变压器绕组温度计的原理及其应用
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( 杭州华电半山发电有限公司, 浙江 杭州 3 1 0 0 1 5 ) ( H u a d i a nH a n g z h o uB a n s h a nP o w e r G e n e r a t i o nC o r p o r a t i o nL i m i t e d ,H a n g z h o u3 1 0 0 1 5 ,C h i n a ) 摘 要: 变压器的使用寿命取决于它的绕组温度。绕组温度对绝缘材料的温度和老化起着决定性的作用, 故在 大、 中型变压器上都配备了绕组温度监测装置, 介绍了变压器绕组温度计工作原理。监测装置须可靠, 若变压 器超出允许温度或监测装置不准确时, 会影响变压器的正常运行, 论述了使用绕组温度计应注意的事项。 关键词: 变压器;绕组温度计; 热模拟法原理; 在线测量方法; 注意事项 中图分类号: T M4 0 3 . 2 文献标志码: A 文章编号: 1 6 7 4- 1 9 5 1 ( 2 0 0 8 ) 1 0- 0 0 0 1- 0 2 A b s t r a c t : T h et r a n s f o r m e r l i f e s p a nd e p e n d s o ni t s w i n d i n g t e m p e r a t u r e .T h e w i n d i n g t e m p e r a t u r e h a s d e c i s i v e f u n c t i o nt oi n s u l a t i n gm a t e r i a l t e m p e r a t u r ea g i n g ,t h e r e f o r e ,t h ew i n d i n gt e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t d e v i c e s a r ea l l o c a t e d i nl a r g ea n dm e d i u mt r a n s f o r m e r .T h e p r i n c i p l e o f t h e r m o m e t e r f o r t r a n s f o r m e r w i n d i n g w a s p r e s e n t e d .T h e s u p e r v i s o r yi n s t r u m e n t m u s t b er e l i a b l e ,t h eo v e r t e m p e r a t u r eo f t r a n s f o r m e r w i n d i n ga n do v e r t o l e r a n c eo f s u p e r v i s o r yi n s t r u m e n t w i l l i n f l u e n c et h et r a n s f o r m e r n o r m a l o p e r a t i o n .T h em a t t e r s n e e d i n ga t t e n t i o ni nu s i n go f t h e r m o m e t e r f o r w i n d i n gw e r ee x p o u n d e d . K e yw o r d s :t r a n s f o r m e r ;t h e r m o m e t e r f o r w i n d i n g ;p r i n c i p l e o f t h e r m a l a n a l o g y m e t h o d ;o n l i n e m e a s u r e m e n t m e t h o d ;m a t t e r s n e e d i n ga t t e n t i o n
收稿日期: 2 0 0 8- 0 8- 0 4
导则》 标准导出的热点温升计算公式, 这是变压器 绕组热点估算的经典方法, 具有一定的精度, 是一种 [ 1 ] 实用有效的测量方法 。 热模拟测量法。由于安装在变压器上的测温设 备经过一段时间运行后精度降低, 测量误差增大, 存
2 ] 。 在隐患, 法国已在电网中停止使用这种测温仪 [ 3 ] 1 . 2 变压器绕组温度计的热模拟测量法原理 [
[ 1 ] G B / T1 5 1 6 4 —9 4 , 油浸式电力变压器负载导则[ S ] . [ 2 ] 应勇, 刘富家. 变压器绕组热点温度在线测量方法的研 究[ J ] . 东北电力技术, 2 0 0 2 , 2 3 ( 9 ) : 1 7- 1 9 . [ 3 ] 冯 悦 波. 一பைடு நூலகம்变压器绕组温度测量方法[ J ] . 变 压 器, 2 0 0 1 , 3 8 ( 5 ) : 1 3- 1 5 .
