《油浸式變壓器測溫裝置現(xiàn)場校準(zhǔn)規(guī)范》規(guī)程解讀

田 宇

(成都電業(yè)局修試所，四川成都 610000)

1 問題的提出

(1)DL/T 572－2010《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》中明確規(guī)定:變壓器投運(yùn)后，現(xiàn)場溫度計(jì)指示的溫度、控制室溫度顯示裝置、監(jiān)控系統(tǒng)的溫度三者基本保持一致，誤差一般不超過5℃。

(2)基于就地安裝的壓力式溫控器與遠(yuǎn)方溫度顯示裝置(監(jiān)控測溫系統(tǒng))是兩個(gè)獨(dú)立的檢測系統(tǒng)，分別按照J(rèn)JG 310《壓力式溫度計(jì)檢定規(guī)程》(以下簡稱規(guī)程)和JJF 1183《溫度變送器校準(zhǔn)規(guī)范》檢測，兩臺檢測合格裝置，亦可能存在3℃ ～4℃的系統(tǒng)誤差。兩套裝置在工作原理、使用環(huán)境、元件受環(huán)境溫度影響的附加誤差各不相同，更使得兩表一致性問題突出，往往超標(biāo)。

(3)現(xiàn)場溫控裝置實(shí)際工作范圍，正常運(yùn)行條件下，幾乎沒有可能工作在指示器刻度的上限(終點(diǎn))和下限(起始點(diǎn))刻度點(diǎn)位置。

為此，催生了實(shí)驗(yàn)室(按規(guī)程)首檢合格后現(xiàn)場安裝運(yùn)行的溫控裝置在工作范圍內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場再校準(zhǔn)的技術(shù)要求，并出臺了Q/GDW 440－2010《油浸式變壓器測溫裝置現(xiàn)場校準(zhǔn)規(guī)范》(以下簡稱規(guī)范)。

2 關(guān)于現(xiàn)場校準(zhǔn)

2.1 校準(zhǔn)點(diǎn)的選擇

參照油浸式變壓器A級絕緣耐溫上限為105℃的技術(shù)參數(shù)，同時(shí)力求避開刻度上、下限，原則上在工作溫度范圍內(nèi)取三點(diǎn)。中心刻度一般取工作溫度范圍的中值點(diǎn)，再增加中心點(diǎn)上下對應(yīng)兩點(diǎn)作為現(xiàn)場校準(zhǔn)點(diǎn)(詳見《規(guī)范》中表4)。

2.2 現(xiàn)場校準(zhǔn)的主從關(guān)系

“指針溫度計(jì)可用于就地示值讀取，溫度控制和非電量保護(hù)，其遠(yuǎn)方顯示裝置僅用于對指針示值的遠(yuǎn)方讀數(shù)”?！兑?guī)范》準(zhǔn)確地點(diǎn)明了兩者關(guān)系和位置。兩者就是主從關(guān)系，遠(yuǎn)方顯示的地位就是就地示值的“跟隨器”，充當(dāng)就是就地溫控器的遠(yuǎn)方讀數(shù)器而已。為此，在指針表、變送(顯示)器、監(jiān)控系統(tǒng)中交流采樣測量裝置(測溫直流通道)、后臺機(jī)溫度數(shù)據(jù)標(biāo)度系數(shù)的聯(lián)合調(diào)試中，關(guān)鍵是先校準(zhǔn)指針表的校準(zhǔn)點(diǎn)，再調(diào)試遠(yuǎn)方測溫系統(tǒng)與指針表示值的一致性。

2.3 兩表偏差應(yīng)不大于±0.5℃的校準(zhǔn)難關(guān)

(1)精準(zhǔn)讀數(shù)與分辨率

一般指針表最小刻度間隔為2℃，倘要滿足≦0.5℃指標(biāo)，勢必要求精準(zhǔn)細(xì)分到1/4最小間隔以下，而人工讀數(shù)分度、視差、觀察條件的局限都將影響示值讀數(shù)的準(zhǔn)確性。

(2)非線性影響

溫度變送器、指針式表計(jì)、監(jiān)控系統(tǒng)測量環(huán)節(jié)，在不同的三點(diǎn)溫度刻度上，均存在一定的非線性因素。若遠(yuǎn)方測溫系統(tǒng)系Pt100經(jīng)溫度變送器至交流采樣測量裝置，首先Pt100的Pt－t曲線自身就呈現(xiàn)上凸特性的非線性特征，變送器、交流采樣(模擬)直流通道也存在一定程度的非線性放大問題。

