1 前言

目前， 上海超高压输变电公司运行管理中的103 个220kV 及以上变电站的大型电力变压器配套的超过2000 台（套）测温装置中，逾50%存有因环境温度变化而引发就地与远方之间两表偏差超过国家电网规定5℃以内要求的缺陷。为从事故源头杜绝非电量保护误报警或误跳闸，笔者结合日常检验工作对测温装置两表偏差缺陷机理进行了系统的试验分析。

2 朝夕巡视法

2011 年8 月4 日，500kV 上海远东变电站巡视中发现三号主变压器A 相1 号德国产油温计（12m长度毛细管）在凌晨6 点时的就地指针示值与后台网络数据之间偏差为1.0℃;中午12 点时，上述两表偏差升至6.0℃。也就是说环境温度从凌晨6 点的30℃变化到中午12 点的37℃时，同一台温度计远方与就地之间的偏差变化了5℃，记录数据如表1。

大型油浸电力变压器是变电站的重要设备，继电保护规范要求采用独立通道采集和传输重要设备的运行数据如图1 所示，远方（或就地）系统中任一元件故障只可能造成某一独立通道失效， 而不会影响另一独立通道继续完成监控任务。

图1 测温装置图

指针式温度计一般由感温部件（温包）、传导部件（毛细管）及弹性元件（铜管压扁后盘圆制成）三部分组成（如图2）。密闭腔体内填充感温介质（气体或液体）后，温包内感温介质热胀冷缩产生的压力变化通过毛细管传递给弹性元件并推动指针偏转实现指示温度。

图2 指针装置图

图1 所示测温装置包括就地方式的指针温度计和远方数字显示系统两个独立通道，其中远方显示系统采用诸如三线制补偿等许多微电子技术， 基本消除了环境温度变化影响（例如环境温度变化±40K时温度变送器的附加误差仅仅±0.4℃）。虽然指针温度计因为不受电磁场干扰和不需要工作电源以及可以适应IP55 等级的户外条件等特点而被世界各国变电站广泛选作非电量保护执行组件，但当环境温度变化±40K 时其附加误差上限均在±3℃以上（即便是发达国家标准也仅如此，即0.5℃%FS/10℃）。综上所述，表1 所示两表偏差变化量多数情况下就是指针温度计的环境温度变化影响量。

3 校验装置的研制

虽然按照国家电网Q/GDW 440-2010 《油浸式变压器测温装置现场校准规范》附录E 规定的环境温度影响试验方法（如表2）能够鉴别出指针温度计中的不合格品，但是仅仅完成一台试品就至少需要一个人工作两天时间。巨大的时间成本导致各个基层供电公司在指针温度计进货检验时无法进一步关注试品的环境温度变化影响量水平是否符合要求。

为此，笔者开发了一台试验装置（如图3）。KH-2010 型全自动环境温度变化试验装置共有三个工作室，每个工作室的环境温度都能够产生-20℃的低温环境（模拟冬天气候）或+60℃高温环境（模拟阳光直射条件下的夏季工况）。

表2 环境温度影响试验方法

图3 全自动环境温度变化试验装置

指针温度计的温包基本上不存在环境温度变化影响;指针刻度盘部分（表计部分）在温度计制造环节已经通过环境温度补偿机构对可能出现的工况实施了修正;KH-2010 中部工作室用于毛细管传导部分承受环境温度变化时试验研究。

KH-2010 同时配置了工控计算机和摄像头以及打印机等， 按照预设的恒温槽工作温度（20℃或100℃）和工作室试验温度以及必要的保温时间等程序要素自动完成全部试验项目，并通过对温度计表盘示值进行拍照作为记录数据依据，如表4-1 所示。为了确定远东站用温度计的缺陷机理， 按照Q/GDW 440-2010 进行如下试验：

依据国家电网Q/GDW440-2010 附录E，按照上海地区气候条件模拟0℃的冬天环境（比较20℃与0℃环境温度条件下的20℃刻度线上的示值变化， 合格上限应不大于1.6℃/20K）; 模拟上海地区夏季阳光直射条件下的60℃环境（比较20℃与60℃环境温度条件下的100℃刻度线上的示值变化，合格上限应不大于3.2℃/40K）。

4 检测数据

我们将上海地区常用的4种品牌18m 尾长的指针温度计作为试品。将温度计表盘和毛细管分别放入上述环境温度模拟箱中， 依次改变两个环境温度模拟箱温度在0℃或20℃或60℃（此时标准恒温油槽温度分别稳定在20℃或100℃），环境模拟温度稳定后读取温度计示值， 从而获得夏季或冬季环境温度变化对该被检温度计示值造成的偏差，测试数据见表4-1、表4-2、表4-3、表4-4。

表4-1 测试数据

#104照片是在表计和毛细管都处在20℃条件下，获得的温度示值数据是99℃.