第 1 0期
陈培伟, 等: 变压器绕组温度计的原理及其应用
·3 ·
表1 降流跨线整定表( 输入电流 I 2 . 0~ 5 . 0 A ) p=
跨线 1
#
采用“ 热模拟测量法” 的绕组温度计存在“ 电流 匹配器部分” 的故障可能, 它已经对变压器的正常 运行构成了一个的事故隐患, 故绕组温度计生产单 位应进一步完善产品性能, 提高产品的可靠性; 应用 单位在安装时跨线的整定规则要灵活。 参考文献:
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跨线 2 0 . 7~ 0 . 8 A
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0 . 8~ 0 . 9 A
0 . 9~ 1 . 2 A
1 . 2~ 1 . 5 A
8~# 9
0 . 7 A
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7~# 1 4
1 3~# 1 4 # 1 2~# 1 4 # 1 1~# 1 4 # 1 0~# 1 4
2 / 3要靠微调电位器 W 来分流, 势必容易造成微调 电位器 W 的故障。 因此, 建议对跨线的整定规则要灵活, 在保证微 调电位器 W 能调整 I s 到整定值并留一定调节余量 的前提下, 电流匹配器 C T的输出电流 I h 越小越好。
·2 ·
华电技术
第3 0卷
产生的热量, 使弹性元件的位移量增大。由于弹性 元件的位移量是由变压器顶层油温和变压器负荷电 流决定的, 因此, 在设计绕组温度表时, 考虑了流经 电热元件的电流( 匹配器的二次电流) 所产生的温 度指示增量, 它近似等于变压器被测绕组对油的温 升。这样, 绕组温度表指示的温度是变压器顶层油 温与绕组对油的温升之和, 它反映了被测变压器绕 组的最热部分温度。
图2 绕组温度计外观
节量, 减缓动触点开路的影响;
温度计座( 即油孔) 呈筒形焊接在变压器油箱 顶部, 与变压器油系统是隔离的, 但导热。使用时先 在温度计座内注满感温油再插入温包, 然后取出温 5 %能 包, 抽吸少量感温油后( 确保温包全杆长的 9 浸在油中即可) 再放回温包并将螺纹固定。其目的 是使温度计座内的感温油有膨胀空间并保证温度计 座的热传导良好, 确保测温准确。 另外, 电流匹配器是一种电流变换装置, 它的作 用是为绕组温度计提供电源。电流匹配器电气原理 是由电流互感器输入电流, 经电流匹配器变换后, 向 绕组温度计内部的电热元件提供一个可调电流, 从 而达到模拟变压器绕组最热部分温度的目的。电流 , 即 变 比) 和微调 匹配器可进行粗调 ( 调整 线 端 K 即与电热元件的分流比) 。在整套 ( 调整电位器 W, 测量设备中, 电热元件是该设备的核心元件, 因为它 的发热特性能否真实地反映变压器绕组的发热特性 将直接影响测量结果, 实物如图 3所示。
变压器绕组的发热是由变压器的负载损耗产生 2 的。由负载损耗 P= I R公式可知, 绕组的发热是和 变压器电流的平方成正比的。由于变压器绕组是浸 在绝缘油中, 因此, 绕组温度表是在 1个油温表的基 础上, 配备 1台电流匹配器和 1个电热元件, 其原理 如图 1所示, 外观如图 2所示。温度表传感器的温 包插在变压器油箱顶层的油孔内, 当变压器负荷为 零时, 绕组不发热, 故温度表读数为变压器油的温 度。当变压器带上负荷后, 电流互感器输出与负荷 成正比的电流, 经电流匹配器调整后流经嵌装在波 纹管内的电热元件, 使电热元件发热。 电热元件所
( 编辑: 王书平)
作者简介: 陈培伟( 1 9 6 3 —) , 男, 浙江杭州人, 杭州华电半山发电有限公司
图3 绕组温度计实物内部照片
2 使用绕组温度计的注意事项
从图 1可以看出, 在绕组温度计中微调电位器 W 存在接触不良的隐患。因为此微调电位器 W 在 绕组温度计电路中起加热元件的分流器作用, 当被
图1 热模拟法测量原理图
保护的变压器额定桐油温升较小时, I 微调电 s就小, 位器 W 的分流量就大, 则微调电位器 W 的动触点 更容易产生接触不良。为避免上述情况发生, 在使 用绕组温度计时应注意以下事项: ( 1 ) 微调电位器 W 在温度计生产组装时要确 保 3只脚都焊接上。万一微调电位器 W 的动触点 开路时, 2只固定脚形成的固定电阻还有分流作用, 以减缓动触点开路的影响; 2 ) 在微调电位器 W 旁并联 1个可投撤的固定 ( 电阻( R , K ) , 在微调电位器 W 前串联 1个固定电 1 1 阻( R ) ( 如图 4所示) , 以减少微调电位器 W 的调 2
第 3 0卷 第 1 0期 0月 2 0 0 8年 1
华电技术 H u a d i a nT e c h n o l o g y
V o l . 3 0 N o . 1 0 O c t . 2 0 0 8
·基础研究· 变压器绕组温度计的原理及其应用
P r i n c i p l ea n da p p l i c a t i o no f t h e r m o m e t e r f o r t r a n s f o r m e r w i n d i n g 陈培伟, 陈涛 C H E NP e i w e i ,C H E NT a o
