弄懂变压器的油温与绕组温度
弄懂变压器的油温与绕组温度
变压器油温
油浸式变压器是电力系统中不可缺少的核心设备之一，其中，变压器油的作用是主要是冷却和绝缘。变压器的油温与绕组温度是变压器运行中非常重要的监视参数，其温度变化对变压器的安全运行具有重要影响。
油温计的测量基于密闭测温系统内蒸发液体的饱和蒸汽压力和温度之间的变化关系。当末端的温包感受到温度变化时，密封腔内饱和蒸汽膨胀，引起上部弹性元件曲率发生变化，进而驱动其自由端位移，再经齿轮放大机构将这一位移传递至指针，最终在表盘上显示对应的温度变化。
简单地说，就是热胀冷缩。
变压器油温一般指的是变压器的上层油温。通常情况下，热油质量轻，会上浮至变压器油箱顶部，并进入散热器，经过与外部空气交换热量冷却后，下沉至变压器底部，并对内部发热元件起到冷却作用。因此，变压器的上层油温比中下层高，监视上层油温可以较好地反映主变工况。由于大型主变的内部空间较大，温度分布不均，因此一般在主变油室内部长轴两端取两点进行上层油温监测，以更好地反映主变整体温度情况。变压器一般在外壳顶部安装有插入油内的测温槽，油温表的感温探针插入测温槽内即可。
主变的油面温度计有两根指针，黑色指针记录实时温度，红色指针记录最高温度。当温度上升时，黑色指针推动红色指针至最高温度的指示位，黑色指示针返回时，红色指针不返回。据此可保证红色指针记录数据为历史高位。主变压投运前，应先对指针复位调节：旋动大调节钮使红色指针与黑色指针的右侧对齐。
变压器绕组温度
主变绕组温度的测量与油温测量原理有较大的区别。目前一般有直接测量法、热模拟测量法和间接计算测量法三种。
直接测量法：需要在变压器绕组内直接埋设传感器，并使用温度测量仪测量显示绕组温度。更为成熟的方法是使用光纤技术，在变压器绕组制造过程中埋入光纤。但维护技术复杂，成本昂贵，主要用于变压器在设计试验阶段与热模拟测量法进行比较，以校对热模拟测量的误差。
热模拟测量方法：是根据变压器负载损耗与负载电流成正比平方关系而发展的一种绕组测量方法。绕组温度表在油温表的基础上配备一台电流变送器和电热元件，通过温度叠加来反映变压器绕组温度。这种测温方法具有简单、适用的特点，但误差较大。
变压器绕组温度T1为变压器顶层油温T2与绕组对油的温升ΔT之和，即：T1＝T2＋ΔT
绕组对油的温升ΔT取决于变压器绕组电流。电流互感器二次侧电流正比于绕组电流，将此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，电热元件产生热量使弹性元件发生一个较小的附加位移，从而产生一个比油温高一个温差的温度指示值。因此当变压器带上负荷后，弹性元件的位移量是由变压器顶层油温和变压器负荷电流二者所决定。
测量热电阻时一般用不平衡电桥，将Pt100热电阻作为电桥的一个桥臂，其连接导线也计入桥臂的一部分，采用三线制可以消除导线电阻带来的测量误差。
间接计算测量法：根据国际电工委员会（IEEE）推荐的油浸式电力变压器绕组热点计算公式（IEEE-C57.91-1995-R2004），通过计算各种关键参数和变压器负载电流值来计算绕组热点温度。这个公式是公认的经典方法，具有相当的精度。
此种方式下，绕组温度表指示的温度是变压器顶层油温与绕组对油的温升之和,它反映了被测变压器绕组的最热部分温度，亦即热点温度。
根据以上说明不难知道，在主变空载的情况下，油温和绕温应当是基本相同的，而在主变带载的情况下，二者一般不相同，在现场巡视若发现运行中的主变油温与绕温相同，应该特别注意。
油温和绕温相关的一些其他知识
变压器油存在明显的热胀冷缩效应，可采用油枕进行储油与补偿的作用。同时，油枕可保证变压器油与空气的接触面减小，并且从空气中吸收的水分、灰尘等杂质沉积在油枕底部的沉积器中，大大减缓了变压器油的劣化速度。
根据试验和理论分析，如果线圈的运行温度保持在 95℃时，寿命约为 20 年；温度为105℃时，寿命约为7年；温度为120℃时，寿命约为2年。可见，变压器的使用年限主要决定于绕组的运行温度。
按A级绝缘考虑，由于绕组平均温度比油温高10℃ 左右，因此，一般规定上层油温不允许超过95℃，这样绕组的最高温度不会超过105℃，这与A级绝缘的允许温度一致。
主变温度对变压器正常运行有很大影响，主要影响主变的绝缘材料。绝缘材料在温度变化的影响下易发生老化，温度越高，老化越快。绕组一旦失去绝缘层保护，很容易被高电压击穿，造成主变相间短路。为防止绝缘材料加速老化，主变运行中上层油温一般不超过75℃，最高不超过85℃；在主变冷却器全停保护投入情况下，当变压器冷却系统发生故障被切除，远方开始计时，全部冷却器停止运行，在额定负载下允许继续运行1 h，若上层油温达到75℃，允许运行20min。
至于非电量保护方面，也一般依据上层油温值制订相关策略。如按照川电调[2006]135号文第三条第6款之规定：
另外135号文第五条第1款明确指出：
