主变油温测量原理及缺陷处理办法

林健

摘要：主变油温作为主变运行状态监测的重要数据，越来越受到重视，目前对变压器油温的测量准确度也要求越来越高。本文简单介绍了变压器油温测量原理及缺陷处理办法。

关键词：主变油温;测量;原理;缺陷处理

主变油温分为主变顶层油温及绕组温度，整个油温测量系统由测温元件（温包、PT100）、温度变送器、温度表等组成。下文将对各个设备工作原理进行简单说明。

一、主变油温的测量原理

1.铂电阻（PT100）

PT 100就是说它的阻值在0摄氏度时为100 欧。PT 100 温度传感器，是一种以铂（Pt）作成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数，电阻变化率为0.3851

Ω/℃。其电阻和温度变化的关系式如下：R=100（1+0.3851T），T=2.6（R-100）

PT 100 温度传感器的主要技术参数如下：测量范围： -200℃～+850℃;允许偏差值△℃：A 级±（0.15+0.002│t│），B级±（0.30+0.005│t│）;热响应时间<30s;最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm。另外，Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。

PT100的接线方式有两线制、三线制、四线制采用二线制，但如果金属电阻本身的阻值很小，那末引线的电阻及其变化也就不能忽视，例如对于Pt100铂电阻，若导线电阻为1Ω，将会产生2.6℃的测量误差。为了消除或减少引线电阻的影响，通常的办法是采用三线联接法加以处理。

在三线联接法电路中，传感元件的一端与一根导线相接，另一端同时接两根导线。传感元件在与电桥配合时，与传感元件相接的三根导线粗细要相同，长度要相等，阻值要一致（r1，r2，r3即为引线电阻）。其中一根引线与测量仪表连接，由于测量仪表的内阻很大，可认为流过r2的电流接近于零。另两根引线分别与电桥的两个相邻臂相连，这样引线电阻对测量就不会造成影响。（可变电阻Rx连续可调，当 时，U=0，这样就把引线电阻的误差考虑进去了），当U≠0时，，理想情况下r1、r2、r3约等于0，所以有输出电压的简易计算公式。

现场运行的设备由于环境、维护、运行时间等因素可能造成引线电阻偏大，若测量到的电阻r2大于投运时的电阻值时，输出电压U小于实际值，造成测量到的温度低于实际值，若测量到的电阻r3大于投运时的电阻值时，输出电压U大于实际值，造成测量到的温度高于实际值。这可以作为现场处理缺陷的判断依据。

为了高精度的测量，可将电阻测量仪设计成四线制测量电路.有一个恒流源，r1、r2、r3、r4是引线电阻，Rx为电阻型传感器，V为电压表.因为电压表内阻很大，则且因为UM= Ux+I（r2+ r3），所以由此可见，引线电阻将不引入测量误差。

在缺陷处理中如发现铂电阻阻值与现场温度计不一致时应检查从铂电阻至端子箱两侧二次接线有误虚接或者松动，若无则应对铂电阻进行校驗或更换。

二、温度变送器原理介绍

温度变送器采用热电偶、热电阻作为测温元件，从测温元件输出信号送到变送器模块，经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换、恒流等电路处理后，转换成与温度成线性关系的4-20mA电流信号或者0-5V电压信号输出至测控装置。变送器测量范围多级可选，验收及消缺时应检查变送器测量范围以便进行油温与输出信号的核对。

以测量范围0-150℃，输出0-5V的温度变送器为例，当温度为0℃时，电压输出为0V，当温度为150℃时，电压输出为5V。温度与电压的关系为U=T*5 /150，即U=T/30。

以测量范围0-150℃，输出4-20mA的温度变送器为例，当测量到的油温为0℃时，变送器输出4mA电流信号，150℃时输出20mA的电流信号，输出电流与温度的关系为I=4+T（20-4）/150。在进行油温检查时可将测控装置显示值与计算值进行比对来确认变送器输出信号是否正确。

三、主变绕组温度特点

变压器绕组本身是一个带电体，直接测量绕组温度在绝缘处理上具有较大难度，特别是电压等级较高的绕组，虽采用光纤技术也能实现，但成本较高。所以常见的绕组温度计实际上是一种适用热模拟测量技术测量电力变压器绕组最热温度，所谓热模拟测量技术是在易测量的变压器顶层油温T0基础上，再施加一个变压器负荷电流变化的附加温升△T，由此二者之和T0 +△T 即可模拟变压器最热点温度。绕组温度表主要是在一个油温表的基础上，配备一台电流匹配器和一个电热元件，通过变压器电流互感器取出的与负荷成正比的电流，经变流器调整后，通过嵌装在弹性元件内的电热元件，电热元件产生热量，使弹性元件的位移量增大。因此，在变压器带上负荷后，弹性元件的位移量是由变压器顶层油温和变压器的负荷电流两者所共同决定，变压器绕组温度计指示的温度是变压器顶层油温与线圈对油的温升之和举例说明，假设主变绕组温度需补偿10℃，此时根据主变电热元件温升特性需补偿电流740mA，假设主变计算出二次额定电流为3A，如上图型号开关置于B档时的电流为2<IP≤3，则应选择B档档位开关，由740mA/3A得到的百分比为24.6%，再选择相应的档位，应置于4档。

结语

油温异常处理时应先检查铂电阻、温度计、后台与远动的一致性关系。若发现温度计与铂电阻阻值不对应，则应重点检查端子箱至铂电阻的二次接线、感温探头。若温度计与后台不一致，则应检查温度变送器的输入输出关系是否对应，即输入的铂电阻与输出的电压、电流是否对应，若只是远动温度不一致，则应检查远动系数是否正常。

参考文献

[1]范伟.变压器温度监测系统常见缺陷分析[J] .通讯世界，2017（06）：185-186

[2]龙燕，袁文，钟著辉，唐海军.提高主变油温测量远传精度的措施[J].湖南电力，2014，34（01）：30-32.