1 绕组温度计工作原理
1 . 1 常用的绕组温度在线测量方法 目前, 变压器绕组温度的在线测量方法概括起 来可分为直接测量法、 间接计算法和热模拟测量法 3种。 直接测量法。该方法一般在制造过程中埋设测 温元件, 埋设点越多测量越准确, 但维护技术很复 杂, 价格也很昂贵。 间接计算法。基于负载导则热点计算公式的间 接计算法具有足够的精确度, 因此, 把这种方法用于 变压器绕组热点温度测量是目前一种经济、 简便、 实 用性强的绕组热点测温方式。它是根据假设的变压 器热模型, 结合各国实用经验、 国际电工委员会的 I E C3 5 4 . 1 9 9 1 《 油浸式电力变压器负载导则》 和我国 制订的 G B / T1 5 1 6 4 —9 4《 油浸式电力变压器负载
跨线 2 2 . 0~ 2 . 6 A 2 . 6~ 3 . 2 A 3 . 2~ 4 . 0 A 4 . 0~ 5 . 0 A
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表2 升流跨线整定表( 输入电流 I 0 . 5~ 1 . 5 A ) p=
跨线 1 0 . 5~
图4 增加可投撤分流电阻电路示意图
( 3 ) 修改原跨线的整定规则, 必要时增加电流 匹配器 C T的挡位。目的是减少微调电位器 W 的分 流量。 绕组温度计在额定工况下, 要求 I . 5~ h 应在 1 2 . 0 A 。若主变压器 C T二次输出额定电流 I p 在此 区间的话, 则不必通过变流器而直接将 C T输出接 1和 # 1 4线端; 若不在此区间, 则 到变送器接线柱的 # 应按表 1和表 2进行升流或降流。 绕组温度计原考虑的出发点是在一般情况下 I s ( 绕组温度计工作电流, 即加热电流) 约为I h的 2 / 3 , 而当某些变压器的 I / 3时, 其他的 s仅为 I h的 1
收稿日期: 2 0 0 8- 0 8- 0 4
导则》 标准导出的热点温升计算公式, 这是变压器 绕组热点估算的经典方法, 具有一定的精度, 是一种 [ 1 ] 实用有效的测量方法 。 热模拟测量法。由于安装在变压器上的测温设 备经过一段时间运行后精度降低, 测量误差增大, 存
2 ] 。 在隐患, 法国已在电网中停止使用这种测温仪 [ 3 ] 1 . 2 变压器绕组温度计的热模拟测量法原理 [
[ 1 ] G B / T1 5 1 6 4 —9 4 , 油浸式电力变压器负载导则[ S ] . [ 2 ] 应勇, 刘富家. 变压器绕组热点温度在线测量方法的研 究[ J ] . 东北电力技术, 2 0 0 2 , 2 3 ( 9 ) : 1 7- 1 9 . [ 3 ] 冯 悦 波. 一பைடு நூலகம்变压器绕组温度测量方法[ J ] . 变 压 器, 2 0 0 1 , 3 8 ( 5 ) : 1 3- 1 5 .
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陈培伟, 等: 变压器绕组温度计的原理及其应用
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表1 降流跨线整定表( 输入电流 I 2 . 0~ 5 . 0 A ) p=
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采用“ 热模拟测量法” 的绕组温度计存在“ 电流 匹配器部分” 的故障可能, 它已经对变压器的正常 运行构成了一个的事故隐患, 故绕组温度计生产单 位应进一步完善产品性能, 提高产品的可靠性; 应用 单位在安装时跨线的整定规则要灵活。 参考文献:
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跨线 2 0 . 7~ 0 . 8 A
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0 . 8~ 0 . 9 A
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2 / 3要靠微调电位器 W 来分流, 势必容易造成微调 电位器 W 的故障。 因此, 建议对跨线的整定规则要灵活, 在保证微 调电位器 W 能调整 I s 到整定值并留一定调节余量 的前提下, 电流匹配器 C T的输出电流 I h 越小越好。
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产生的热量, 使弹性元件的位移量增大。由于弹性 元件的位移量是由变压器顶层油温和变压器负荷电 流决定的, 因此, 在设计绕组温度表时, 考虑了流经 电热元件的电流( 匹配器的二次电流) 所产生的温 度指示增量, 它近似等于变压器被测绕组对油的温 升。这样, 绕组温度表指示的温度是变压器顶层油 温与绕组对油的温升之和, 它反映了被测变压器绕 组的最热部分温度。
图2 绕组温度计外观
节量, 减缓动触点开路的影响;
