油浸干式變壓器測溫裝置環(huán)境適應(yīng)性研究(1)關(guān)鍵詞33601前言

目前，上海超高壓輸變電公司運(yùn)行管理的103個(gè)220千伏及以上變電站中，與大功率干式變壓器配套的2000多套測溫裝置，存在因環(huán)境溫度變化，導(dǎo)致就地和遠(yuǎn)方儀表偏差超過家電網(wǎng)規(guī)定的5要求的缺陷。為了從事故源頭上防止非電保護(hù)誤報(bào)警或跳閘，作者結(jié)合日常檢查工作，系統(tǒng)地測試和分析了測溫裝置兩米偏差的缺陷機(jī)理。

2日夜巡邏法

2011年8月4日，500kV上海遠(yuǎn)東變電站巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，3號主變A相1號德油溫表(12m長毛細(xì)管)本地指針值與凌晨6點(diǎn)背景網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)偏差為1.0；中午12點(diǎn)，以上兩張表的偏差上升到6.0。也就是說，當(dāng)環(huán)境溫度從早上6: 00的30變化到晚上12: 00的37時(shí)，同一溫度計(jì)的遠(yuǎn)程溫度和本地溫度的偏差變化5，記錄的數(shù)據(jù)如表1所示。

大型油浸式電力干式變壓器是變電站的重要設(shè)備。繼電保護(hù)碼需要先立的通道來采集和傳輸重要設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如圖1所示。遠(yuǎn)程(或本地)系統(tǒng)中任何組件的故障只能導(dǎo)致一個(gè)先立通道的故障，而不會影響另一個(gè)先立通道繼續(xù)完成監(jiān)控任務(wù)。

圖1溫度測量裝置圖

指針式溫度計(jì)一般由三部分組成：感溫部分(感溫泡)、導(dǎo)電部分(毛細(xì)管)和彈性元件(銅管由圓板壓扁后制成)(如圖2所示)。密閉腔內(nèi)充滿感溫介質(zhì)(氣體或液體)后，感溫包內(nèi)的感溫介質(zhì)膨脹收縮引起的壓力變化通過毛細(xì)管傳遞給彈性元件，推動指針偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)指示溫度。

圖2指針設(shè)備圖

圖1所示的測溫裝置包括兩個(gè)先立的通道，即本地模式的指針式溫度計(jì)和遠(yuǎn)程數(shù)字顯示系統(tǒng)，其中遠(yuǎn)程顯示系統(tǒng)采用了三線補(bǔ)償?shù)榷喾N微電子技術(shù)，基本消除了環(huán)境溫度變化的影響(例如環(huán)境溫度變化40K時(shí)，溫度變送器的附加誤差僅為0.4)。雖然指針式溫度計(jì)由于不受電磁場干擾，不需要工作電源，能適應(yīng)IP55戶外閾值，在世界各地變電站被廣泛選用為非電保護(hù)執(zhí)行元件，但當(dāng)環(huán)境溫度變化40K時(shí)，附加誤差上限在3以上(即使在發(fā)達(dá)家，也只有0.5%FS/10)。綜上所述，在大多數(shù)情況下，表1所示兩個(gè)表的偏差變化是指針式溫度計(jì)對環(huán)境溫度變化的影響。

3校準(zhǔn)裝置的研制

雖然指針式溫度計(jì)中的不合格產(chǎn)品可以按照家電網(wǎng)Q/GDW 440-2010 《油浸式變壓器測溫裝置現(xiàn)場校準(zhǔn)規(guī)范》附錄E規(guī)定的環(huán)境溫度影響試驗(yàn)方法(如表2)進(jìn)行鑒定，但一個(gè)人至少需要兩天時(shí)間才能完成一個(gè)試驗(yàn)產(chǎn)品。由于時(shí)間成本巨大，各基層供電公司在指針式溫度計(jì)進(jìn)貨檢驗(yàn)時(shí)，無法更加關(guān)注樣品環(huán)境溫度變化的影響程度是否符合要求。

因此，作者開發(fā)了一種特殊的測試設(shè)備(如圖3所示)。KH-2010環(huán)境溫度變化自動測試裝置有三個(gè)工作室，每個(gè)工作室的環(huán)境溫度可以產(chǎn)生-20的低溫環(huán)境(模擬冬季氣候)或60的高溫環(huán)境(模擬夏季在陽光直射閾值下的極端工況)。 #p#分頁標(biāo)題#e#

表2環(huán)境溫度影響的測試方法

圖3全自動環(huán)境溫度變化測試裝置

指針式溫度計(jì)的溫度包絡(luò)基本不受環(huán)境溫度變化的影響；poi

同時(shí)，KH-2010還配備了工控電腦、攝像頭、打印機(jī)等。并根據(jù)預(yù)設(shè)的恒溫槽工作溫度(20或100)、實(shí)驗(yàn)室測試溫度和必要的保溫時(shí)間自動完成所有測試項(xiàng)目，并拍攝溫度計(jì)表盤的照片作為記錄數(shù)據(jù)的依據(jù)，如表4-1所示。為了確定遠(yuǎn)東站使用的溫度計(jì)的缺陷機(jī)理，根據(jù)Q/GDW 440-2010進(jìn)行了以下試驗(yàn)：

根據(jù)家電網(wǎng)Q/GDW440-2010附錄e，根據(jù)上海地區(qū)氣候閾值模擬0冬季環(huán)境(對比20和0環(huán)境溫度閾值下20刻度線上指示值的變化，合格上限應(yīng)不超過1.6/20K)；模擬上海地區(qū)夏季陽光直射閾值下的60環(huán)境(比較20和60環(huán)境溫度閾值下100刻度線上指示值的變化，合格上限應(yīng)不超過3.2/40K)。

4測試數(shù)據(jù)

我們用上海常用的四個(gè)品牌18m長的指針式溫度計(jì)作為樣品。將溫度計(jì)刻度盤和毛細(xì)管分別放入上述環(huán)境溫度模擬箱中，依次將兩個(gè)環(huán)境溫度模擬箱的溫度改為0、20或60(此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)恒溫油箱的溫度分別穩(wěn)定在20或100)，待環(huán)境模擬溫度穩(wěn)定后，讀取溫度計(jì)指示值，即可得到夏季或冬季環(huán)境溫度變化引起的溫度計(jì)指示值的偏差。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4-1、表4-2和表4

表4-1測試數(shù)據(jù)

照片#104顯示儀表和毛細(xì)管處于20的閾值，獲得的溫度指示數(shù)據(jù)為99。

照片#105顯示，在20的環(huán)境和60的閾值(模擬高溫線槽環(huán)境)下，儀表獲得的溫度指示數(shù)據(jù)為108，表明環(huán)境溫度變化40 k時(shí)，毛細(xì)管的偏差為9。

照片#106顯示儀表和毛細(xì)管在60閾值以下(模擬夏季陽光直射的高溫環(huán)境)，獲得的溫度指示數(shù)據(jù)為111，表明儀表和毛細(xì)管在陽光直射時(shí)有12的偏差。

從表4

-1 數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：環(huán)境溫度從春天的20℃變化到上海地區(qū)夏天陽光直射條件下的60℃時(shí)，該溫度計(jì)出現(xiàn)12℃的誤差，其中表計(jì)部分影響量為3℃(尚在合格上限范圍以內(nèi)); 而毛細(xì)管的影響量卻高達(dá)9℃。

表4-2 測試數(shù)據(jù)