本文中心主旨：guojia電力投資公司分宜發(fā)電有限責(zé)任公司地處江西西部，是國(guó)產(chǎn)大型循環(huán)流化床示范基地。本著提高大型變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性出發(fā)，對(duì)本廠 330 MW 機(jī)組的大型變壓器溫度監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量技術(shù)改進(jìn)，使用數(shù)字智能型溫度控制儀替換機(jī)械式觸點(diǎn)溫控儀，用鎧裝熱電阻感溫元件代替熱脹冷縮式感溫元件，使變壓器溫度監(jiān)控系統(tǒng)更加的準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，更適合安全生產(chǎn)、長(zhǎng)周期生產(chǎn)的需要。
變壓器是發(fā)電廠的主要設(shè)備之一，分宜發(fā)電廠#9 機(jī)組有主要的大型變壓器 3 臺(tái)，分別為高廠變、啟備變、高主變。變壓器的使用壽命取決于它的溫度[1]，變壓器運(yùn)行時(shí)，其繞組和鐵芯的電能損耗都將轉(zhuǎn)化為熱能，而繞組溫度對(duì)絕緣材料老化起著決定性作用，為了有效地監(jiān)視變壓器溫度，防止變壓器絕緣老化，延長(zhǎng)變壓器的運(yùn)行壽命，必須采用先金可靠的監(jiān)控手段。
1 設(shè)備概況
1.1 設(shè)備及系統(tǒng)概況
分宜發(fā)電廠 #9 機(jī)組主變是魯能辰明山東電力設(shè)備廠生產(chǎn)的型號(hào)為 SFFZ10-45000/200 型電力變壓器；額定容量為 45000/28000-28000 kVA；額定電壓(230 ±8) ×1.25% /6.3-6.3 kV； 冷 卻 方 式 為 ONAN/ONAF； 絕 緣 水 平 為 h.v 線 路 端 子 LI/AC 950/395kV、h.v 中性點(diǎn)端子 LI/AC 480/200 kV、l.v 線路端子 LI/AC 75/35 kV。使用 4 組溫度變送器分別為油面溫度變送器 （BWY1 和 BWY2）、繞組溫度變送器 （BWR1 和 BWR2），其中油面溫度變送器型號(hào)為BWY-804B （TH）、繞組溫度變送器型號(hào)為 BWR-04J [2]。
1.2 主要結(jié)構(gòu)及工作原理
1.2.1 油面溫度變送器
BWY-804B(TH)溫度指示控制器主要由彈性元件 （波紋管）、毛細(xì)管和溫包組成，主要結(jié)構(gòu)如圖 1所示。這 3 部分構(gòu)成的密封系統(tǒng)內(nèi)充滿感溫液體，當(dāng)被測(cè)溫度變化時(shí)，溫包內(nèi)的感溫液體的體積隨之變化。這個(gè)體積增量通過(guò)毛細(xì)管傳遞到儀表內(nèi)彈性元件 （波紋管），使之產(chǎn)生 1 個(gè)相對(duì)應(yīng)的位移。這個(gè)位移經(jīng)機(jī)構(gòu)放大后便可以指示被測(cè)溫度，并驅(qū)動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，輸出信號(hào)以驅(qū)動(dòng)冷卻系統(tǒng)，達(dá)到控制變壓器溫升的目的。BWY-804B(TH)型溫度指示控制器，可以給計(jì)算機(jī)提供 4～20 mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或 0～5V 標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。
溫度指示控制器的主要工作參數(shù)：在環(huán)境溫度-40～55 ℃，相對(duì)濕度＜95%，測(cè)量范圍 0～150 ℃的工況下能夠達(dá)到準(zhǔn)確度 2.0 級(jí)；4 組可調(diào)開關(guān)，各組開關(guān)在 0～150 ℃范圍內(nèi)可自由設(shè)定，開關(guān)動(dòng)作誤差±4 ℃，開關(guān)切換差為(6±2)℃，開關(guān)額定功率其中AC 為 250 V、5 A，DC 為 250 V、0.3 A （電阻負(fù)載）。在戶外，溫度指示控制器的防水、防塵性能達(dá)到 GB 4208-82 中 IP55 的規(guī)定，配備 XMT-2 數(shù)字溫度顯示調(diào)節(jié)儀，可輸出 4～20 mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或0～5 V 標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)供給計(jì)算機(jī)，它的主要接線如圖 2 所示。