(3)多數(shù)早已投運(yùn)的遠(yuǎn)方測溫系統(tǒng)都進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造還不太現(xiàn)實(shí)，倘能在如下環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，還是比較有可操作性的。分別利用變送器、交流采樣測控裝置的零點(diǎn)和滿度調(diào)整，還可利用監(jiān)控系統(tǒng)后臺機(jī)的測溫YC點(diǎn)標(biāo)度系數(shù)和偏移值修正的“組合奏”來滿足三點(diǎn)校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度要求。

(4)關(guān)于高度差造成的靜態(tài)柱的影響

《規(guī)程》規(guī)定:“檢定時(shí)，表頭和溫包之高度差應(yīng)不大于1 m”。實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)時(shí)，通常是表頭高于溫包近1 m左右，而實(shí)際現(xiàn)場安裝運(yùn)行條件，大多是溫包高于表頭2～4 m，其溫包內(nèi)的液體介質(zhì)將產(chǎn)生靜態(tài)柱差，若現(xiàn)場檢驗(yàn)(校準(zhǔn))時(shí)，圖方便將恒溫槽置于地面，傳感器溫包取下后放入溫槽，此時(shí)靜態(tài)柱差將出現(xiàn)最大值(校準(zhǔn)位置與運(yùn)行位置完全相反，其影響量出現(xiàn)最大差值)。欲滿足調(diào)合“兩表差”要求，這一個(gè)環(huán)節(jié)亦是不能忽略的。

3 校準(zhǔn)后的兩表偏差

《規(guī)范》要求“校準(zhǔn)后的指針溫度計(jì)，在校準(zhǔn)點(diǎn)兩表偏差應(yīng)不大于±0.5℃”。據(jù)引用國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一致規(guī)定，準(zhǔn)確度1.5級、測量范圍160℃的溫度計(jì)在環(huán)境溫度變化±40℃時(shí)，最大允許誤差為 ±3.2℃。重復(fù)性誤差不超過 ±1.2℃。(重復(fù)性誤差指，從同一方向?qū)ν惠斎胫颠M(jìn)行(至少三次)的多次連續(xù)測量所獲得的隨機(jī)誤差，它是壓力式溫度計(jì)不可克服的最小誤差)。即使檢定合格的溫度計(jì)其上述兩項(xiàng)誤差相加后與遠(yuǎn)方測溫系統(tǒng)的“兩表偏差”故有的最大偏差可達(dá)4.4℃，而DC/T 572《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》規(guī)定本體和遠(yuǎn)方測溫系統(tǒng)示值限值為±5℃，所以，在扣除兩套(不同工作原理)測溫系統(tǒng)固有的系統(tǒng)誤差4.4℃后，僅乘0.6℃空間。為此，提出了現(xiàn)場校準(zhǔn)后，兩表偏差不應(yīng)大于±0.5℃的指標(biāo)?？煞窭斫鉃?，這個(gè)不超過±0.5℃的兩表偏差，是針對現(xiàn)場校準(zhǔn)時(shí)的調(diào)試準(zhǔn)確度要求，而運(yùn)行中的隨機(jī)溫度檢查(因其影響量甚多)還是應(yīng)按《變壓器運(yùn)規(guī)》的不超過±5℃為準(zhǔn)。

4 關(guān)于環(huán)境溫度變化量影響

基于環(huán)境溫度變化影響量的質(zhì)量保證，應(yīng)屬于制造廠家設(shè)計(jì)、選材、生產(chǎn)環(huán)節(jié)質(zhì)量控制及特性試驗(yàn)項(xiàng)目，運(yùn)用中的現(xiàn)場幾乎是不可能改變其結(jié)構(gòu)性特征，所以在《規(guī)范》中并未將其列入校準(zhǔn)項(xiàng)目。

通過《規(guī)范》編寫專家組組織對當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)采用的國內(nèi)外油浸溫控器主要型號進(jìn)行的較細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母郊訙厣?xiàng)目及影響量(附加誤差)測試，為今后選型、技術(shù)改造、校準(zhǔn)提供了重要的參考數(shù)據(jù)。

