瀑布沟水电站测温系统介绍

张 宇，蒋 敏，王蓓蓓

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304）

瀑布沟水电站测温系统介绍

张 宇，蒋 敏，王蓓蓓

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304）

结合水电站测温系统的特点，介绍了瀑布沟水电站测温系统的基本概况，并针对瀑布沟水电站测温系统在实际运行中出现的问题，介绍了一些处理测温系统问题的有效经验。通过对瀑布沟水电站目前测温系统的分析，提出了下一步测温系统的改进措施。

测温系统；问题；经验

0 概述

水电站测温系统通常作为监控系统的组成部分，综合了水电站设备温度的测量、处理、分析、报警和保护等功能，在水电站自动化系统中占据着重要的地位。本文结合水电站测温系统的特殊性，分析了瀑布沟水电站机组投运后测温系统出现的问题，并介绍了相应的解决办法，为大型水电厂测温系统的问题分析和处理提供了有益的借鉴。

1 水电站测温系统特点[1][2]

水电站测温系统与一般的测温系统相比有自己的特殊性，这主要表现在：

维护难度大。以水电机组轴瓦测温为例，其测温电阻随轴瓦安装在油槽内，须停机对油槽排油后才能进行检修维护。发电机定子测温电阻的检修维护更是需要拆开定子线棒，随着机组大修周期的延长，这就要求水电站测温元件能长期稳定运行。

重要程度高。机组各部轴承的瓦温是间接衡量机组振摆量的一个指标，瓦温保护作为一项重要的水机保护，动作后将直接出口跳机。随着水电机组单机装机容量的不断增大，要求水电站机组轴瓦温度测量可靠、线性度好。

运行环境差。水电站机组测温系统长期工作在潮湿、振动的环境中，特别是各部轴瓦测温电阻及其导线长期浸泡在温度较高的透平油里，并时刻承受油流的冲击。这就要求水电站机组测温电阻和测温导线防潮、耐振动、防油腐蚀。

电磁干扰大。发电机产生的强电磁场特别是漏磁产生的强磁场对上导轴瓦、推力轴瓦以及定子测温电阻干扰非常大，这就要求机组测温电阻和测温导线具备强抗电磁干扰能力。

2 瀑布沟测温系统概述

瀑布沟水电站位于大渡河中游，地处四川省西部汉源和甘洛两县交界处，距成都市直线距离约200 km，距重庆市直线距离约360 km，靠近负荷中心。电站共装机6台机组，单机600 MW。

瀑布沟水电站的测温系统布置复杂，采用测温原理多样，主要分为机组、母线、变压器及电抗器等方面：

（1）机组测温：瀑布沟机组采用PT100测温电阻配合PLC的RTD测温模块对机组各部位温度进行采集，并由监控系统对采集的温度数据进行组态处理、分析，实现报警和保护功能。为了全面的反映机组的运行状况，瀑布沟机组测温点布置繁多，每台机组的测温点包括：集电环罩内2个点，定子铁芯27个点（分上、中、下三部，每部9个点）、定子绕组54个点、定子齿压板20个点，上导轴承16块轴瓦18个点、上导油槽4个点，推力轴承20块轴瓦24个点、推力油槽8个点，下导轴承24块轴瓦26个点、下导油槽4个点，水导轴承20块轴瓦20个点、水导油槽4个点，16台发电机空气冷却器的冷风、热风测温各1个点（另在±X，±Y方向上各多加装了1个冷风测点），技术供水系统总管进、出水温各1个点，四部轴承冷却水总管进、出水温各1个点，3台水导外循环冷却器进出油温和水温各1个点、总进出油温各1个点（2、4、6号机组）等。

（2）母线测温：瀑布沟母线测温主要是指机组出口20kV的IPB母线测温和主变高压侧500kV的高压电缆测温。其中，IPB母线测温同时采用了红外测温和PT100测温电阻分别对母线导体和IPB外壳进行温度测量，其测温点分别布置在发电机出口、GCB内侧、GCB外侧。而高压电缆由于通过电缆竖井从地下至地上GIS室，传输距离较长，所以采用了光纤测温。

（3）变压器及电抗器测温：瀑布沟变压器测温分为主变压器测温、励磁变测温和高厂变测温，电抗器测温与变压器测温原理类似。变压器的温度变送器安装于变压器本体顶部，用以检测并上送油面温度。由于无法直接测量绕组温度，在油面温度的基础上增加了电流值补偿，作为绕组温度值。同时，为保证主变压器测温可靠，还增加了带温度开关量输出的指针式温度表。该温度表采用机械式结构，以填充惰性气体的温包座位测温元件，通过惰性气体的热胀冷缩指示温度值。

3 瀑布沟测温系统出现的问题与解决的办法

瀑布沟水电站目前已投产4台机组，计划年内6台机组全部投产。在机组投运过程中，经过技术人员对测温系统出现问题的不断分析研究、不断改进，目前测温系统整体运行稳定。其中，主要解决以下几个问题：

（1）机组轴瓦温度保护组态

瀑布沟机组轴瓦测温点分布多，一块轴瓦至少一个测温点，部分轴瓦分布两个测温点。怎样对如此多的测温点进行合理、有效的组态是一个值得研究的问题。

瀑布沟机组轴瓦温度保护采用“三选二”原则，即任意相邻三块轴瓦测温值中有两个温度测量值达保护定值，则保护出口动作停机。其中，对于一块轴瓦上有两个测温点的情况单独组态，保证所有测温点均能参与保护组态。以机组上导轴瓦温度保护为例，其具体组态逻辑如表1所示。

