油浸變壓器繞組溫控器異常的檢查與處理

內(nèi)蒙古華電蒙東能源有限公司 李強(qiáng)強(qiáng) 王德海 大唐四川物資有限公司 李貴強(qiáng)

電力變壓器如果長期運(yùn)行在過熱狀態(tài)下則可導(dǎo)致繞組絕緣老化加快、使用壽命和安全系數(shù)降低，甚至導(dǎo)致惡性電力事故的發(fā)生。日常溫度監(jiān)測可對油浸式大型電力變壓器安全運(yùn)行起到保障作用，變壓器溫控器正常與否關(guān)系到變壓器正常運(yùn)行的監(jiān)控成效[1]，正確檢查、檢修、校驗(yàn)油浸變壓器繞組溫控器的重要性顯而易見。

1 設(shè)備概述及繞組溫控器工作原理

根據(jù)某風(fēng)電場現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)反饋，220kV 油浸1#主變的繞組溫度和油面溫度基本持平，歷次查評專家均對此問題提出整改意見，但問題一直未能解決，變壓器的繞組溫度顯示不準(zhǔn)確也使運(yùn)行人員對變壓器的運(yùn)行狀態(tài)造成誤判斷。本文結(jié)合日常檢修預(yù)試工作對變壓器繞組溫度與油溫一致的問題進(jìn)行分析并提出解決措施。繞組溫控器為國產(chǎn)BWR-04A 型，測量精度±3℃，匹配相應(yīng)變流器；專用CT 安裝在變壓器高壓側(cè)C 相，為LR-220型套管型電流互感器，電流比400/5A，額定二次負(fù)荷20VA，準(zhǔn)確級為0.5測量級線圈。

變壓器繞組溫控器是根據(jù)油浸式變壓器的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)而特殊設(shè)計(jì)和制造的專門測量變壓器繞組溫升的測量裝置[2]，由油面溫控器、熱模擬裝置和溫度變送器三部分組成，基于變壓器繞組發(fā)熱是由于變壓器負(fù)載損耗產(chǎn)生，而負(fù)載損耗與變壓器電流平方成正比的機(jī)理研發(fā)[3]，采用熱模擬方法間接測量變壓器繞組熱點(diǎn)溫度的專用儀表。其工作原理，是插入變壓器油箱頂層專用套管里的溫包感受油溫的變化，其內(nèi)部的感溫介質(zhì)因溫度發(fā)生體積變化，通過銅質(zhì)毛細(xì)管將體積的變化傳遞至溫控器內(nèi)的彈性波紋管產(chǎn)生對應(yīng)的位移量，這個位移量可以理解為變壓器頂層油溫T2；溫控器專用電流互感器取出與負(fù)荷成正比的電流，經(jīng)變流器調(diào)整后，輸入到繞組溫控器彈性元件內(nèi)的電熱元件，電熱元件產(chǎn)生的熱量使感溫介質(zhì)體積產(chǎn)生一個附加變化，進(jìn)而使彈性元件產(chǎn)生一個附加位移量，這個附加位移量可以理解為變壓器繞組對油溫差ΔT，從而產(chǎn)生一個比油溫高一個溫差的溫度指示值，這個指示值就是變壓器的繞組溫度T1，即T1=T2+ΔT。

圖1 油浸變壓器某型號繞組溫控器工作原理圖

2 故障分析與排查

根據(jù)繞組溫控器工作原理可知，當(dāng)變壓器負(fù)荷為零，繞組中無電流通過、繞組不發(fā)熱、ΔT趨近于零，變壓器的繞組溫度T1近似等于變壓器頂層油溫T2(T1≈T2)；風(fēng)電行業(yè)中正常運(yùn)行的變壓器負(fù)荷為零只是一個臨界點(diǎn)，絕大多數(shù)工況負(fù)荷不為零，可認(rèn)為繞組中始終有電流通過，繞組發(fā)熱、ΔT大于零，變壓器的繞組溫度T1大于變壓器頂層油溫T2（T1＞T2），而溫差與負(fù)載電流成正比。如變壓器的繞組溫度T1常年近似等于變壓器頂層油溫T2，說明加熱元件沒有起到作用，附加位移量未被有效疊加，繞組溫控器失去了專門測量變壓器繞組溫升的作用。

