水電站發(fā)電機組測溫系統(tǒng)設(shè)計

1、1.引言水力發(fā)電廠發(fā)電機組溫度的測量監(jiān)控主要包括機組軸承（推力軸承、導(dǎo)向軸承）、發(fā)電機鐵芯及繞組、發(fā)電機冷卻水（風、油）等部位的運行溫度監(jiān)測。發(fā)電機組的運行溫度是發(fā)電廠最主要的非電氣量監(jiān)控參數(shù)，它直接關(guān)系到發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)和發(fā)電機組的工作壽命。測溫熱電阻是水電廠最主要的傳感器之一。由于發(fā)電機組的特殊性，測溫元件的安裝和工作環(huán)境相對較差，這使得熱電阻（含引接線）容易出現(xiàn)斷線、短路、受強磁場干擾等故障，從而導(dǎo)致整個測溫系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性很差。熱電阻誤發(fā)誤報溫度信號可能造成運維人員對機組運行工況的誤判斷，可能導(dǎo)致繼電保護動作使機組跳閘停機，造成發(fā)電廠和電網(wǎng)不必要的損失。因此有必要認真的分

2、析研究發(fā)電機組測溫裝置（主要針對熱電阻）的選擇、安裝、接線方式；總結(jié)在實際工作中發(fā)現(xiàn)的熱電阻常見故障及其處理方法。這對水電廠發(fā)電機組和整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有著較大的實際意義。本文主要是從水電廠發(fā)電機組測溫熱電阻工作的特殊性、熱電阻普遍存在的問題和解決和改進方法、熱電阻的選擇、熱電阻的接線方式、熱電阻的安裝要點、測溫系統(tǒng)的設(shè)計方案等幾個方面進行闡述。2.水電廠發(fā)電機組測溫熱電阻工作環(huán)境的特殊性水電廠測溫熱電阻的工作環(huán)境是非常特殊的，這有別于其他的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。這些特殊性表現(xiàn)為：2.1運行時間長水力發(fā)電廠因其各自的水力資源不同，年持續(xù)運行時間有長有短，但普遍都是在千小時以上。最長的我們曾遇見過年持續(xù)

3、運行8000小時以上才進行大修作業(yè)的水力發(fā)電機組。并且現(xiàn)在因為設(shè)備制造技術(shù)水平的提高和電力需求的持續(xù)增長，水力發(fā)電機組的檢修（大修）周期間隔越來越長。這就對測溫熱電阻穩(wěn)定可靠地長期運行提出了更高的要求。2.2運行過程中不易維護檢修水力發(fā)電機組的測溫電阻大多安裝在狹小或封閉的空間中，僅有引接線與溫控儀連接，在運行過程中不易甚至無法進行維護或更換。比如：發(fā)電機定子線圈測溫熱電阻安裝在定子線圈的層間，只能在定子解體大修時才能更換熱電阻。2.3重要程度高水力發(fā)電機組各部位運行溫度的監(jiān)控是運維人員或自動化設(shè)備判斷機組安全運行工況的最重要非電氣量參數(shù)。測溫系統(tǒng)一般都要接入發(fā)電機保護和警報系統(tǒng)，作用于報警或

4、機組出口開關(guān)跳閘。比如：推力軸承是發(fā)電機組的關(guān)鍵部位之一，其運行溫度監(jiān)測是監(jiān)測推力瓦運行狀態(tài)的的唯一手段，因此推力軸承瓦溫監(jiān)控必須要求接入保護。立式水力發(fā)電機組運行規(guī)程規(guī)定：推力軸承瓦溫60時，保護系統(tǒng)發(fā)出聲光或語音報警；70時，保護系統(tǒng)作用于跳發(fā)電機出口斷路器，發(fā)電機組停止運行。故測溫熱電阻的重要性不言而喻。2.4運行環(huán)境惡劣仍以推力瓦測溫電阻為例：測溫電阻及其引接線長期浸泡在溫度較高（一般在30-50）的透平油里，并時刻承受高速油流和機組振動的沖擊。在這樣的環(huán)境中熱電阻及其引接線的可靠性經(jīng)受著較大的考驗。2.5運行中電磁干擾較大水電廠發(fā)電機組的端口電壓大多數(shù)都在千伏級，其產(chǎn)生的強電場以及轉(zhuǎn)