另外有一個(gè)設(shè)想，之所以現(xiàn)有表內(nèi)(溫度補(bǔ)償用波紋管、波登管)不能完全補(bǔ)償環(huán)境溫度影響，其毛細(xì)管長度差異，溫包毛細(xì)管處戶外環(huán)境與補(bǔ)償用毛細(xì)管處于表內(nèi)環(huán)境等溫度環(huán)境條件差異而造成附加誤差較大。倘若從溫包處開始設(shè)計(jì)為雙毛細(xì)管相似于補(bǔ)償用毛細(xì)管延伸(補(bǔ)償用毛細(xì)管另一側(cè)不焊入溫包內(nèi))，使壓力式溫控器主轉(zhuǎn)矩傳導(dǎo)毛細(xì)管與補(bǔ)償用毛細(xì)管的長度、工作環(huán)境條件(即受環(huán)境溫度影響的外在條件)完全相同，則補(bǔ)償將更加徹底，環(huán)境溫度(即使溫度毛細(xì)管處于變壓器頂部行線槽內(nèi))帶來的附加溫升誤差將成數(shù)量級減小。

5 接點(diǎn)動(dòng)作誤差

《規(guī)范》要求“指針式溫度計(jì)的上行程接點(diǎn)動(dòng)作誤差應(yīng)不超過±2.4℃”。顯然是按準(zhǔn)確度1.5級、測量范圍160℃表計(jì)來考慮的。此處有以下三點(diǎn)值得注意。

表1 主要采用廠家型號基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

(1)《規(guī)程》接點(diǎn)設(shè)定誤差規(guī)定應(yīng)不超過±3.6℃，而《規(guī)范》要求之差限值±2.4℃，即此規(guī)程要求更嚴(yán)，將出現(xiàn)首檢按《規(guī)程》“接點(diǎn)動(dòng)作誤差”合格而運(yùn)行后現(xiàn)場按《規(guī)范》校準(zhǔn)時(shí)，相同數(shù)值都被判超標(biāo)不合格的狀況。

(2)《規(guī)程》中“接點(diǎn)設(shè)定點(diǎn)誤差”，系指上切換值和下切換值的平均值(即切換中值)與接點(diǎn)設(shè)定值的差值?！兑?guī)范》中“接點(diǎn)動(dòng)作誤差”系指接點(diǎn)上行程動(dòng)作值與溫度計(jì)接點(diǎn)設(shè)定值之間的差值，兩者之間有較大的實(shí)質(zhì)區(qū)別，從運(yùn)用角度，顯然《規(guī)范》考核接點(diǎn)上行程瞬間示值比《規(guī)程》中取上、下行程動(dòng)作平均值更貼近接點(diǎn)輸出實(shí)取上行程動(dòng)作值的實(shí)際運(yùn)行情況(運(yùn)用于油泵，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后降溫后返回者除外)。

(3)為避開微動(dòng)開關(guān)接點(diǎn)在動(dòng)作點(diǎn)附近出現(xiàn)反復(fù)彈跳，國內(nèi)外一廠家專門設(shè)計(jì)了“寬范圍”接點(diǎn)切換差表計(jì)，詳見下表1。

如AKM廠表，接點(diǎn)切換差10℃ ～14℃，在實(shí)際運(yùn)用中，拉開距離的接點(diǎn)切換差完全避開了溫度在動(dòng)作值附近繞動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的接點(diǎn)彈跳(即頻繁地出現(xiàn)啟動(dòng)、停運(yùn)狀態(tài))，同時(shí)，因其寬范圍的切換差性能，使同一組接點(diǎn)的下切換動(dòng)作值又充當(dāng)了風(fēng)扇和油泵啟動(dòng)后，變壓器運(yùn)行溫度下降時(shí)需要的停機(jī)返回功能角色。此處還可節(jié)省兩組“返回”接點(diǎn)。顯然，與《規(guī)程》“切換差”越小越好的指標(biāo)是背向的(但確又是非常實(shí)用的)。為此，在評判上還是不要一刀切為好，本身就是特殊功能者，理應(yīng)按出廠技術(shù)指標(biāo)為準(zhǔn)。

6 關(guān)于接點(diǎn)功率

《規(guī)范》明確提出了“接點(diǎn)功率(阻性)負(fù)載不小于AC250 V/10 A”要求。從接受動(dòng)作后，普遍要帶一個(gè)中間繼電器負(fù)載，返回后線圈還有反電勢沖擊，對接點(diǎn)容量有一定要求是很到位的。遺憾的是除AKM等少數(shù)廠家選用微動(dòng)開關(guān)滿足要求外，多數(shù)廠家均≤5 A，而不滿足不小于10 A的《規(guī)范》要求。