導(dǎo)致繞組溫度出現(xiàn)異常的主要原因存在兩個方面，分別是電流互感器二次輸入電流Ip 和變流器加熱調(diào)節(jié)電阻R。檢修人員先檢查繞組溫控器匹配的CT 二次輸入電流是否正確，通過現(xiàn)場檢查與測試，回路接線正確、輸入電流符合負(fù)載實(shí)際電流，進(jìn)而排除了二次CT 輸入電流對加熱元件的影響；進(jìn)一步核查加熱調(diào)節(jié)電阻R 的影響，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)正常運(yùn)行的繞組溫控器調(diào)節(jié)電阻調(diào)校不準(zhǔn)確。

圖2 油浸變壓器某型號繞組溫控器的變流器校驗(yàn)原理圖

3 校準(zhǔn)、安裝及運(yùn)檢注意事項(xiàng)

3.1 校準(zhǔn)

繞組溫控器的拆卸應(yīng)用呆扳手，要輕拿輕放。繞組溫控器的溫包必須全部浸入恒溫校準(zhǔn)油槽內(nèi)，表頭必須垂直安裝，數(shù)顯溫控儀與繞組溫控器連接以便同步對其遠(yuǎn)方顯示進(jìn)行校準(zhǔn)。連接好試驗(yàn)線路，將恒溫槽溫度設(shè)定在60℃，溫度達(dá)標(biāo)后等待10min，示值穩(wěn)定進(jìn)行讀數(shù)，此數(shù)為變壓器頂層油溫，進(jìn)而判斷溫控器溫包是否正常。根據(jù)變壓器出廠資料查閱變壓器溫控器專用CT 的額定二次電流，溫控器的變流器根據(jù)專用CT 的額定二次電流(1A、2A、3A、5A)不同，檢查現(xiàn)場變流器接線類型是否正確。根據(jù)變壓器本體銘牌查閱變壓器高壓側(cè)的額定電流IN，依據(jù)公式Ip=IN/CT 變比計(jì)算電流互感器的輸出電流Ip。

查閱變壓器的使用說明書得出變壓器繞組對油溫差ΔT，再根據(jù)繞組溫控器電熱元件溫升特性曲線查出ΔT 值相對應(yīng)的Is 值。計(jì)算Is/Ip 求K 值，查變流器技術(shù)參數(shù)表，根據(jù)電流互感器最大輸出電流（即額定二次電流）確定的接線類型、輸入電流IP、輸出電流Is/輸入電流Ip 的值，得到調(diào)整導(dǎo)線K 的接線端子位置。按圖3接線，其中X1接圖2的R 口、X2接圖2的18口、X3接圖2的1口、X4接圖2的2口。

圖3 油浸變壓器某型號繞組溫控器的變流器校驗(yàn)接線圖

接通電源，選擇CT 電流模擬器檔位或調(diào)整調(diào)壓器輸出恒定的電流Ip(電流表A1的指示值)，用來設(shè)定和調(diào)整模擬輸入繞組溫度器的CT 電流。調(diào)整變流器中的變阻器W，整定對應(yīng)的Is 值。檢查溫度控制器本體讀數(shù)及遠(yuǎn)方溫度顯示數(shù)據(jù)，不一致時可通過調(diào)節(jié)溫度控制器內(nèi)的Pt100電阻使其一致，也可通過溫度值和輸出無源電流值的對比進(jìn)行顯示校準(zhǔn)，即0℃對應(yīng)4mA，150℃對應(yīng)20mA。恒溫槽設(shè)定所需溫度值，以滿足主變非電量（溫度）保護(hù)定值的整組傳動試驗(yàn)，對風(fēng)扇啟停、高溫報警、跳閘信號等對應(yīng)的觸點(diǎn)開關(guān)是否正常、正確動作依次檢查。

3.2 安裝

繞組溫控器的安裝也應(yīng)用呆扳手，要輕拿輕放，合蓋時四點(diǎn)均勻?qū)ΨQ擰緊。檢查變壓器溫包套管的密封件良好，套管中須注滿變壓器油，油中無水混入。溫包必須全部插入有油的套管內(nèi)，深度不小于150mm，安裝做好密封以防雨水進(jìn)入。溫控器多余毛細(xì)管應(yīng)盤為直徑150mm 以上環(huán)圓狀，每隔300mm 應(yīng)對護(hù)套毛細(xì)管用細(xì)銅絲扎結(jié)固定。變壓器正常運(yùn)行30min 后，觀察繞組溫控器溫升是否正確。

3.3 運(yùn)檢注意事項(xiàng)

