弄懂變壓器的油溫與繞組溫度
弄懂變壓器的油溫與繞組溫度
變壓器油溫
油浸式變壓器是電力係統中不可缺少的核心設備之一，其中，變壓器油的作用是主要是冷卻和絕緣。變壓器的油溫與繞組溫度是變壓器運行中非常重要的監視參數，其溫度變化對變壓器的安全運行具有重要影響。
油溫計的測量基於密閉測溫係統內蒸發液體的飽和蒸汽壓力和溫度之間的變化關係。當末端的溫包感受到溫度變化時，密封腔內飽和蒸汽膨脹，引起上部彈性元件曲率發生變化，進而驅動其自由端位移，再經齒輪放大機構將這一位移傳遞至指針，最終在表盤上顯示對應的溫度變化。
簡單地說，就是熱脹冷縮。
變壓器油溫一般指的是變壓器的上層油溫。通常情況下，熱油質量輕，會上浮至變壓器油箱頂部，並進入散熱器，經過與外部空氣交換熱量冷卻後，下沉至變壓器底部，並對內部發熱元件起到冷卻作用。因此，變壓器的上層油溫比中下層高，監視上層油溫可以較好地反映主變工況。由於大型主變的內部空間較大，溫度分布不均，因此一般在主變油室內部長軸兩端取兩點進行上層油溫監測，以更好地反映主變整體溫度情況。變壓器一般在外殼頂部安裝有插入油內的測溫槽，油溫表的感溫探針插入測溫槽內即可。
主變的油麵溫度計有兩根指針，黑色指針記錄實時溫度，紅色指針記錄最高溫度。當溫度上升時，黑色指針推動紅色指針至最高溫度的指示位，黑色指示針返回時，紅色指針不返回。據此可保證紅色指針記錄數據為曆史高位。主變壓投運前，應先對指針複位調節：旋動大調節鈕使紅色指針與黑色指針的右側對齊。
變壓器繞組溫度
主變繞組溫度的測量與油溫測量原理有較大的區別。目前一般有直接測量法、熱模擬測量法和間接計算測量法三種。
直接測量法：需要在變壓器繞組內直接埋設傳感器，並使用溫度測量儀測量顯示繞組溫度。更為成熟的方法是使用光纖技術，在變壓器繞組製造過程中埋入光纖。但維護技術複雜，成本昂貴，主要用於變壓器在設計試驗階段與熱模擬測量法進行比較，以校對熱模擬測量的誤差。
熱模擬測量方法：是根據變壓器負載損耗與負載電流成正比平方關係而發展的一種繞組測量方法。繞組溫度表在油溫表的基礎上配備一台電流變送器和電熱元件，通過溫度疊加來反映變壓器繞組溫度。這種測溫方法具有簡單、適用的特點，但誤差較大。
變壓器繞組溫度T1為變壓器頂層油溫T2與繞組對油的溫升ΔT之和，即：T1＝T2＋ΔT
繞組對油的溫升ΔT取決於變壓器繞組電流。電流互感器二次側電流正比於繞組電流，將此電流經變流器調整後，輸入到繞組溫控器彈性元件內的電熱元件，電熱元件產生熱量使彈性元件發生一個較小的附加位移，從而產生一個比油溫高一個溫差的溫度指示值。因此當變壓器帶上負荷後，彈性元件的位移量是由變壓器頂層油溫和變壓器負荷電流二者所決定。
測量熱電阻時一般用不平衡電橋，將Pt100熱電阻作為電橋的一個橋臂，其連接導線也計入橋臂的一部分，采用三線製可以消除導線電阻帶來的測量誤差。
間接計算測量法：根據國際電工委員會（IEEE）推薦的油浸式電力變壓器繞組熱點計算公式（IEEE-C57.91-1995-R2004），通過計算各種關鍵參數和變壓器負載電流值來計算繞組熱點溫度。這個公式是公認的經典方法，具有相當的精度。
此種方式下，繞組溫度表指示的溫度是變壓器頂層油溫與繞組對油的溫升之和,它反映了被測變壓器繞組的最熱部分溫度，亦即熱點溫度。
根據以上說明不難知道，在主變空載的情況下，油溫和繞溫應當是基本相同的，而在主變帶載的情況下，二者一般不相同，在現場巡視若發現運行中的主變油溫與繞溫相同，應該特別注意。
油溫和繞溫相關的一些其他知識
變壓器油存在明顯的熱脹冷縮效應，可采用油枕進行儲油與補償的作用。同時，油枕可保證變壓器油與空氣的接觸麵減小，並且從空氣中吸收的水分、灰塵等雜質沉積在油枕底部的沉積器中，大大減緩了變壓器油的劣化速度。
根據試驗和理論分析，如果線圈的運行溫度保持在 95℃時，壽命約為 20 年；溫度為105℃時，壽命約為7年；溫度為120℃時，壽命約為2年。可見，變壓器的使用年限主要決定於繞組的運行溫度。
按A級絕緣考慮，由於繞組平均溫度比油溫高10℃ 左右，因此，一般規定上層油溫不允許超過95℃，這樣繞組的最高溫度不會超過105℃，這與A級絕緣的允許溫度一致。
主變溫度對變壓器正常運行有很大影響，主要影響主變的絕緣材料。絕緣材料在溫度變化的影響下易發生老化，溫度越高，老化越快。繞組一旦失去絕緣層保護，很容易被高電壓擊穿，造成主變相間短路。為防止絕緣材料加速老化，主變運行中上層油溫一般不超過75℃，最高不超過85℃；在主變冷卻器全停保護投入情況下，當變壓器冷卻係統發生故障被切除，遠方開始計時，全部冷卻器停止運行，在額定負載下允許繼續運行1 h，若上層油溫達到75℃，允許運行20min。
至於非電量保護方麵，也一般依據上層油溫值製訂相關策略。如按照川電調[2006]135號文第三條第6款之規定：
另外135號文第五條第1款明確指出：
