变压器测温系统误差产生原因及预控措施

变压器测温系统误差产生原因及预控措施
摘要：变压器运行温度变化影响变压器的带负荷能力和使用寿命，当温度达到
其运行设计限值时应退出变压器运行。

变压器温度一方面通过本体表计整定作用
于跳闸或告警，保护变压器，另一方面远传至监控中心实施远方监视，掌握变压
器的运行状况。

运行中变压器的测温系统测温不准确，影响监控人员对变压器的
运行监视，甚至引起变压器跳闸。

本文通过分析实际运行中变压器测温系统测温
不准确，产生测温误差的原因，落实控制措施。

关键词：变压器测温误差预控措施
1．变压器测温系统误差大的危害
变压器的主要绝缘一般是A级绝缘，其最高运行温度为105度，变压器在运
行中绕组的温度要比上层油温高10～15度，当运行中的变压器上层油温达80-90
度时，绕组温度达95-105度左右。

变压器长时间在高温度情况下运行，会缩短内部绝缘纸板的寿命，使绝缘纸板变脆，产生裂纹甚至破裂，失去应有的绝缘作用，造成击穿等事故；绕组绝缘严重老化，并加速绝缘油的劣化，影响使用寿命。

为
保证变压器的使用寿命，应尽量避免在高温下运行，当上层油温达90度时，应
将变压器退出运行，防止变压器绝缘击穿损坏。

运行中的变压器如测温系统温度测量不准确，轻则影响监控人员对变压器运
行状况的判断，重则导致变压器跳闸，诱发电网事故或变压器损坏事故。

如变压
器远方测温不准确，监控人员无法正确判断变压器运行状况，需要派人到现场进
行设备巡视检查，确定变压器的运行状况，给运维人员带来无谓的工作量，特别
是距离较远的变电站，交通安全风险也会增加。

如变压器本体测温表计测量不准确，对变压器的安全稳定运行更为不利，可能造成变压器误跳发生电网事故或拒
跳发生变压器损坏事故。

2．变压器温度测量原理
变压器运行时的温度包括油温（顶层油温度）和绕温（绕组温度），油温测
量由温包、温度计、温度变送器和测控单元等元件组成，而绕温测量由温包、绕
组TA、变流器、温度计和测控单元等元件组成，测温原理如下：
（1）变压器油温测量
变压器油温测量利用温包中的铂热电阻（PT100）温度传感器，在温度作用下铂电阻丝的电阻随之变化而变化，电阻的变化转换成温度的变化，实现温度的测量。

测量方式是通过三线制接线法（消除连接导线电阻引起的测量误差）将铂热
电阻实测值传输至温度变送器进一步计算，温度变送器可将电阻信号转换成测控
装置需要的直流信号源（0-5V或4-20mA），进而通过测控装置计算后上送相应
油温计算值。

温包内感温介质受热膨胀所产生的体积增量传递到温度计的弹性元
件上，使其产生一个物理位移，即油温指针偏移值，当位移达到一定程度后触发
相应微动接点，作用于保护发信或跳闸。

（2）变压器绕温测量
变压器绕组温度T1为变压器顶层油温T2与绕组对油的温升ΔT之和，即
T1=T2+ΔT。

顶层油温T2参照变压器油温测量，而绕组对油的温升ΔT决定于变压
器绕组电流。

通过变压器套管TA对实际负荷的测量变换，将其二次电流经变流
器调整后，输入到绕组温度计的弹性元件中，使其产生一个附加物理位移，从而
产生一个比顶层油温高一个温差的温度指示值。

同时绕组温度计内的变送器输出
一个电流源至绕温变送器，进而转换成测控装置需要的直流信号源（0-5V或4-
20mA），进而通过测控装置计算后上送相应绕温计算值，其原理如图1所示。

图1 变压器绕组温度计工作原理
3.变压器测温系统误差的原因分析
（1）铂热电阻损坏
铂热电阻损坏直接影响了其电阻的温升效应，一般表现为电阻值大幅增加，
导致就地和远传显示偏差极大。

