摘要：根据变压器绕组温度表工作原理，设计一种绕组温度表校验装置，解决目前缺乏可对变压器绕组温度表进行现场校验的专业仪器的问题。在检修现场不拆卸仪表的情况下完成仪表校验，其操作简便、体积轻巧、便于携带，能够降低此项目的检修成本，提高校验效率和灵活性，保证表计测量精准性。
关键词：变压器；绕组温度表；现场校验仪
1、引言
电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一，其运行状况对电力系统安全可靠运行关系极大。在110kV及以上变压器发生的各类事故中，因绕组超温运行，导致绝缘老化，变压器绕组击穿、烧毁事故占有相当大比例。变压器非电量保护中的主保护重瓦斯保护实际上也是间接地反映变压器温度的异常情况。由此可见，变压器绕组温度的测量对于变压器事故的预警以及及时动作有着极其重要的意义，绕组温度表的日常维护以及校验工作不容忽视。若绕组温度表内部变流器、弹性元件等部件故障导致出现测量温度误差过大，或是接点短路造成接点误动作等故障，将极大影响变压器安全稳定运行。
针对绕组温度表校验，通常只有制造商拥有专业校验仪器，并设立相应的实验室完成校验工作，其设备结构复杂、体积庞大，存在很大的局限性，无法运用其设备在检修现场进行校验工作。因此根据绕组温度表工作原理设计一款现场校验仪，从而填补绕组温度表现场校验无专业仪器的空白，能够在检修现场不拆卸仪表的情况下完成仪表校验，能够大幅降低此项目的检修成本，保证表计测量温度的准确性，从而增加变压器运行的可靠性。
2、现状分析
目前变电站变压器所使用的绕组温度表在仪表出厂时由制造商完成校验，在使用期间按照国家电网公司企业标准Q/GDW1168-201《输变电设备状态检修试验规程》中规定每两个试验周期应对测温装置校验一次，结果应符合设备技术文件要求。目前没有专业仪器可以对绕组温度表进行现场校验，主要通过记录比对日常运行中的温度数据发现是否存在异常。
由于变电站中变压器绕组温度表制造商及其型号种类较多，校验工作通常需要对应仪表制造商配合进行。而制造商的校验设备结构复杂、体积庞大，无法移动到检修现场进行校验，所以只能通过记录比对日常运行中的温度数据来发现仪表是否存在异常，此方法无法有效发现仪表内部缺陷，存在很大的不确定性和局限性。考虑到需要对应制造商配合进行校验，不能有效保证校验时间与周期，而且很难根据设备实际运行检修情况进行及时的校验（如：大负荷运行后、大修或进行油处理后），因此对变压器运行可靠性有一定影响。另外，当变压器绕组温度表发生故障，由于无法在现场进行系统的校验，不能准确诊断其故障原因，只能进行整体更换处理，再将故障表移交制造商进行诊断及故障处理，增加了绕组温度表的维护成本。
3、提升测量精准性的设计方案
图1 绕组温度计工作原理
变压器绕组温度计工作原理（见图1）：绕组温度表主要是在一个油温表的基础上，配备一台变流器21和一个电热元件，通过变压器电流互感器22取出的与负荷成正比的电流，经变流器21调整后，通过嵌装在弹性元件内的电热元件23，电热元件产生热量，使弹性元件的位移量增大。因此，在变压器带上负荷后，弹性元件的位移量是由变压器顶层油温（该油温是由绕组温度表的温度传感器24测得的）和变压器的负荷电流两者所共同决定，变压器绕组温度计指示的温度是变压器顶层油温与线圈对油的温升之和。
根据上述绕组温度表的工作原理进行如下设计：现场校验仪（见图2）包括箱体，箱体被隔板密封地分成右侧的充满变压器油的油箱1和左侧的电控箱2，右侧的油箱1上端面设有用于插入被校表温度传感器的插入口3和用于测量、显示变压器油温的温度表4，右侧的油箱1内还设有带有温度预置旋钮5、预置温度显示窗6和根据预置温度动作的触点J1的油箱温度传感器，左侧的电控箱2内设有校验电路；所述的校验电路（见图3）包括变压器B，变压器B的原边绕组经总开关K1与电源相连，变压器B的次边绕组两端连接有加热电路，加热电路由置于油箱内的加热器R1、电热开关K2和油箱温度传感器的触点J1串联而成，油箱温度传感器的测温元件置于油箱内，其预置温度显示窗6和温度预置旋钮5设置于电控箱的面板上；变压器B的次边绕组的一端与测量开关K3的一端相连，测量开关K3的另一端与可调电阻R2的一端相连，可调电阻R2的另一端与第一电流表A1的一端相连，第一电流表A1的另一端与电控箱面板上的第一接线端子DZ1相连，变压器B的次边绕组的另一端与电控箱面板上的第二接线端子DZ2相连，校验电路还包括第二电流表A2，第二电流表A2的两端分别与电控箱面板上的第三接线端子DZ3和第四接线端子DZ4相连，可调电阻R2的调节旋钮置于电控箱面板上。具体制造时，箱体底部设有滚轮，方便移动。
图2 外观结构示意图及俯视图