主變本體端子箱內(nèi)繞組溫度專用CT 二次進(jìn)行一點(diǎn)接地且應(yīng)良好、無松動，確保人身安全，防止損壞設(shè)備。一方面防止一次絕緣擊穿，二次竄入高壓；二方面工作時相當(dāng)于短路，二次側(cè)意外開路，會產(chǎn)生高電壓；三方面檢修時如果二次側(cè)沒有被短路，會產(chǎn)生很高的電動勢。在變壓器的運(yùn)行狀態(tài)下，涉及拆裝繞組溫控器時要做好CT 開路的風(fēng)險防范，同時落實(shí)溫度異常變壓器跳閘停運(yùn)的風(fēng)險防范。繞組溫控器的日常檢查要考慮負(fù)載情況的影響，應(yīng)與歷史數(shù)據(jù)對比，涉及接觸檢查必須在變壓器停用的狀態(tài)下進(jìn)行。每2或3年檢查溫控器內(nèi)有無潮氣冷凝，并檢查、校準(zhǔn)溫度指示，溫度計(jì)和熱電偶的指示差別應(yīng)在指示精確度±3℃以內(nèi)。

遠(yuǎn)方溫度顯示誤差等于遠(yuǎn)方監(jiān)控機(jī)顯示溫度與繞組溫控器指示值的差值，其值不應(yīng)超過±5℃，超標(biāo)應(yīng)檢查校準(zhǔn)；如果變壓器繞組溫度升高超限時，應(yīng)分別檢查變壓器的負(fù)荷、核對溫控器、檢查變壓器的冷卻系統(tǒng)運(yùn)行是否正常。如若發(fā)現(xiàn)溫度較平時同樣負(fù)荷和冷卻狀況下高出10℃以上，或負(fù)荷未變、油溫不停上升、而檢查結(jié)果證明冷卻裝置和溫度計(jì)正常、通風(fēng)情況良好，則認(rèn)為變壓器已發(fā)生內(nèi)部故障，此時應(yīng)立即將變壓器退出運(yùn)行；繞組溫控器的檢定方法分內(nèi)場檢定和現(xiàn)場檢定兩種方式[4]。無論采取哪種檢定方式，安裝的繞組溫控器必須是剛檢定合格的，如需對之前檢定合格的繞組溫控器替換安裝，也應(yīng)在安裝之前再次組織檢定合格才可使用，安裝后還須對主變非電量(溫度)保護(hù)進(jìn)行整組傳動試驗(yàn)。

拆接回路接線時，使用絕緣工器具并用絕緣膠布將相關(guān)端子分別包好，嚴(yán)禁回路短路或直流二次接地。檢查儀表的表筆要與檢查和被檢查回路保持足夠的距離，防止誤碰造成儀表或待檢儀器損壞；做散熱風(fēng)扇啟停傳動試驗(yàn)前，應(yīng)檢查確認(rèn)變壓器風(fēng)機(jī)上和周圍無人員工作，附近其它工作人員做好提示、提醒，防止人員受傷或受到驚嚇；檢查繞組溫控器各觸點(diǎn)開關(guān)前，熟悉各觸點(diǎn)開關(guān)的用途、明確各觸點(diǎn)開關(guān)的相應(yīng)位置、確認(rèn)各觸點(diǎn)開關(guān)的帶電情況，重點(diǎn)檢查觸點(diǎn)開關(guān)接線是否正確、可靠，各固定點(diǎn)無松動現(xiàn)象，各觸點(diǎn)動作靈敏無卡滯；為確保校驗(yàn)準(zhǔn)確性，恒溫槽必須使用變壓器油，而且與主變壓器使用同廠家、同品牌、同型號、同規(guī)格的油品，嚴(yán)禁注水。

綜上，根據(jù)工作實(shí)際，從繞組溫控器的工作原理分析，對運(yùn)行中的變壓器繞組溫度與油溫基本一致的問題進(jìn)行探討，作為變壓器繞組溫度保護(hù)，要想真實(shí)反映繞組溫度必須測量負(fù)荷電流的大小，還需對加熱調(diào)節(jié)電阻進(jìn)行調(diào)校，根據(jù)分析結(jié)果利用主變壓器停電檢修機(jī)會對繞組溫控器進(jìn)行調(diào)校和維護(hù)，校正后的變壓器繞組溫度普便比油溫高10℃左右，此值與變壓器出廠短路法溫升試驗(yàn)測得的10.30K 值完全相符（高壓繞組溫升相對于油頂層溫升）。