浅谈变压器绕组温度计的原理及测量方法

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【摘 要】本文主要分析了变压器绕组温度计的工作原理和作用，并分析了常用的在线绕组温度的测量方法，最后提出了在使用绕组温度计需要注意的问题。

【关键词】绕组温度计；工作原理；测量方法

在变压器的运行过程中，绕组温度计主要起到对线圈绕组温度的全程监视的作用。绕组的温度会直接决定变压器的使用寿命，因为绝缘材料的温度和老化情况会直接受到绕组温度的影响，特别是线圈绕组最热部分的温度。通常变压器绕组的电位比较高，所以直接使用测温元件无法测出绕组的温度，针对这种情况，应该采用间接的方法来实现对变压器绕组的温度进行测量是一种可行性较强的方法。

1、变压器绕组温度计的工作原理

通常变压器在运行的过程中会有负载损耗产生，这就会引起电压器绕组发热，从负载损耗的公式中可以看出，绕组的发热和变压器电流的平方之间是成正比的。因为变压器的绕组是被绝缘油包围着的，所以用油的温度和变压器中通二次电流的电热元件的温度相加就可以将变压器的绕组温度测量出来。

绕组温度计是在一个油面温度计的基础上，又配备了一台电流匹配器以及一个电热元件，绕组温度计的原理图如图1所示。绕组温度计的工原理是在位于变压器油箱顶层的油孔内插入温度计传感器的温包，在变压器无负荷的时候绕组没有发热现象，这时温度表中显示出来的温度计就是变压器油的温度。如果变压器处在带负荷的运行状态中时，电流互感器输出的电流得到电流匹配器调整之后将会流经电热元件，这时电热元件将会发热。弹性元件在受到电热元件所产生热量的影响下，位移量将会变大。通常变压器的油温和负荷电流会共同决定弹性元件的位移大小，也就是说这两个因素都会给弹性元件的位移造成影响，所以在设计绕组温度计的时候，对于流经电热元件的电流所引起的温升进行了考虑，而流经电热元件的电流的温度增量正好和变压器被测绕组相对于油的温度升高的大小相似，所以变压器绕组温度计真正显示出来的温度就是变压器顶层油温和电热元件电流的温升的和，测出来变压器绕组最热部分的温度测量了出来，也就是变压器绕组的温度。

油孔也就是温度计座是筒形的，其位于变压器油箱的顶部具有导热功能但是和变压器油系统之间是隔离的。在使用的过程中首先在油孔内将感温油加满之后将温包插入，之后将温包取出来将少量的感温油抽吸出来，要保证温包杆的百分之九十五是浸泡在油中的，然后再将温包放入感温油中同时使用螺纹将其固定住。这样可以确保油孔内的感温油可以发生膨胀并确保油孔就有良好的传热功能，这样可以保证测量温度的准确性。电流匹配器作为一种电流变化装置主要是提供电源给绕组温度计。电流匹配器的工作原理是由电流互感器输入的电流经过电流匹配器得到交换之后给绕组温度计内部的电热元件提供可调的电流，最终实现对变压器绕组最热部分的温度进行模拟。可以通过对电流匹配器线端的变化以及电位器和电热元件的分流比进行调整，即就是粗调和微调。电热元件作为整体测量设备的关键和核心元件，因为只有电热元件的发热特性能真实的将变压器绕组的发热特定反映出来，才能确保测量结果的准确性。

2、常用的绕组温度在线测量方法

通常情况下，变压器绕组温度的在线测量方法包括三类，分别是直接测量方法、间接计算法以及热模拟测量方法。

2.1直接测量方法

直接测量法通常是在制造时将测温元件埋设好，而且埋设点的多少和测量的准确度是成正比的，这种方法可以完成对变压器绕组温度的测量，三十维护维护起来很困难难度很大，而且维护需要的成本也极高。

2.2热模拟测量方法

该种测量方法因为在变压器上安装的用来测量温度的设备经过长期的使用测量精度将会降低，会差生较大的测量误差，也就是无法实现对变压器绕组温度进行准确的测量，所以会有很多的隐患，有些国家已经停止使用该种测量方法来对变压器绕组温度进行测量，在我国使用的也越来越少。

2.3间接计算方法

以负载导则热点计算公式为依据的间接计算法来实现对变压器绕组温度进行测量能保证极高的精确度，所以在目前作为一种经济、简单而且实用性较强的一种测量方法。该种方法主要是依据对变压器热模型进行假设，然后结合各个国家的经验以及相关的油浸式变压器负载导则中规定的标准将热点温升的计算公式导出来，进而实现对变压器绕组温度的计算，这种方法可以保证计算的精度，所以是一种实用性很强的测量方法，这种方法被使用的越来越广泛，相信在未来也会有着广阔的发展前景。

3、在使用绕组温度计时需要注意的问题

从上文的图1中可以看出，在绕组温度计中，微调电位器可能会出现接触不良的情况，因为该微调电位器在电路中主要是实现对元件的加热，起到了分流器的作用，如果被保护的变压器的油温温升比较小的时候，IS就比较小，这时微调电位器的分流量就比较大，更容易出现接触不良的现象，为了避免出现接触不良的情况，在使用绕组温度计的过程中需要注意的问题有：第一，在生产组装绕组温度计的时候要确保微调电位器的三只脚都焊接牢固，如果微调电位器的动触点出现了开路情况，另外的两只脚所形成的固定电子依然还能起到分流作用，可以在很大程度上对动触点的开路所造成的影响起到缓解作用；第二，为了有效减少微调电位器的调节量，实现动触点开路对绕阻温度计所造成的影响的缓解，需要将一个可投撤的固定电阻并联在微调电位器的旁边，同时要将一个固定的电阻串联在微调电位器的前面；第三，要对原跨线的整定规则进行修改，根据实际情况对电流匹配器的档位进行调整，以实现对微调电位器分流量的减少。在对跨线进行整定的时候，要进行具体问题具体分析，做到灵活的整定，以确保测量的准确性；第四，将表校完之后，在对变压器的温包进行恢复时要确保在油孔内注入一定量的油然后将保温包插入，要温包杆的百分之九十五是浸泡在油中的，然后再将温包放入感温油中同时使用螺纹将其固定住，以免有雨水进入仪器而导致短路或者将电器回路烧坏。

结束语

在测温装置的基础上再加一套远传表计，工作人员在控制室就可以随时对变压器的运行情况进行监视。通过热模拟测量法的绕组温度表存在电流匹配器方面的隐患，这对变压器的正常运行无疑会带来一定的影响，所以生产厂家应该设法不断提高产品的性能，使其具有较高的可靠性，同时安装使用时要确保跨线的规则灵活，进而确保实现对变压器绕组温度的准确测量，使得变压器处于安全稳定的运行状态中。