電力變壓器是電力系統的主要設備，對其運行狀態的監控直接影響電網供電質量，變壓器狀態的監控必須依靠各種監測信號的變換和傳送（即：變送器），變送器遠傳信號的穩定性和可靠性對電力狀態監測起著至關重要的作用，尤其在無人值守電站當中，更是完全依靠各種變送器監測和傳送狀態信息。溫度變送器是傳輸主變溫度信號必不可少的配件，其傳輸的準確性將直接影響后臺對變壓器狀態的判定。由此可見，提高溫度變送器測量的準確性以及傳輸信號的可靠性十分必要。

 

1 事故案例

        2016 年 8 月 15 日，運行人員發現 220kV松柏變電站 #2 主變 A 相繞組溫度信號異常，主控顯示為 -37.5℃，本體繞組溫度指示為43℃ , 對比其它項繞組和油面溫度，本體繞組溫度表指示正常。

 

2 原因分析

2.1 變壓器溫控器的遠傳信號介紹：

        目前市面上變壓器溫控器常用的遠傳信號主要有以下幾種：Pt100 電阻信號、（0-5）V 或（1-5）V 等直流電壓信號、（0-20）mA或（4-20）mA 等直流電流信號。Pt100 電阻信號傳輸距離越長誤差越大，雖然采用三線制傳輸，有補償線，但是因傳輸導線的材質直徑等因素影響，無法保證每根導線的阻值覺對一樣，所以隨著距離增長，阻值偏差也會逐漸增大。按測量范圍為（0-150）℃的儀表計算，對應的 Pt100 阻值范圍為（100-157.33）Ω，如果 3 根傳輸導線間的阻值相差1Ω，將對后臺溫度值產生（2-3）℃的影響。

 

        （0-5）V 或（1-5）V 等直流電壓信號在傳輸過程中會因導線電阻產生壓降，傳輸距離越遠，導線越長，線損越高，對后臺溫度影響越大。

 

        （0-20）mA 或（4-20）mA 等直流電流信號是應用相對較廣泛的一種傳輸方式，因輸出、傳輸、接收回路是串聯方式，串聯電路中電流相同，所以不受傳輸導線電阻影響。

 

2.2 確認現場主變A相繞組溫控器輸出方式

        經查看儀表接線圖，確認 A 相繞組溫控器輸出為（4-20）mA 方式。

 

2.3 測量繞組溫控器輸出電流

        打開傳輸回路，將直流電流表串接至回路中，經測量發現，A 相繞組溫度遠傳信號實測為 0mA。為防止傳輸線路開路對測量結果的影響，將本體繞組溫控器表蓋打開，按接線圖拆下傳輸導線，直接用直流電流表測內部溫度變送器輸出，仍為 0mA。

 

2.4 判斷故障原因

        經測量可以確認為繞組溫控器內置溫度變送器故障，無輸出。

 

3 故障處理

3.1 溫度變送器更換

        針對故障溫度變送器，地衣時間聯系生產廠家，進行更換，更換后通電測試，信號輸出正常，傳輸至后臺，顯示正確。

 

3.2 故障信息采集

        在接下來的時間里，陸續又有壽溪橋變電站等現場出現輸出信號缺失或不準確等類似缺陷，我們將更換下來的故障溫度變送器進行收集，并委托國內知名溫控器生產廠家大連眾和光電科技有限公司進行測試分析。測試結果是溫控器內部電子元器件燒毀，推測原因可能是由于雷擊、電壓突變、電磁干擾等引起。當電壓突變時，電路中沒有可靠的保護，勢必造成芯片等元器件電壓波動，會對個別器件造成性能損傷，造成輸出不正確，當超過其承受范圍時，便對器件造成永久性燒毀。經詢問現場管理人員，現場確實存在檢修情況，檢修時對供電電源停送電造成電壓沖擊。

 

3.3 總結

        內置溫度變送器屬于電子產品，對現場電源和干擾等運行環境要求較高，變送器生產廠家對現場運行狀況把握不足，往往出現在實驗室如何檢驗都合格，在現場運行一段時間就出問題的情況，正是因為變送器內部電路缺乏電壓沖擊保護，無法滿足現場實際工況條件要求，勢必會造成溫度變送器的損壞。

 

4 預防建議措施

        （1）在溫度變送器內部增加電源波動保護，對易損元件增加隔離保護，增加雷擊或干擾等帶來的沖擊保護。

        （2）在今后的現場檢修試驗中，盡量先斷開變送器等易損電子產品的電源和信號線路，防止沖擊影響。

        （3）各廠家生產的溫控器接線各不相同，要求在安裝、更換、檢修儀表過程中嚴格按照生產廠家接線圖接線，防止誤接線造成變送器損毀。

 

5 整改方案

        （1）委托大連眾和光電科技有限公司設計隔離溫度變送器，電源部分增加隔離電源模塊，將輸入電源與內部元器件完全隔離；輸出采用光電隔離電路，使內部元器件與輸出傳輸電路完全隔離，從而加強對內部元器件的保護，提高了變送器運行的可靠性。

        （2）新型溫度變送器在不改變原來安裝尺寸的前提下，內部采用 4 層線路板，外殼采用不銹鋼金屬外殼，有效地解決了現場電磁干擾對溫度變送器造成的影響。

        （3）輸出端增加放電保護，當傳輸線路收到雷擊或電壓沖擊時，自動對地放電，保護內部器件不受損壞。

 

6 方案驗證

        （1）對新型溫度變送器進行電源過壓測試，額定電壓為 AC220V, 當測試電壓達到265V 時，電路啟動過壓保護，溫度變送器自動斷電，測試電壓達到 400V 后持續 1 分鐘，重新下降至額定電壓，溫度變送器正常運行。

        （2）對新型溫度變送器輸出線路進行反復放電測試，放電測試結束后重新對溫度變送器進行檢測，各項功能正常。

        （3）以 220kV 松柏變電站作為試點，將新型溫度變送器更換至 #2 主變 A 相繞組溫度計中，可穩定可靠運行。

 

7 結束語

        主變溫控器現場后臺顯示異常的情況較多，本文分析了一起典型的主變繞組溫控器后臺顯示異常案例，詳細地分析了造成主變繞組溫控器后臺顯示異常的機理，找到了根本原因，并提出了處理方案和運維建議，并設計一款適合現場惡劣工況條件的溫度變送器，經測試運行，有效解決了溫度變送器故障率高的問題，對從業人員在主變溫控器試驗維護方面提供了很有價值的參考，對提高主變壓器運維水平、延長溫控器及主變壓器的使用壽命有著重要的意義。