設計兼顧考慮了電流回路的漏電保護和過載保護問題，使裝置的穩定性和可靠性得到進一步強化。

4 效果分析

（1）便攜式的設計，有效彌補了變電站現場因缺乏相應試驗裝置而無法開展主變繞組溫度表銅油溫差模擬試驗的空白，大大提高了試驗班組開展類似試驗工作的效率。

（2）本套裝置既可用于變電站新安裝的主變繞組溫度表的驗收，亦可用于室內試驗，使用范圍更加靈活。

（3）本套裝置用于室內試驗或者對變電站新安裝的主變繞組溫度表開展驗收時，能夠提前對繞組溫度表熱模擬特性進行試驗，試驗結果正常的繞組溫度表才允許安裝到變電站變壓器上運行，避免了事后發現隱患才來開展銅油溫差試驗，有效降低了運維過程的作業風險，提高了供電可靠性。

（4）因室內試驗避免了運維過程消除設備缺陷時要開工作票等工作流程，大大縮短了作業耗時間。

（5）降低因重新購置新設備增加的成本費用。

5 結語

變壓器的使用壽命取決于它的繞組溫度，繞組溫度對絕緣材料的溫度和老化起著決定性的作用。變壓器繞組溫度計是為了能夠測量大型變壓器的繞組溫度而專門設計的，可實現遠程的測量。本次試驗所用的自研式變壓器用繞組溫度表銅油溫差模擬試驗裝置其體積有大幅的減小，便于工作人員操作和攜帶，其安全性在試驗中得到體現，降低了日常作業時的作業風險，本次試驗的目的在于提供一種能夠提前對繞組溫度表熱模擬特性進行試驗，提供供電可靠性的繞組溫度表銅油溫差試驗裝置。