浅析电力变压器用的三种测温装置

　　摘 要：温升过高会使绝缘材料提前老化从而降低绝缘性能，缩短使用寿命，进而影响电力变压器的效率和正常运行。因此，必须测量变压器的油顶层温度和绕组温度。本文对变压器常用的三种测温装置信号温度计、绕组温度计、光纤测温装置的功能、优缺点进行了简要分析、比较。 

　　关键词：变压器；测温；油面温度计；绕组温度计；光纤测温 

　　1 前言 

　　电力变压器是电力传输中最重要的电气设备之一，其可靠性对于电力系统的安全运行是非常重要的。当电力变压器温升超出国标规定限值时，油浸纸绝缘在80℃—140℃范围内，热点温度每升高6℃绝缘老化率将增加一倍。 

　　变压器常用的的测温装置为：测量变压器顶层油温度的油面温度计、测量绕组平均温升的绕组温度计、测量热点温度的光纤测温装置。 

　　2 变压器的测温装置 

　　2.1 油面温度计 

　　油面温度计主要有指示仪表、毛细管、温包，这三部分组成一个密闭的系统，温包安装在与变压器油温相同的温度计座内，温包内充有感温液体，当变压器油温度变化时，感温液体的体积也随之变化，这一体积变化通过毛细管传递到指示仪表。在指示仪表内有弹性元件，将体积变化转变成机械位移，通过机械放大后，带动仪表指示，标示变压器的被测点的温度。同时通过嵌装在一次仪表内温度变送器，输出信号，输入计算机系统，实现电站管理。油面温度计的测量范围在-20℃～120℃，最大误差一般不大于2.4℃。 

　　安装油面温度计测量温度的优点是经济、简单，使用油面温度计可以直接测量顶层油温度并控制启动冷却系统。 

　　若温度计座安装位置不合适，如附近有较大的漏磁区，或者温度计座过高，处于变压器的顶层死油区，会导致测量结果不准确，不能准确反映变压器的顶层油温。有时若温度计座内充油不合适或者没有充油也会导致测量不准确。由于大型变压器一般装油几十吨，油的时间常数较大，油面温度计很难对变压器负载的快速变化做出反应。 

　　2.2 绕组温度计 

　　绕组温度计是利用“热模拟”原理来进行变压器绕组温度测量的，而不是直接测量绕组温度。即使用油面温度计测量顶层油温升T，在此基础上增加一个绕组对油的温差，即铜油温差ΔT，就可以得到对应变压器绕组平均温度。铜油温差与绕组中的损耗和通过的电流大小有关，因此需要通过电流互感器的二次电流加热仪表的电热元件得到这一增量，从而得到绕组的温度。同时通过嵌装在一次仪表内的温度变送器，输出信号，输入计算机系统，实现电站管理。 

　　绕组温度计的测量范围在20℃～160℃，最大误差一般不大于2.4℃。 

　　图2 绕组温度计图示 

　　使用绕组温度计测温绕组温度的优点是经济，并且使用绕组温度计可以直接控制启动冷却系统。 

　　由于绕组温度计是基于变压器的顶层油温度来测量的，因此它对变压器的负载变化也不能做出快速反应。因此绕组温度计测量温度有一定的时差性，并且准确性差，不能准确反映变压器绕组的实际温度。 

　　2.3 光纤测温装置 

　　光纤温装置采用的是直接测量法，即在需要测温部位如绕组靠近导线埋设光纤传感器，实时测温，再通过在变压器油箱上安装贯通盘，将温度信号引出至外部主机，然后通过处理，显示出温度值和有关系统参数，并同时将温度信息传输到控制室，实时监控变压器热点温度。目前，采用光纤传感器的变压器绕组温度检测系统在国内外大型电力变压器上已经得到了广泛的应用。 

　　图3 光纤测温装置图示 

　　光纤测温装置的优点是可以直接、准确的监测变压器绕组、铁芯，绝缘和油面等任意点的温度，大幅延长变压器的使用寿命，实时反映被监测对象的温度变化，安全地提高变压器的输送能力。 

　　光纤测温装置的缺点是价格相对较高，对变压器成本有较大影响。 

　　3 结束语 

　　目前，大型变压器一般在箱盖两端安装2只信号温度计测量顶层油温，在一端安装1只绕组温度计模拟测量绕组温度，对变压器其他部位无法进行温度测量，并且由于选型、环境温度变化、温度计座结构等因素都会影响到信号温度计和绕组温度计的测量准确度。安装光纤测温装置的话，只要在电气和机械安装许可的位置，都可以安装光纤，如铁心温度测点、绕组热点温度测点、油箱顶层油温测点、器身内部油温测点等。变压器光纤测温技术对监测变压器温度具有直接、准确、可靠的特点，对变压器运行维护具有重要意义。 

　　随着变压器的智能化推进，变压器温度测量网络化信息化的要求，安装光纤测温装置可以使变压器关键部位的热点温度均处于可测量，并且温度数据可以及时通过网络提供给监测和控制设备使用，从而使变压器始终处于一种最佳工作状态。 

　　参考文献： 

　　[1]胡启凡 .变压器试验技术[M].北京：中国电力出版社，2009. 

　　[2]油浸式电力变压器负载导则[Z].电力变压器，第7部分.GB 1094.7-2008 

　　[3]谢毓城.电力变压器手册[M].北京：机械工业出版社，2003.