1.2.2 繞組溫度變送器
BWY-04J （TH） 變壓器繞組溫度計(jì)主要由測(cè)量溫包、指示儀表和變流器 3 部分組成，主要結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3 所示，溫包裝在變壓器油箱頂部，溫包內(nèi)密封的感溫液體，通過(guò)毛細(xì)管和指示儀表內(nèi)的測(cè)量元件 （波紋管） 相接，當(dāng)變壓器頂層油溫變化時(shí)，感溫液體的體積也隨之改變，這個(gè)體積變化量通過(guò)毛細(xì)管的傳遞，促使指示儀表內(nèi)的測(cè)量元件產(chǎn)生相
應(yīng)的位移，當(dāng)變壓器空載時(shí)，這個(gè)位移經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)、推動(dòng)儀表指針偏轉(zhuǎn)，儀表指針指示變壓器油的溫度。BWY-04J （TH） 變壓器繞組溫度計(jì)裝有同步滑動(dòng)電阻和變送器，同時(shí)配備二次儀表 （帶穩(wěn)壓電源），可輸出 4～20 MA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)化管理。溫度計(jì)裝有 4 個(gè)控制開關(guān)，根據(jù)需要可分別用于冷卻器 （散熱器） 控制，報(bào)警信號(hào)和事故跳閘。
溫度指示控制器的主要參數(shù)：在環(huán)境溫度-40～55 ℃下，防護(hù)性能達(dá)到 GB 4208—1993 的要求；在50～120 Hz 振、0.2 mm 振幅下可正常工作。測(cè)量范為可達(dá) 0～150 ℃，指示精度 2.0 級(jí)。感溫處溫包尺寸 Φ 14 mm×120 mm，可延長(zhǎng)毛細(xì)管長(zhǎng)度#長(zhǎng) （從表頭到溫包距離） L =5 m。使用螺紋 M 27 mm×2mm 固定在支架上。4 個(gè)機(jī)械式開關(guān)在 0～150 ℃范圍內(nèi)可調(diào)，誤差在±4 ℃以內(nèi)，切換差不超過(guò) （6±2） ℃。 接點(diǎn)容量在 AC 下為 220 V、5 A，響應(yīng)時(shí)間常數(shù)＜30 s，它的主要接線如圖 4 所示。
2 使用中存在的主要問(wèn)題
運(yùn)行中的發(fā)現(xiàn)變壓器繞組溫度現(xiàn)場(chǎng)指針指示與遠(yuǎn)方溫度顯示儀 （指針式遠(yuǎn)方測(cè)溫表、數(shù)顯表、計(jì)算機(jī)顯示） 的溫度不一致的情況[3]，尤其是溫度越高，誤差會(huì)越大，特別是在 70 ℃以上高溫測(cè)量時(shí)，就地與遠(yuǎn)方溫差高達(dá) 5 ℃以上。事后原因分析為溫度變送器指針機(jī)構(gòu)卡澀。#9 機(jī)組變壓器長(zhǎng)期工作在惡劣環(huán)境中，加上變壓器本體散發(fā)的熱量,就地表頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈性元件松動(dòng)等，造成指針指示溫度與實(shí)際溫度指示不一致。
就地實(shí)際動(dòng)作的溫度值與設(shè)定值不符。事后原因分析是溫控儀就地顯示表盤的精度不高，造成設(shè)定值偏差大，機(jī)械式觸點(diǎn)把誤差進(jìn)一步擴(kuò)大。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè) #9 機(jī)組主變溫控儀在正常運(yùn)行情況下動(dòng)作誤差達(dá)到±1.5 ℃。
新安裝后不久的溫控儀溫度顯示無(wú)變化[4]。在現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真查找原因，發(fā)現(xiàn)是溫包或毛細(xì)管出現(xiàn)損壞。溫包感溫后轉(zhuǎn)化為壓力信號(hào)經(jīng)毛細(xì)管傳輸[5]，如果在溫包或者毛細(xì)管上出現(xiàn)毛孔就不能將信號(hào)傳導(dǎo)控制柜中，毛細(xì)管也不能有彎曲過(guò)大或者擠壓踩扁現(xiàn)象，也會(huì)影響溫包里的感溫介質(zhì)的膨脹傳到控制柜。