5、子漏磁產(chǎn)生的強磁場對熱電阻和測溫系統(tǒng)的干擾非常大。這對熱電阻及其引接線的抗干擾能力提出了很高的要求。2.6測溫熱電阻引線較長一般各個軸承測點的熱電阻的電纜走向是：熱電阻引接線油槽壁端子屏蔽電纜測溫屏端子測溫控制元件，有些甚至還需要在風洞壁進行再一次轉(zhuǎn)接。因此熱電阻引線較長，線路電阻較大且不可忽略。線路電阻的存在將使溫度測量結(jié)果與測點的實際溫度有很大的偏差，這對于要求越來越高的自動化控制方面有著不小的影響。3.水電廠發(fā)電機組測溫熱電阻普遍存在的問題和解決改進方法3.1普遍存在的問題正因為上述特殊性，使得水電廠的熱電阻在使用中普遍存在如下問題。1.長期工作的穩(wěn)定性差、可靠性低。實際上水電廠發(fā)電機組

6、對熱電阻的測量精度要求并不是太高，卻對于熱電阻長期工作的穩(wěn)定性、可靠性要求卻非常高。很多電廠因為采用了制造質(zhì)量不好或不適宜發(fā)電機組使用的測溫熱電阻，在運行不長時間后，就會發(fā)生大量誤報、跳變、沒有讀數(shù)、斷線和短路等故障，使運維人員很難判定到底是機組本身的故障還是測溫系統(tǒng)的故障，并引發(fā)保護系統(tǒng)誤動作。2.測溫熱電阻引接線電纜折斷或外皮開裂。測溫熱電阻引接線電纜在熱電阻根部折斷現(xiàn)象在大多數(shù)電廠都出現(xiàn)過。電纜長期浸泡在順機組轉(zhuǎn)動方向流動透平油中，承受著油流的徑向剪切力和機組振動的上下剪切力，以及油脂對引接線的侵蝕。電纜外皮在高溫及侵蝕性的透平油環(huán)境中長時間使用會開裂、破皮、發(fā)硬、變脆。假如不做特殊的處

7、理，運行時間長了引接線就會在熱電阻根部完全斷開或不完全斷開造成接觸不良。根部斷線的故障占了測溫電阻故障的一半左右，應(yīng)該特別重視。3.測溫熱電阻及引接線電纜沒有屏蔽，或有屏蔽但沒有接好。很多電廠都沒有對熱電阻及其引接線實施有效的屏蔽，使發(fā)電機組的強電場和強磁場對測溫電阻產(chǎn)生干擾并把干擾信號導(dǎo)入測溫回路中，造成測溫不準。我們實際測量到過，推力瓦測溫電阻感應(yīng)漏磁電壓信號達到110V。這使得溫度測量值毫無意義，還會導(dǎo)致回路中的其他器件損壞。熱電阻和整個測溫回路，引接線電纜多且長，接線環(huán)節(jié)多，屏蔽要求在整個環(huán)節(jié)中每一個連接點都要有可靠的屏蔽并形成整體的屏蔽接地，只要有一個環(huán)節(jié)沒有做好，屏蔽就可能會無效。