温度计座( 即油孔) 呈筒形焊接在变压器油箱 顶部, 与变压器油系统是隔离的, 但导热。使用时先 在温度计座内注满感温油再插入温包, 然后取出温 5 %能 包, 抽吸少量感温油后( 确保温包全杆长的 9 浸在油中即可) 再放回温包并将螺纹固定。其目的 是使温度计座内的感温油有膨胀空间并保证温度计 座的热传导良好, 确保测温准确。 另外, 电流匹配器是一种电流变换装置, 它的作 用是为绕组温度计提供电源。电流匹配器电气原理 是由电流互感器输入电流, 经电流匹配器变换后, 向 绕组温度计内部的电热元件提供一个可调电流, 从 而达到模拟变压器绕组最热部分温度的目的。电流 , 即 变 比) 和微调 匹配器可进行粗调 ( 调整 线 端 K 即与电热元件的分流比) 。在整套 ( 调整电位器 W, 测量设备中, 电热元件是该设备的核心元件, 因为它 的发热特性能否真实地反映变压器绕组的发热特性 将直接影响测量结果, 实物如图 3所示。
变压器绕组的发热是由变压器的负载损耗产生 2 的。由负载损耗 P= I R公式可知, 绕组的发热是和 变压器电流的平方成正比的。由于变压器绕组是浸 在绝缘油中, 因此, 绕组温度表是在 1个油温表的基 础上, 配备 1台电流匹配器和 1个电热元件, 其原理 如图 1所示, 外观如图 2所示。温度表传感器的温 包插在变压器油箱顶层的油孔内, 当变压器负荷为 零时, 绕组不发热, 故温度表读数为变压器油的温 度。当变压器带上负荷后, 电流互感器输出与负荷 成正比的电流, 经电流匹配器调整后流经嵌装在波 纹管内的电热元件, 使电热元件发热。 电热元件所
( 编辑: 王书平)
作者简介: 陈培伟( 1 9 6 3 —) , 男, 浙江杭州人, 杭州华电半山发电有限公司
图3 绕组温度计实物内部照片
2 使用绕组温度计的注意事项
从图 1可以看出, 在绕组温度计中微调电位器 W 存在接触不良的隐患。因为此微调电位器 W 在 绕组温度计电路中起加热元件的分流器作用, 当被
图1 热模拟法测量原理图
保护的变压器额定桐油温升较小时, I 微调电 s就小, 位器 W 的分流量就大, 则微调电位器 W 的动触点 更容易产生接触不良。为避免上述情况发生, 在使 用绕组温度计时应注意以下事项: ( 1 ) 微调电位器 W 在温度计生产组装时要确 保 3只脚都焊接上。万一微调电位器 W 的动触点 开路时, 2只固定脚形成的固定电阻还有分流作用, 以减缓动触点开路的影响; 2 ) 在微调电位器 W 旁并联 1个可投撤的固定 ( 电阻( R , K ) , 在微调电位器 W 前串联 1个固定电 1 1 阻( R ) ( 如图 4所示) , 以减少微调电位器 W 的调 2
第 3 0卷 第 1 0期 0月 2 0 0 8年 1
华电技术 H u a d i a nT e c h n o l o g y
V o l . 3 0 N o . 1 0 O c t . 2 0 0 8
·基础研究· 变压器绕组温度计的原理及其应用
P r i n c i p l ea n da p p l i c a t i o no f t h e r m o m e t e r f o r t r a n s f o r m e r w i n d i n g 陈培伟, 陈涛 C H E NP e i w e i ,C H E NT a o
1 绕组温度计工作原理
1 . 1 常用的绕组温度在线测量方法 目前, 变压器绕组温度的在线测量方法概括起 来可分为直接测量法、 间接计算法和热模拟测量法 3种。 直接测量法。该方法一般在制造过程中埋设测 温元件, 埋设点越多测量越准确, 但维护技术很复 杂, 价格也很昂贵。 间接计算法。基于负载导则热点计算公式的间 接计算法具有足够的精确度, 因此, 把这种方法用于 变压器绕组热点温度测量是目前一种经济、 简便、 实 用性强的绕组热点测温方式。它是根据假设的变压 器热模型, 结合各国实用经验、 国际电工委员会的 I E C3 5 4 . 1 9 9 1 《 油浸式电力变压器负载导则》 和我国 制订的 G B / T1 5 1 6 4 —9 4《 油浸式电力变压器负载
跨线 2 2 . 0~ 2 . 6 A 2 . 6~ 3 . 2 A 3 . 2~ 4 . 0 A 4 . 0~ 5 . 0 A
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跨线 1 0 . 5~
图4 增加可投撤分流电阻电路示意图
( 3 ) 修改原跨线的整定规则, 必要时增加电流 匹配器 C T的挡位。目的是减少微调电位器 W 的分 流量。 绕组温度计在额定工况下, 要求 I . 5~ h 应在 1 2 . 0 A 。若主变压器 C T二次输出额定电流 I p 在此 区间的话, 则不必通过变流器而直接将 C T输出接 1和 # 1 4线端; 若不在此区间, 则 到变送器接线柱的 # 应按表 1和表 2进行升流或降流。 绕组温度计原考虑的出发点是在一般情况下 I s ( 绕组温度计工作电流, 即加热电流) 约为I h的 2 / 3 , 而当某些变压器的 I / 3时, 其他的 s仅为 I h的 1