3 主要改進(jìn)措施
針對(duì)壓力式溫度計(jì)常見(jiàn)的故障：儀表無(wú)指示、跳針、指示值偏大或偏小、指示值突然下降等，和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用缺陷和故障情況，對(duì) #9 機(jī)組主變變壓器溫度變送器進(jìn)行了改進(jìn)。
壓力式溫度計(jì)的一些固有的缺點(diǎn)限制了在壓力式溫度計(jì)改進(jìn)的潛力，換成 Pt100 作為感溫元件，同時(shí)采用智能溫度計(jì)控制和遠(yuǎn)傳。金屬鉑的電阻隨溫度變化而變化，并且具有很好的重現(xiàn)性和溫度性，利用鉑的物理特性制成的傳感器具有精度高，溫度性好，使用范圍廣，是中低溫區(qū) （-200～650 ℃）#常用的一種溫度檢測(cè)器。采用 Pt100 作為感溫元件能夠有效的避免溫包感溫的一些缺陷。比如溫包易出現(xiàn)磨損損壞，傳壓毛細(xì)管受熱也會(huì)膨脹增加誤差，而且毛細(xì)管不能太大彎曲現(xiàn)象都能有效改善，改進(jìn)后使用的數(shù)顯溫度計(jì)操作面板如圖 5 所示。
數(shù)顯溫度計(jì)面板的主要參數(shù)：在環(huán)境溫度-10～55 ℃和濕度 10%～90%RH 下測(cè)量準(zhǔn)確度±0.2%FS；采用輸入信號(hào)熱電阻 Pt100，經(jīng)過(guò)測(cè)量變換后經(jīng)RS485 與集控室通訊；耐壓強(qiáng)度輸入 / 輸出 / 電源 /通訊≥1 000 V/min，絕緣阻抗輸入 / 輸出 / 電源 / 通訊≥100 MΩ，它的主要接線如圖 6 所示。
為了減少環(huán)境的電磁干擾，采用鎧裝的熱電阻測(cè)量元件。提高了傳感器的抗干擾能力、可靠性和性價(jià)比。在控制部分中，使用了控制芯片后能夠很好的控制溫度報(bào)警的回差。智能控制器面板指示和按鍵說(shuō)明表如表 1 所示。
沒(méi)有設(shè)置報(bào)警回差值時(shí)，當(dāng)測(cè)量溫度在報(bào)警點(diǎn)（溫度 T） 附近波動(dòng)時(shí)，t2-t1 和 t3-t2 的值都會(huì)很小，儀表不斷進(jìn)入和退出報(bào)警狀態(tài)這樣輸出觸點(diǎn)就會(huì)經(jīng)常跳動(dòng)，產(chǎn)生頻繁報(bào)警，導(dǎo)致外部聯(lián)鎖的冷卻風(fēng)機(jī)產(chǎn)生故障[4]如圖 7 所示報(bào)警輸出狀態(tài)。設(shè)置了回差值后，回差值等于 T1-T2。在 t2 處將不會(huì)引起外部聯(lián)鎖的冷卻風(fēng)機(jī)動(dòng)作，能夠消除控制儀頻繁報(bào)警引起的觸點(diǎn)頻繁跳動(dòng)。輸出報(bào)警狀態(tài)如圖 8 所示。
4 結(jié)語(yǔ)
一體化數(shù)顯溫度變送器是變壓器非電量保護(hù)裝置中較直觀且使用頻率較高的儀表。溫度測(cè)量的準(zhǔn)確、可靠能夠?qū)ψ儔浩鞯倪\(yùn)行狀態(tài)提供分析、判斷依據(jù)。通過(guò)對(duì)溫度變送器實(shí)施上述換型技改措施，從而保證變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行，有效避免了可能發(fā)生的設(shè)備損壞事故。變壓器在運(yùn)行中油的溫度升高，特別是接近設(shè)定上限值時(shí)，一定要引起警覺(jué)，準(zhǔn)備采取措施，把變壓器的溫度控制在規(guī)定的值之內(nèi)。必須要控制變壓器的油溫不要超出上限值，這樣可以使絕緣材料不容易老化，經(jīng)久耐用，從而延長(zhǎng)電力變壓器的使用壽命。溫度的變化對(duì)變壓器產(chǎn)生的影響很大，故溫度的監(jiān)測(cè)對(duì)變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的影響。分宜電廠自變壓器溫度變送器技改以來(lái)，繞組及油面溫度計(jì)運(yùn)行良好，未發(fā)生誤報(bào)警現(xiàn)象，對(duì)變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行起到了重要作用。
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