8、4.熱電阻安裝不規(guī)范。一般在安裝瓦溫電阻時要求測溫熱電阻與瓦體剛性連接，最好是螺紋連接。但金屬外殼結(jié)構(gòu)的測溫熱電阻與瓦體不能直接接觸，測溫熱電阻要通過一個絕緣膠木制作的固定塊插入瓦體測溫孔并螺紋連接在瓦體上。并用500V兆歐表測量熱電阻與軸瓦之間有不低于0.5M的絕緣電阻，避免形成軸電流產(chǎn)生微小放電損壞軸瓦瓦面。測溫熱電阻的引接線也要可靠固定，特別是根部導(dǎo)線要與熱電阻固定在同一個剛體上。若熱電阻只是簡單的放在瓦孔內(nèi)是極不規(guī)范的安裝方式。5.測溫電阻尾部結(jié)構(gòu)有全密封的和帶連接器兩種，現(xiàn)在還有很多老電廠在使用尾部有連接器的熱電阻。這種結(jié)構(gòu)的好處是利于拆卸，一旦測溫電阻出現(xiàn)故障可以在不用動電纜引接線

9、就把測溫電阻換下來。但這樣的結(jié)構(gòu)只適合安裝在油水冷卻器或空冷器等地方，對于軸瓦的溫度監(jiān)測就不適用了。例如在推力軸承內(nèi)熱電阻是完全浸泡在透平油里，而且透平油在不停地活動著，加上機組的振動，尾部連接器非常輕易漏油或觸點脫開，從而降低熱電阻長期工作的穩(wěn)定性。而且推力油池內(nèi)狹小的空間也不方便安裝此類結(jié)構(gòu)的測溫電阻。6.熱電阻線制和接線的問題。線制就是測溫電阻的引出線方式，如：4線制、3線制和2線制，線制決定了熱電阻引接線電阻對測量結(jié)果的影響。很多電廠采用2線制測溫電阻，或把3線制接成2線制的，或者在中間某個環(huán)節(jié)接成2線制。不管那種情況都會產(chǎn)生很大的誤差?？赡苡腥藭诤蠖藴囟饶K上對此進行補償，但面臨不

10、同類型不同長度的電纜引接線在后端溫度模塊上進行補償確實不是一種很實用和很準確方法。3.2解決改進方法1.采用測量漂移量小、長期工作穩(wěn)定性高、抗沖擊和振動的高品質(zhì)測溫熱電阻。2.采用特制的電纜引接線。電纜引接線長期浸泡在油里變硬變脆是因為最外層絕緣層材料不耐油造成的。例如電纜引接線的外皮材料是PVC材料，其耐油、耐溫性能比較差。在溫度較高場合，它的耐油性能更會大大的降低，使用壽命縮短更多。建議選用耐油、耐溫的聚全氟乙丙烯（FEP）絕緣電纜。聚全氟乙丙烯是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，是聚四氟乙烯的改性材料。它具有優(yōu)良的耐油、耐侵蝕和耐熱性能，可在-250250溫度內(nèi)長期使用，一般情況下強酸堿、強氧

11、化劑、油脂、酮、醚、醇等即使在高溫下也對它不起作用。它的耐開裂性能也非常好，可以徹底解決長時間泡在油中造成開裂故障。另外引接線外徑要符合現(xiàn)場的使用環(huán)境和機組的具體要求。對于不同容量和轉(zhuǎn)速的機組，其油膜甩起速度，沖擊力都不盡相同。要按照現(xiàn)場的具體情況選擇合適的導(dǎo)線外徑。導(dǎo)線線徑太小，很難承受一定的作用力，對熱電阻的使用會構(gòu)成影響。3.在電纜引接線與測溫電阻的結(jié)合部位加保護裝置解決根部斷線的故障。由于熱電阻芯片引腳要和引接線焊接，焊接易導(dǎo)致金屬材料發(fā)脆而斷開，所以這熱電阻根部是個薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)現(xiàn)場的情況，選擇不同的保護形式，如錐形彈簧保護管、波紋管和鎧裝絲延伸保護等。比如：鎧裝絲延伸保護方式是將測