1-油箱 2－电控箱 3－插入口 4－温度表 5－温度预置旋钮 6－预置温度显示窗K1-总开关 K2-电热开关 K3－测量开关 R2-可调电阻A1-第一电流表 A2-第二电流表DZ1-第一接线端子 DZ2－第二接线端子 DZ3－第三接线端子 DZ4－第四接线端子
图3 校验电路的电路原理图
B-变压器 K1-总开关 K2-电热开关 K3－测量开关 R1-加热器 R2-可调电阻 J1-触点A1-第一电流表 A2-第二电流表 DZ1-第一接线端子 DZ2－第二接线端子 DZ3－第三接线端子 DZ4－第四接线端子
4、绕组温度表现场校验
首先根据仪表位置合理安放校验仪并布置试验围栏，然后安装仪器接地线确保其可靠接地，最后连接试验电源按照试验流程进行校验，流程如下：
4.1 绕组温度表不加温度补偿电流校验：
指示值和返回值校验：将校验仪油箱注满变压器油加热，根据仪表说明书将被校绕组温度表输入CT（电流互感器）电流的接线端子断开，被校表温度传感器24从变压器中取出插入校验仪的油箱顶部的插入口3，打开仪器总开关K1，设定好油箱温度（即通过旋置油箱温度传感器的温度预置旋钮5来设定油箱的最高温度，该温度在预置温度显示窗6上得以显示）后打开电热开关K2，加热器R1给油箱中的油加热。记录下油箱上的温度表4与被校温度表上升各点温度值及下降各点温度值，如果各点温度值同步则合格，否则不合格，需进行校正。在加热升温及记录过程中，由于预置的油箱温度较高，所以油箱温度传感器的触点J1一直处于闭合状态（只有达到预置的温度时，触点J1才断开）。
4.2 绕组温度表变流器校验
4.2.1 校验前必须做的技术数据准备工作
1）输入电流Ip的确定：需查阅变压器出厂资料确定变压器变比K、变压器额定电流In，即可计算变流器输入电流Ip=In/K。
2）输出电流Is的确定：需查阅变压器出厂资料可得出变压器在额定负载下的铜油温差△T，根据△T的值，由绕组温度表说明书中的加热电流与温升曲线或表格即可查出Is的值。
3）变流器加热电流输出接线端子的确定；计算Is/Ip，然后根据Is/Ip的值，查绕组温度表说明书中的变流器技术参数表，即可确定校验和运行中，应接变流器输出加热电流的接线端子。
4.2.2 变流器校验
1）根据仪表说明书，将绕组温度表CT输入电流接线端子通过试验线连接电控箱面板上的第一接线端子DZ1和第二接线端子DZ2；将变流器加热电流输出接线端子间的短路线取下通过试验线连接电控箱面板上的第三接线端子DZ3和第四接线端子DZ4。
2）打开测量开关K3，通过调节可调电阻R2使电流表A1显示的电流等于Ip。
3）查看电流表A2，其上显示的电流值与前述得到的Is电流值进行比对，若值有偏差，可通过调节变流器调节旋钮进行调整。
4.3 绕组温度表电热元件校验
1）变流器校验完毕后，保持试验接线不变，将已经插入被校表温度传感器的油箱加热到指定温度，调节可调电阻R2使电流表A1的读数为Ip。
2）保持油箱恒定温度（当等于或高于预置温度时，触点J1断开，低于预置温度时触点J1闭合，通过触点J1的交替断、合而保持油箱恒定温度）及电流表A1的读数为Ip15min后读取绕组温度表读数T及标准温度计读数T0，并求得两者差值△T′。
3）查看电流表A2此时的电流值，查阅变压器出厂资料可得出变压器在此电流值下的铜油温差△T。
4）由绕组温度表原理可知，△T′应与△T相等，故对比△T′与△T数值误差应不大于2℃，若大于重新调校变流器直到满足测量精度的要求。
5、结束语
绕组温度表是用于测量变压器绕组温度的仪表，可以直观监视到变压器的运行工况，对于变压器的异常情况亦能及时地做好预警工作，为变压器的安全运行提供了有力的保障。绕组温度表的校验及日常维护工作能确保绕组温度表的正常显示和接点的正确动作，从而真实的反应变压器运行状况。
本方案填补了绕组温度表现场校验无专业仪器的空白，检修人员可无需制造商配合，能够在检修现场不拆卸仪表的情况下完成仪表校验，其操作简便、便于携带，能够大幅降低此项目的检修成本，提高校验效率和灵活性，从而增加变压器运行的可靠性。同时对绕组温度表故障诊断有很大帮助，增强检修人员处理仪表故障的能力，达到降低仪表维护成本的目的。
参考文献：
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[2]胡周阳.电力变压器绕组温度计的校验[J]，《科技资讯》 2010，30:122
[3]张利萍.浅谈变压器绕组温度计的原理及测量方法[J].《宁夏电力》2011，（05）：37-39
论文作者:张本宇,贾炜,王克胜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/4
标签：绕组论文; 温度表论文; 变压器论文; 油箱论文; 温度论文; 变流器论文; 电流表论文; 《基层建设》2018年第33期论文;