油浸变压器绕组温控器异常的检查与处理

内蒙古华电蒙东能源有限公司 李强强 王德海 大唐四川物资有限公司 李贵强

电力变压器如果长期运行在过热状态下则可导致绕组绝缘老化加快、使用寿命和安全系数降低，甚至导致恶性电力事故的发生。日常温度监测可对油浸式大型电力变压器安全运行起到保障作用，变压器温控器正常与否关系到变压器正常运行的监控成效[1]，正确检查、检修、校验油浸变压器绕组温控器的重要性显而易见。

1 设备概述及绕组温控器工作原理

根据某风电场现场运行数据反馈，220kV 油浸1#主变的绕组温度和油面温度基本持平，历次查评专家均对此问题提出整改意见，但问题一直未能解决，变压器的绕组温度显示不准确也使运行人员对变压器的运行状态造成误判断。本文结合日常检修预试工作对变压器绕组温度与油温一致的问题进行分析并提出解决措施。绕组温控器为国产BWR-04A 型，测量精度±3℃，匹配相应变流器；专用CT 安装在变压器高压侧C 相，为LR-220型套管型电流互感器，电流比400/5A，额定二次负荷20VA，准确级为0.5测量级线圈。

变压器绕组温控器是根据油浸式变压器的工作原理和机械结构而特殊设计和制造的专门测量变压器绕组温升的测量装置[2]，由油面温控器、热模拟装置和温度变送器三部分组成，基于变压器绕组发热是由于变压器负载损耗产生，而负载损耗与变压器电流平方成正比的机理研发[3]，采用热模拟方法间接测量变压器绕组热点温度的专用仪表。其工作原理，是插入变压器油箱顶层专用套管里的温包感受油温的变化，其内部的感温介质因温度发生体积变化，通过铜质毛细管将体积的变化传递至温控器内的弹性波纹管产生对应的位移量，这个位移量可以理解为变压器顶层油温T2；温控器专用电流互感器取出与负荷成正比的电流，经变流器调整后，输入到绕组温控器弹性元件内的电热元件，电热元件产生的热量使感温介质体积产生一个附加变化，进而使弹性元件产生一个附加位移量，这个附加位移量可以理解为变压器绕组对油温差ΔT，从而产生一个比油温高一个温差的温度指示值，这个指示值就是变压器的绕组温度T1，即T1=T2+ΔT。

图1 油浸变压器某型号绕组温控器工作原理图

2 故障分析与排查

根据绕组温控器工作原理可知，当变压器负荷为零，绕组中无电流通过、绕组不发热、ΔT趋近于零，变压器的绕组温度T1近似等于变压器顶层油温T2(T1≈T2)；风电行业中正常运行的变压器负荷为零只是一个临界点，绝大多数工况负荷不为零，可认为绕组中始终有电流通过，绕组发热、ΔT大于零，变压器的绕组温度T1大于变压器顶层油温T2（T1＞T2），而温差与负载电流成正比。如变压器的绕组温度T1常年近似等于变压器顶层油温T2，说明加热元件没有起到作用，附加位移量未被有效叠加，绕组温控器失去了专门测量变压器绕组温升的作用。

导致绕组温度出现异常的主要原因存在两个方面，分别是电流互感器二次输入电流Ip 和变流器加热调节电阻R。检修人员先检查绕组温控器匹配的CT 二次输入电流是否正确，通过现场检查与测试，回路接线正确、输入电流符合负载实际电流，进而排除了二次CT 输入电流对加热元件的影响；进一步核查加热调节电阻R 的影响，通过试验发现正常运行的绕组温控器调节电阻调校不准确。

图2 油浸变压器某型号绕组温控器的变流器校验原理图

3 校准、安装及运检注意事项

3.1 校准

绕组温控器的拆卸应用呆扳手，要轻拿轻放。绕组温控器的温包必须全部浸入恒温校准油槽内，表头必须垂直安装，数显温控仪与绕组温控器连接以便同步对其远方显示进行校准。连接好试验线路，将恒温槽温度设定在60℃，温度达标后等待10min，示值稳定进行读数，此数为变压器顶层油温，进而判断温控器温包是否正常。根据变压器出厂资料查阅变压器温控器专用CT 的额定二次电流，温控器的变流器根据专用CT 的额定二次电流(1A、2A、3A、5A)不同，检查现场变流器接线类型是否正确。根据变压器本体铭牌查阅变压器高压侧的额定电流IN，依据公式Ip=IN/CT 变比计算电流互感器的输出电流Ip。