12、溫熱電阻內(nèi)部的鎧裝絲一直延伸出來，這樣導(dǎo)線受到油流沖擊時受力的部位是鎧裝絲，而鎧裝絲是可以任意彎折的不銹鋼導(dǎo)線，抗侵蝕、沖擊和振動的機能非常好，這樣可徹底解決引接線受油侵蝕和沖擊的問題。4.熱電阻及引接線要采取一體化網(wǎng)狀屏蔽方式。磁場比電場更難屏蔽，對于強磁場的干擾來說，網(wǎng)狀屏蔽是最有效的方案。熱電阻的電纜引接線多且長，中間環(huán)節(jié)又多，在布線時要特別仔細，在每個環(huán)節(jié)上都要求把引接線的屏蔽線可靠地接到公共接地端。引接線一定要選用測量專用的帶銅絲網(wǎng)狀屏蔽層、線芯為鍍銀線芯的三芯（或四芯）電纜。5.測溫電阻盡量采用鎧裝封裝結(jié)構(gòu)。一般鎧裝封裝結(jié)構(gòu)經(jīng)由高純度氧化鎂填充、高溫干燥、拉絲、滾軋和退火的工序制作

13、完成，其特點是壽命長、響應(yīng)速度快、機械強度高和絕緣性好。特別是用于瓦溫、油池油溫的測溫熱電阻一定不要采用尾部帶連接器的結(jié)構(gòu)，而是采用鎧裝封裝結(jié)構(gòu)的熱電阻。6.對于有特殊要求的測溫電阻都要有針對性地進行設(shè)計和定制。4.水電廠發(fā)電機組測溫熱電阻的選擇4.1溫度變送器不適用于水電廠目前在水電廠測溫系統(tǒng)中，有不少設(shè)計是采用帶溫度變送器結(jié)構(gòu)，將溫度信號轉(zhuǎn)換成420mA的直流電流后再送到二次儀表或其它數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行溫度顯示。這樣一來，每一個測溫元件都需要一個溫度變送器。這種系統(tǒng)的缺點是成本高，每一個變送器都價值幾千元；由于溫度變送器的存在，測溫系統(tǒng)既增加了一個誤差環(huán)節(jié)，又多了一層故障點。因此，本人認為在

14、水電廠測溫系統(tǒng)中應(yīng)徹底擯棄溫度變送器，而使用熱電阻測量，并將各種信號直接送到模擬量輸入回路。這樣，在滿足水電廠測溫系統(tǒng)測量精度要求的前提下既提高了可靠性，又降低了成本。4.2 Cu50和Pt100適用于水電廠熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。與熱電偶的測溫原理不同的是，熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻的電阻值和溫度一

15、般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即：Rt=Rt01+（t-t0）式中，Rt為溫度t時的阻值； Rt0為溫度t0（通常t0=0）時對應(yīng)電阻值； 為溫度系數(shù)。相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴重，測溫范圍只有-50300左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200500范圍內(nèi)的溫度測量，其特點是測量準確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在程控制中的應(yīng)用極其廣泛。熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料

16、制造熱電阻。熱電阻種類有精密型熱電阻、鎧裝熱電阻、端面熱電阻、隔爆型熱電阻等。其中鎧裝熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它的外徑一般為28mm，與普通型熱電阻相比，它有下列優(yōu)點： 1.體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后?。?2.機械性能好、耐振，抗沖擊；3.能彎曲，便于安裝；4.使用壽命長。我認為選擇不銹鋼外殼的鎧裝銅熱電阻Cu50和鎧裝鉑熱電阻Pt100是最為適用于水電廠發(fā)電機組測溫使用的熱電阻。例如：CWRT-262C型銅熱電阻，分度號Cu50，測溫范圍-50150。4.3銅熱電阻與鉑熱電阻的比較1、銅熱電阻在我國應(yīng)用已有五十多年歷史了，早在二