（2）温度变送器损坏或电源消失
温度变送器损坏或电源消失后，无法正常输出0-5V或4-20mA直流信号源，
相应测控装置无法正常显示油温，一般表现数据不刷新。

（3）温度变送器不匹配
温度变送器温度量程需与相应温度计量程一致，如果不一致，会造成温度变
送器内固化的温度线性常数计算错误，即假设温度变送器型号为4-20mA、0-150℃，则其内部温度线性常数k1=16mA/150℃=0.1067mA/℃,而温度计量程为0-120℃，则实际温度线性常数应为k2=16mA/120℃=0.1333mA/℃，因此造成温度
变送器计算值错误。

（4）温度变送器、温度计及测控装置校验不准确
温度计、温度变送器和测控装置采样或输出校验误差较大或没有校验准确，
都会造成温度显示的差别。

其中，温度计存在受运行环境影响导致零部件老化、
机械弹性不足等问题，致使现场表计温度显示不准，某些集成温度变送器内部变
位器不可调整，也导致无法校验的问题，需更换元件。

（5）温度测量的系统误差
变压器油温和绕温的测量系统元件多，由多个测温环节组成，而每个测温元
件都有不同的准确级，如果多个测温元件都以最大误差叠加，将会产生一个较大
的误差值。

其中，温度表准确级一般为1.5级，变送器和测控装置准确级一般为0.5级。

（6）二次回路接线影响
铂热电阻三线制接线法接线问题会造成补偿电阻计算错误，或者补偿电阻二
次接线断线亦会造成实际测量铂热电阻值偏移较大；变压器本体温包至测控装置
间的二次电缆或二次接线端子松动产生偏差，同样会造成铂热电阻测量偏大。

上
述两个方面均能使测量温度不准确。

（7）远动遥测系数错误
变压器油温和绕温遥测值需设置远动系数和偏移量，根据现场的实际情况进
行设定，有时调试人员未正确设置。

厂站与主站相关遥测点号关联有时出错，均
会造成油温和绕温远传上送错误。

4. 测温系统误差预控措施
（1）加强测温系统的设计审查
在设计阶段应确定好先进的测温方式、采用标准的接线方式、选用典型的设
备类型，技术方案中应明确设备规格、准确等级、主要功能，避免出现不同厂家
配件不兼容导致的温度测量错误。

（2）严格测温系统安装、调试及验收
变压器测温系统涉及到的元器件均需由专业机构检定合格后，方可投入运行。

二次回路应测试参数正确，试运行时如发现温度测量远方和就地显示大于规定误
差值，应要求调试人员及时进行检查或调整，调整后仍存在遗留问题的应更换该
套测温系统。

验收过程中应对测温系统的接线正确性进行核查，对其遥测和遥信相关功能
仔细核对。

对测温系统各元器件外观进行检查，核对其量程和匹配情况。

对变压
器本体的温包、温度表安装的密封性进行检查，防雨措施完好。

（3）减少测温系统的系统误差
尽量选取同一厂家的产品和采用统一标准设计，增强匹配度、减少中间环节，从而减少测量误差。

同时，对于温度变送器的选购，应尽量选择可调式，方便校
验或调整，输出规格采用4-20mA信号源，其受环境温度影响较小，准确级高。

（4）及时消除测温系统缺陷
运行经验显示变压器温度误差问题多集中体现在温包、温度变送器和温度表
的故障或异常上，应储备一定数量的温包、变送器和温度表等配件，发现元件损
坏或性能指标达不到要求时，及时进行更换。

（5）加强测温系统的运行维护
结合设备巡视开展测温系统的巡视，对巡视数据进行抄录和分析，发现测温
系统的温度变化趋势和规律，消除高温、受潮等影响系统运行的环境因素，总结
运行经验。

组织变压器测温系统的相关培训和经验交流，通过对不同厂家产品使
用过程中的异常情况处理，总结归纳常见异常情况及处理方法。

（6）适时对测温系统升级改造
变压器测温系统元件多，工作原理各不相同，使用寿命也不尽相同。

对达到
使用年限的元件或装置应进行更换。

积极探索新技术、新材料在变压器测温系统
中的应用，如光纤测温等新技术可适当在变压器测温实际中加以应用。

参考文献:
《DL/T 572-2010电力变压器运行规程》。