查阅变压器的使用说明书得出变压器绕组对油温差ΔT，再根据绕组温控器电热元件温升特性曲线查出ΔT 值相对应的Is 值。计算Is/Ip 求K 值，查变流器技术参数表，根据电流互感器最大输出电流（即额定二次电流）确定的接线类型、输入电流IP、输出电流Is/输入电流Ip 的值，得到调整导线K 的接线端子位置。按图3接线，其中X1接图2的R 口、X2接图2的18口、X3接图2的1口、X4接图2的2口。

图3 油浸变压器某型号绕组温控器的变流器校验接线图

接通电源，选择CT 电流模拟器档位或调整调压器输出恒定的电流Ip(电流表A1的指示值)，用来设定和调整模拟输入绕组温度器的CT 电流。调整变流器中的变阻器W，整定对应的Is 值。检查温度控制器本体读数及远方温度显示数据，不一致时可通过调节温度控制器内的Pt100电阻使其一致，也可通过温度值和输出无源电流值的对比进行显示校准，即0℃对应4mA，150℃对应20mA。恒温槽设定所需温度值，以满足主变非电量（温度）保护定值的整组传动试验，对风扇启停、高温报警、跳闸信号等对应的触点开关是否正常、正确动作依次检查。

3.2 安装

绕组温控器的安装也应用呆扳手，要轻拿轻放，合盖时四点均匀对称拧紧。检查变压器温包套管的密封件良好，套管中须注满变压器油，油中无水混入。温包必须全部插入有油的套管内，深度不小于150mm，安装做好密封以防雨水进入。温控器多余毛细管应盘为直径150mm 以上环圆状，每隔300mm 应对护套毛细管用细铜丝扎结固定。变压器正常运行30min 后，观察绕组温控器温升是否正确。

3.3 运检注意事项

主变本体端子箱内绕组温度专用CT 二次进行一点接地且应良好、无松动，确保人身安全，防止损坏设备。一方面防止一次绝缘击穿，二次窜入高压；二方面工作时相当于短路，二次侧意外开路，会产生高电压；三方面检修时如果二次侧没有被短路，会产生很高的电动势。在变压器的运行状态下，涉及拆装绕组温控器时要做好CT 开路的风险防范，同时落实温度异常变压器跳闸停运的风险防范。绕组温控器的日常检查要考虑负载情况的影响，应与历史数据对比，涉及接触检查必须在变压器停用的状态下进行。每2或3年检查温控器内有无潮气冷凝，并检查、校准温度指示，温度计和热电偶的指示差别应在指示精确度±3℃以内。

远方温度显示误差等于远方监控机显示温度与绕组温控器指示值的差值，其值不应超过±5℃，超标应检查校准；如果变压器绕组温度升高超限时，应分别检查变压器的负荷、核对温控器、检查变压器的冷却系统运行是否正常。如若发现温度较平时同样负荷和冷却状况下高出10℃以上，或负荷未变、油温不停上升、而检查结果证明冷却装置和温度计正常、通风情况良好，则认为变压器已发生内部故障，此时应立即将变压器退出运行；绕组温控器的检定方法分内场检定和现场检定两种方式[4]。无论采取哪种检定方式，安装的绕组温控器必须是刚检定合格的，如需对之前检定合格的绕组温控器替换安装，也应在安装之前再次组织检定合格才可使用，安装后还须对主变非电量(温度)保护进行整组传动试验。

拆接回路接线时，使用绝缘工器具并用绝缘胶布将相关端子分别包好，严禁回路短路或直流二次接地。检查仪表的表笔要与检查和被检查回路保持足够的距离，防止误碰造成仪表或待检仪器损坏；做散热风扇启停传动试验前，应检查确认变压器风机上和周围无人员工作，附近其它工作人员做好提示、提醒，防止人员受伤或受到惊吓；检查绕组温控器各触点开关前，熟悉各触点开关的用途、明确各触点开关的相应位置、确认各触点开关的带电情况，重点检查触点开关接线是否正确、可靠，各固定点无松动现象，各触点动作灵敏无卡滞；为确保校验准确性，恒温槽必须使用变压器油，而且与主变压器使用同厂家、同品牌、同型号、同规格的油品，严禁注水。

综上，根据工作实际，从绕组温控器的工作原理分析，对运行中的变压器绕组温度与油温基本一致的问题进行探讨，作为变压器绕组温度保护，要想真实反映绕组温度必须测量负荷电流的大小，还需对加热调节电阻进行调校，根据分析结果利用主变压器停电检修机会对绕组温控器进行调校和维护，校正后的变压器绕组温度普便比油温高10℃左右，此值与变压器出厂短路法温升试验测得的10.30K 值完全相符（高压绕组温升相对于油顶层温升）。