17、十世紀五十年代就已廣泛用于發(fā)電廠中，它具有電阻溫度變化率大、價格低廉、材料來源容易等優(yōu)點。但是，從二十世紀八十年代起就逐漸被淘汰，被鉑熱電阻所代替。究其原因，是用戶普遍反應(yīng)銅熱電阻產(chǎn)品合格率很低，在使用中電阻值不穩(wěn)定、0電阻值漂移大等，因此在電廠中不受歡迎。而實際上并非如此。銅熱電阻質(zhì)量不過關(guān)的原因主要是生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝粗糙，沒用精確的檢測手段，因而生產(chǎn)不出高質(zhì)量的產(chǎn)品。2、鉑熱電阻是目前主流的測溫熱電阻。大型制造商都以光刻濺射工藝生產(chǎn)Pt100芯片，非常成熟可靠。濺射光刻工藝制作的Pt100芯片，精度要求達到A級。這類芯片的漂移很小，長期穩(wěn)定性高，而且抗沖擊和振動。芯片引腳采用鉑鎳合金可以

18、保證焊接后引線的機械性能，避免引接線線在傳感器內(nèi)斷開。銅熱電阻是用銅絲繞制線圈來做敏感元件，制造工藝和產(chǎn)品質(zhì)量差，可靠性大大降低。這也就是有些電廠使用銅熱電阻常常壞的原因。3、銅比鉑的阻值小，需要很長的銅絲繞制成敏感元件，鉑則相對短一些，一般的越長越細的材料可靠性越低。4、鉑熱電阻的價格要遠高于銅熱電阻。一般一臺中型立軸式水輪發(fā)電機組的測溫電阻的數(shù)量為30-80個左右。很有必要從生產(chǎn)維護成本、檢修難易度、監(jiān)測部位的重要性這三方面來綜合考慮采用哪種測溫電阻。5、金屬鉑的電阻值隨溫度變化而變化，具有很好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。Pt100熱電阻在0時阻值為100，電阻變化率為0.3851/，其精度高，穩(wěn)定

19、性好，適用溫度范圍廣，是中低溫度區(qū)（-200650）最常用的熱電阻。廣泛運用于水輪發(fā)電機組的軸承瓦溫、油溫、定子鐵芯繞組的溫度測量。銅熱電阻由于其價格低廉，多用于發(fā)電機組運行過程中對要求不高，容易維修更換和測溫重要性相對較低的測溫部位。5.水電廠發(fā)電機組測溫熱電阻的接線方式5.1熱電阻的線制熱電阻的線制就是測溫熱電阻的引出線方式，有二線制、三線制和四線制三種方式。線制決定了測溫熱電阻電纜引接線的線電阻對測量結(jié)果的影響。我認為三線制的接線方式最適合于水電廠發(fā)電機組測溫系統(tǒng)。除測溫電阻本身就要做成三線制外，在測溫系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)都要用三線制的方式來接線，這樣才能有效的保證測量精度。這里特別強調(diào)，一定

20、不要采用二線制的接線方式。二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式。這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r的大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)。因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合。三線制：在熱電阻的兩端的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式。這種引線方法通常與電橋配合使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線方式。四線制：在熱電阻的兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式。其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。其中四線制和三

21、線制可以把電纜引接線電阻對測量結(jié)果的影響降到最低，而二線制則不可以。以Cu50熱電阻，20m電纜引接線為例：1.兩線制接線方式，電纜引接線的電阻約為3，換算成溫度值是3×（2.14）=6.42，這個誤差是非常大的。2.而三線制接線方式，同樣是20m的導(dǎo)線，約只有0.1的電阻被加到了系統(tǒng)里，只產(chǎn)生0.214的誤差，這個誤差是可以對于水力發(fā)電廠來說是完全可以接受的，可以認為導(dǎo)線電阻幾乎不會影響到溫度測量結(jié)果。5.2三種線制的原理圖和測量原理1.二線制接線圖1熱電阻二線制接法原理圖如圖1所示。溫控儀通過導(dǎo)線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V1、V2。熱電阻的阻值Rt：=Rt+RL