表1 机组上导轴瓦温度保护组态逻辑

为防止RTD温度测量元件故障导致温度保护误动作出口，采用相邻轴瓦测温点分别布置在不同的测温端子和RTD测温元件上；在PLC程序逻辑组态中，加入RTD测温通道故障标志位闭锁保护组态出口，如图1所示。

图1 机组上导1/2/3号轴瓦温度保护组态程序图

为方便试验做措施和防止误动，瀑布沟监控系统上位机还分别设置了四部轴承的温度保护软联片[3]，当软联片退出时，相应的轴承温度保护退出，如图2所示。

图2 监控上位机机组四部轴承温度保护软联片

按照以上机组轴瓦温度保护的组态逻辑，瀑布沟轴瓦温度保护运行可靠，目前正确动作1次，误动0次。

（2）机组测温加装保护

在瀑布沟机组投运前期，机组温度测量的RTD模块大量损坏，几个月之内损坏达10多块。故障现象为某块RTD测温元件上的数个测温点通道故障，温度测量值达上限。

厂家技术人员现场检查发现测温点存在持续工频大电压和尖峰脉冲电压，电压幅值最高达100V以上。针对这种情况，厂家技术人员提出采用齐纳二极管抑制共模信号，试验接线图如图3所示。

图3 测温电阻加装齐纳二极管接线图

加装齐纳二极管保护后，机组各测温点工作正常、稳定，波形对比图如图4和图5所示。

图4 6号机水机屏推力11号轴瓦测温加装齐纳二极管前后波形对比

图5 4号机测温屏18号定子线圈测温加装齐纳二极管前后波形对比

（3）机组定子测温电缆更换

瀑布沟3号机机组投运后不久，定子测温点连续故障。故障现象为相邻数个测温点故障，测温电缆三线之间电阻值只有几欧姆或者跳变，某些测温电缆之间电阻无穷大。

在查证测温端子箱至监控测温屏之间电缆无异常后，初步判定故障点在测温电阻至测温端子箱之间。经停机彻底检查后发现，自定子上齿压板穿管布置的测温电缆严重损坏，部分电缆断线，部分电缆熔化在一起。

经专家现场论证后认为，此现象是由于定子磁场在测温线金属屏蔽层、穿线金属管上产生感应电势，且各点感应电势不一样，电缆裸露屏蔽层直接搭在金属管上造成金属屏蔽层多点接地，由于电势的作用对地形成电流，造成电缆烧损。特别是穿线金属管管口由于金属毛刺放电作用造成局部放电，烧损情况更为严重。

针对这种情况，采取了以下防范措施：

（1）将测温端子箱本体接地点与接地铜排直接连接，并使测温电缆金属屏蔽层在测温端子箱处单端接地，严禁双端接地，避免在金属屏蔽层中产生环流。

（2）测温电缆沿定子基座外沿布线，远离定子齿压板。

（3）对电缆金属屏蔽层裸露部分进行绝缘处理，避免与定子基座和穿线金属管搭接在一起。

（4）全部更换已损坏的测温电缆，应重新选用屏蔽层绝缘的阻燃电缆。

采用以上防范措施后，目前机组所有定子测温点运行稳定。

4 下一步的改进措施

目前瀑布沟水电站的测温系统工作虽然基本稳定，但结合其实际运行环境分析，下一步仍将有工作要做。

（1）目前水导轴瓦测温电阻采用航空插头形式，在机组运行时，持续的油流冲击容易造成接触不良。

（2）目前布置在轴承油槽内的测温电缆存在有中间接头，长期浸泡在热油中，工作可靠性较低。

（3）目前轴瓦测温电阻电缆头采用短软弹簧保护，在机组运行时，持续的油流冲击容易造成测温电缆断口。

（4）目前油槽内测温电缆用扎带固定，在热油中长期浸泡容易脆化。

针对以上问题，瀑布沟水电站将结合机组检修对轴瓦测温进行整治。将轴瓦测温全部更换为铠装丝的结构，对浸泡在热油中的测温电缆采用耐腐蚀的聚合物包裹，定制测温电缆保证油槽内部无中间接头，油槽内测温电缆用白布固定，并刷灰漆处理。

5 结语

温度作为电力设备运行正常的一个重要判据，在设备监测和保护、故障诊断和分析等方面有着重要的作用。本文介绍了瀑布沟水电站测温系统的主要组成，分析并解决了测温系统出现的轴瓦温度组态问题、机组测温干扰问题和定子测温电缆损坏问题，提高了测温系统的可靠性和科学性，为电站安全稳定运行奠定了坚实的基础。

[1]孔凡场,王永谭.水电厂测温电阻故障原因分析及解决办法[C].中国水力发电工程学会电力系统自动化专委会2008年年会暨学术交流会论文集，2008.

[2]兰宝杰,孔凡场.水电厂测温电阻故障原因及改进[J].电力安全技术，2008，（6）.

[3]张龙，李铁瑾.机组测温回路温度过高联片在发电机组保护中的应用［J］.电力学报，2010，（1）.

TP216+.2

B

1672-5387（2010）06-0092-04

2010-10-08

张宇（1984-），男，助理工程师，从事水电厂运行维护工作。