7 關(guān)于跳閘輸出用一段閉鎖二段

按國網(wǎng)公司【2004】生產(chǎn)營(104號)《變壓器溫度保護(hù)指導(dǎo)意見》“油浸式變壓器的本體油溫度保護(hù)一段作用于信號，二段作用于跳閘，用一段輸出閉鎖二段輸出”。即用頂層油溫85℃溫高報(bào)警閉鎖115℃油溫過高跳閘。在原設(shè)計(jì)和技術(shù)改造中，普遍采用同一表內(nèi)兩組接點(diǎn)串聯(lián)完成一段閉鎖二段功能，基于同一表內(nèi)兩組接點(diǎn)在接近動(dòng)作值時(shí)，其兩組微動(dòng)開關(guān)也相繼進(jìn)入行程接近動(dòng)作導(dǎo)通臨界距離(即離動(dòng)作行程距離很靠近)，倘表計(jì)受外力、振動(dòng)因素作用下，極易出現(xiàn)誤動(dòng)，從而起不到閉鎖，增加可靠性的初衷?！兑?guī)范》附錄F中明確提出用兩側(cè)不同溫度計(jì)接點(diǎn)串聯(lián)(完成閉鎖)，此舉是十分必要的和符合現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)際的，可增加可變溫度保護(hù)動(dòng)作的可靠性，減少誤動(dòng)發(fā)生。與貫徹四川省公司135號文時(shí)，提出的改進(jìn)閉鎖措施也是完全相同的。

8 關(guān)于繞組溫控器檢定時(shí)基礎(chǔ)油溫的選定

《規(guī)范》附錄D，繞組溫控器熱模擬試驗(yàn)時(shí)，選擇基礎(chǔ)油溫為80℃，認(rèn)為是較合理的，因在基于油浸式變壓器A級絕緣耐溫上限105℃極限下，實(shí)際選擇基礎(chǔ)溫度越高則附加溫差越低，得到的熱模擬試驗(yàn)結(jié)果將更真實(shí)。

9 關(guān)于校準(zhǔn)周期

《規(guī)范》要求結(jié)合Q/GDW 168－2008《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》開展溫控器現(xiàn)場校準(zhǔn)工作，168號規(guī)程中要求對測溫裝置3年檢查一次，每6年校驗(yàn)一次。即《規(guī)范》中校準(zhǔn)周期一般不超過6年時(shí)限。在實(shí)際執(zhí)行中，可參照3年進(jìn)行一次接點(diǎn)、整體傳動(dòng)、本體、遠(yuǎn)方數(shù)值核對(并記錄)，6年進(jìn)行一次現(xiàn)場再校準(zhǔn)試驗(yàn)。這樣，既可減少不必要的頻繁折騰，又保證準(zhǔn)確、可靠性。

10 結(jié)語

變壓器投運(yùn)后安裝的監(jiān)控測溫系統(tǒng)在工作原理、使用環(huán)境、元件受環(huán)境溫度影響下，往往附加誤差超標(biāo)?，F(xiàn)場校準(zhǔn)方法的正確運(yùn)用不僅能使測溫裝置準(zhǔn)確反映變壓器運(yùn)行狀態(tài)的真實(shí)溫度，而且更能安全可靠地保障變壓器正常運(yùn)行，校準(zhǔn)規(guī)范既為現(xiàn)場檢驗(yàn)(校準(zhǔn))工作的開展提供了更為科學(xué)的依據(jù)和更人性化的準(zhǔn)繩，同時(shí)亦兼顧了測溫裝置現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行中的諸多實(shí)際問題，適用性強(qiáng)。在當(dāng)前電網(wǎng)不斷擴(kuò)容的背景下，變壓器溫度監(jiān)測更是提到了前所未有的高度，測溫裝置的重要性更是不言而喻。前面就油浸式變壓器測溫裝置現(xiàn)場校準(zhǔn)規(guī)范以及方式進(jìn)行了討論，對降低變壓器測溫裝置誤差以及如何提高儀表測試精確度有一定指導(dǎo)意義。

［1］JJG 310－2002，壓力式溫度計(jì)［S］.

［2］Q/GDW 168－2008，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［3］DL/T 572－2010，電力變壓器運(yùn)行規(guī)程［S］.

［4］變壓器用溫控器說明書(R).

［5］國網(wǎng)公司，(2004)生產(chǎn)營(104號)變壓器溫度保護(hù)指導(dǎo)意見(R).