22、1+RL2Rt=(RL1+RL2)由于連接導(dǎo)線的電阻RL1、RL2無法測得并被計入到熱電阻的電阻值中，使測量結(jié)果產(chǎn)生了附加誤差。如在100時Pt100熱電阻的熱電阻率為0.379/，這時若導(dǎo)線的電阻值為2，則會引起的測量誤差為5.3。2.三線制接線圖2熱電阻三線制接法原理圖三線制接法是實際應(yīng)用中最常見的接法。如圖2所示，增加一根導(dǎo)線用以補償引接線的電阻引起的測量誤差。三線制要求三根導(dǎo)線的材質(zhì)、線徑、長度一致且工作溫度相同，使三根導(dǎo)線的電阻值相同，即RL1=RL2=RL3。通過引接線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V1、V2、V3。引接線L3接入高輸入阻抗電路，IL3=0。熱電阻的阻值

23、Rt：=Rt+RL1+RL2=RL2RL1=RL2=RL3Rt=2RL2=由此可見三線制接法可補償連接導(dǎo)線的電阻引起的測量誤差3.四線制接線圖3熱電阻四線制接法原理圖四線制是熱電阻測溫理想的接線方式。如圖3所示，通過引接線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I，測得電勢V3、V4。引接線L3、L4接入高輸入阻抗電路，IL3=0，IL4=0，因此V4-V3等于熱電阻兩端電壓。熱電阻的阻值Rt：Rt=由此可見四線制測量方式不受連接導(dǎo)線的電阻的影響。5.3三線制接法與電橋配合使用消除線阻影響的工作原理在采用三線制的條件下，并與溫控儀內(nèi)的電橋電路配合使用，能夠有效的消除現(xiàn)場到控制室（柜）之間數(shù)十到數(shù)百米導(dǎo)線

24、對測量造成的影響。為了說明其工作原理，下面從電橋平衡原理說起。圖4電橋示意圖對圖4所示的電橋，當C、D端加上電壓Ue時，A、B端的電壓：Uo=Ue×R2(R1+R2)Ue×R3(R3+R4)當電橋平衡，即Uo=0時，有：Ue×R2(R1+R2)Ue×R3(R3+R4)整理后有：R1×R3R2×R4或R1R2R4R3由這個公式可以看出電橋平衡時：供電電壓Ue波動時，輸出電壓Uo不變；橋路的四個橋臂電阻R1、R2、R3、R4按相同比例變化時，輸出電壓Uo不變；相鄰的兩個橋臂電阻（R1、R4，R2、R3，R1、R2，R3、R4）按相同比例變

25、化時，輸出電壓Uo不變；在平衡電橋的任意一個橋臂上增加一個電阻R，如圖5所示。當R=0時，電橋仍然保持平衡；當R發(fā)生改變時，Uo的變化僅與R的變化相關(guān)。這時如果將R作為被測熱電阻代入橋路，測量引接線的電阻值轉(zhuǎn)化為橋臂電阻的一部分Ra'、Rb'、Rc'，如圖6所示。圖5熱電阻代入橋路圖6測量引接線的電阻值轉(zhuǎn)化為橋臂電阻的一部分則根據(jù)前面的分析可以看出：當Ra、Rb按相同比例發(fā)生變化時，對橋路輸出Uo沒有影響。Rc變化會影響橋路供電電壓，但對輸出Uo沒有影響。橋路輸出Uo僅和被測熱電阻R有關(guān)。在實際測量電路中，電橋并不一定設(shè)計成平衡狀態(tài)，熱電阻從那個橋臂接入也沒有一定之規(guī)，