#105照片是表计在20℃环境下，毛细管在60℃（模拟高温走线槽环境）条件下，获得温度示值数据是108℃，说明毛细管在环境温度变化40K时，造成偏差9℃。

#106照片是表计和毛细管在60℃（模拟夏天阳光直射高温环境）条件下，获得温度示值数据是111℃，说明表计和毛细管在阳光直射高温环境时，造成偏差12℃。

从表4-1 数据可以发现：环境温度从春天的20℃变化到上海地区夏天阳光直射条件下的60℃时，该温度计出现12℃的误差，其中表计部分影响量为3℃（尚在合格上限范围以内）; 而毛细管的影响量却高达9℃。

表4-2 测试数据

表4-3 测试数据

表4-4 测试数据

4 组件质量排查

上海地区常用的4种品牌18m 尾长的指针温度计环境温度影响试验数据汇总见表6。

表6：不同产地仪表测试数据

6 缺陷分析

（1）毛细管长度影响。

指针温度计的毛细管长度因以下三个原因呈增长趋势：

①油浸式变压器技术发展呈现高电压大容量特点。

②毛细管及其他管线均采用走线槽方式固定安装。

③绕组和油温共三个表计合装在同一板面（见图5）。

从表4-1 数据可以发现：环境温度从春天的20℃变化到上海地区夏天阳光直射条件下的60℃时，该温度计出现12℃的误差，其中表计部分影响量为3℃（尚在合格上限范围以内）; 而毛细管的影响量却高达9℃。

图5 现场指针温度计安装板

（2）充灌介质影响。需要关注的是表6 中两台不合格产品密闭系统内充灌介质均为液体; 而两台合格温度计充灌介质都是气体。

（3）毛细管内径影响。如果毛细管内径无限减小甚至接近至零时其环境温度影响将可降忽略不计。然而，事实上对于内径尺寸小于0.10mm 毛细管而言液体流阻之巨大程度相当于管道阻塞; 同样0.10mm 内径条件下的气体流阻尚处于正常工作范畴， 所以只有气体介质的指针温度计才能采取小直径毛细管以达到大幅度减小环境温度影响量的目的。

7 解决方法

鉴于环境温度变化影响试验消耗大量的人力物力，国家电网Q/GDW 440-2010 标准提出环境温度变化试验项目免检的必要条件： 指针温度计按毛细管长度可分为较长（如18m）、中等长度（如12m）和较短长度（如6m）三种类型。凡18m 尾长温度计试品稳定合格的可以免除其12m（及以下）尾长试品的环境温度变化影响试验。委托第三方检测机构使用上述全自动检测装置进一步对两种合格的24m 尾长温度计进行环境温度变化试验。测试记录见表7-1和表7-2，试验数据汇总见表8。

表7-1 测试数据

表7-2 测试数据

表8 试验数据汇总

表7-1和表7-2 所示24m 尾长温度计试验合格，因此18m（及以下） 尾长温度计符合国家电网Q/GDW 440-2010 标准附录E 环境温度变化试验项目免检条件。

8 结束语

综上所述，“朝夕巡视法” 可以在大量运行温度计中有效剔除那些环境温度影响量超差进而剔除两表偏差不合格的产品， 为今后变电站非电量保护组件的日常维护更新提供了依据。为此专门立项开发的为指针温度计环境温度变化试验的全自动检测装置， 不仅在解决试验人员作业工作量上创造了新方法，还为全面治理“两表偏差”找到了一种有效方法。

作者：戴缘生1，陕华平2，童在林1，李文1  （1.上海超高压输变电公司，上海200063;2.国家电网公司运行分公司，北京100005）