26、但采用三線制接法，利用電橋的平衡能力消除連接導(dǎo)線影響的基本原理是相通的。以電橋作為熱電阻測溫儀表的前置電路，可以將熱電阻的阻值直接轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓，同時可以有效克服接線電阻對測量的影響。通過對橋路參數(shù)的合理選擇，可以使儀表獲得良好的抗干擾能力，所以在熱電阻測溫儀表中廣泛采用。從上面的原理分析可以看出，無論采用哪種方法，要消除導(dǎo)線Ra、Rb對于測量的影響，就必須要求兩根導(dǎo)線的阻值以及在受環(huán)境影響發(fā)生的變化量都完全一致的要求。同時對于導(dǎo)線Rc，雖然從理論上對測量不會發(fā)生影響，但那只是在理想狀態(tài)下的推導(dǎo)，實際工作中，仍然會對測量產(chǎn)生影響，而要消除這種影響，就也必須讓這根線和其它兩根線保持電阻值一致。

27、所以在采用三線制接線要求采用相同阻值和材質(zhì)的導(dǎo)線，最簡單的方法就是：采用同規(guī)格同材質(zhì)的導(dǎo)線。例如使用三芯電纜；同時避免或減少中間接頭，因為接頭的質(zhì)量有可能對測量產(chǎn)生影響。如果用四線制測量，則導(dǎo)線電阻的影響可完全不計。我們看到很多電廠采用2線制測溫電阻，或把3線制接成2線制的，或者在中間某個環(huán)節(jié)接成2線制。無論如何這都會產(chǎn)生很大的誤差?？赡苡腥藭诤蠖藴囟饶K上對此進行補償，但面對不同類型不同長度的電纜引接線都要進行不同補償就不是一種好方法了。如果熱電阻的安裝和制造都難以改進的話，那我們就只好通過在后端溫度模塊上的設(shè)置來對此進行補償了。在進行補償之前，我們首先要確定線路電阻的大小，在現(xiàn)場用標準儀

28、器對熱電阻的線路電阻進行測量。獲得測量值后就可以對后端的溫度模塊進行設(shè)置來補償線路電阻了。例如常用的SWP型智能數(shù)字顯控儀，可以通過面板按鍵設(shè)定顯示零點遷移Pb1和顯示輸入量程比例KK1的值來達到目的。6.水電廠發(fā)電機組測溫系統(tǒng)的設(shè)計方案許多運行多年的中小型水電站的是采用溫度計、整流器和轉(zhuǎn)換開關(guān)相結(jié)合的測溫系統(tǒng)。由于經(jīng)過多年的運行，導(dǎo)致測溫系統(tǒng)接線復(fù)雜、觸頭接觸不良、測量誤差大甚至監(jiān)測設(shè)備損壞等問題。在機組溫度升高過程中沒有相應(yīng)的對設(shè)備進行監(jiān)測和保護，機組軸瓦燒壞的事故在這些電站中并不罕見，嚴重了影響機組的使用壽命。并且這些水電站由于建設(shè)時間早和技術(shù)發(fā)展的原因其保護系統(tǒng)采用的是常規(guī)繼電器保護系

29、統(tǒng)而不是計算機監(jiān)控保護系統(tǒng)，因此在測溫系統(tǒng)的改造設(shè)計上除考慮到可靠性和穩(wěn)定性外，還要能兼容于常規(guī)保護系統(tǒng)。在這里我以樂山大沫水力發(fā)電廠的測溫系統(tǒng)為例，介紹一種實際應(yīng)用中的測溫系統(tǒng)設(shè)計方案。6.1大沫水力發(fā)電廠簡介大沫水力發(fā)電廠位于四川省樂山市沙灣區(qū)，系無壩引水式水電站，裝機2×12.5MW，1998年初投產(chǎn)。水輪發(fā)電機組保護系統(tǒng)是常規(guī)繼電器保護系統(tǒng)和微機監(jiān)測系統(tǒng)。原測溫系統(tǒng)是以帶電接點的壓力式溫度計為核心元件的系統(tǒng)，存在測量誤差大、檢修維護困難、運行可靠性差等問題。于2000年對2臺機組的測溫系統(tǒng)進行了全面技術(shù)改造。新系統(tǒng)采用鉑熱電阻Pt100和銅熱電阻Cu50為熱傳感器，SWP系列

30、數(shù)字顯示控制和SWP系列多路巡檢控制儀為核心控制元件，并與電廠原有的常規(guī)繼電器保護系統(tǒng)和微機監(jiān)測系統(tǒng)接入兼容。6.2發(fā)電機組的測溫點分布表1大沫電廠發(fā)電機組測溫點分布情況序號測溫部位測溫電阻類型測點數(shù)量溫度控制儀報警整定值1推力軸瓦Pt10081#-8#SWP數(shù)字顯示控制儀事故：70故障：602上導(dǎo)軸瓦Pt10049#-12#SWP數(shù)字顯示控制儀事故：70故障：603上油池Cu5011#SWP16路巡檢控制儀故障：404下導(dǎo)軸瓦Pt100413#-16#SWP數(shù)字顯示控制儀事故：70故障：605下油池Cu5011#SWP16路巡檢控制儀故障：406空氣冷卻器Cu5081#SWP16路巡檢控制儀

31、故障：357定子繞組Cu5082#SWP16路巡檢控制儀事故：95故障：808定子鐵芯Cu5082#SWP16路巡檢控制儀事故：90故障：759定子熱風Cu5021#SWP16路巡檢控制儀事故：70故障：6010水導(dǎo)軸瓦Pt100217#-18#SWP數(shù)字顯示控制儀事故：65故障：556.3測溫系統(tǒng)原理簡述圖7大沫電廠測溫系統(tǒng)原理框圖大沫電廠發(fā)電機組測溫系統(tǒng)采用SWP系列數(shù)顯控制儀和多路巡檢控制儀為核心控制元件，以鉑熱電阻Pt100和銅熱電阻Cu50為熱傳感元件。18只數(shù)顯控制儀和2只多路巡檢控制儀集中組成“發(fā)電機組溫度測量控制屏”，該屏安置于發(fā)電機組近旁。熱電阻分別安裝于相應(yīng)的發(fā)電機組溫度測

32、量部位。熱電阻采用三線制接法，通過ZR-KVVP-3×1.0mm2銅網(wǎng)屏蔽電纜引出發(fā)電機組接入溫控儀（數(shù)顯控制儀和多路巡檢控制儀），將發(fā)電機組各部位溫度變化轉(zhuǎn)化為電阻值變化輸入溫控儀的數(shù)字運算電路。溫控儀自帶LED數(shù)碼顯示功能，能直觀的顯示實時測量溫度，供巡視人員監(jiān)視。溫控儀的控制輸出端通過ZR-KVVP-3×1.5mm2銅網(wǎng)屏蔽電纜接入“發(fā)電機繼電保護屏”中間繼電器1ZJ和2ZJ，實現(xiàn)擴展觸點數(shù)量和容量。溫控儀設(shè)置為2限報警，繼電器帶回差輸出方式。當實測溫度值達到預(yù)設(shè)溫度值時，繼電器觸點閉合，啟動1ZJ或2ZJ接通保護系統(tǒng)直流回路；并設(shè)置一定的回差值使溫控儀繼電器能自保持

33、，保證輸出信號能可靠啟動保護系統(tǒng)。其中第一上限設(shè)置為故障報警，作用于“發(fā)電機繼電保護屏”警鈴響、“*溫度升高”光字亮、信號繼電器掉牌；第二上限設(shè)置為事故報警，作用于“發(fā)電機繼電保護屏”警鈴和蜂鳴器響、啟動保護出口繼電器BCJ發(fā)出停機指令、“*溫度過高”和“發(fā)電機事故停機”光字亮、信號繼電器掉牌。溫控儀采用RS-485通訊方式，利用屏蔽雙絞線與發(fā)電機計算機監(jiān)測通信管理器鏈接，將實測溫度信號和報警輸出信號傳輸?shù)诫姀S中控室，運維人員可以通過中控室的微機顯示屏看到實時溫度測量值畫面，接受計算機監(jiān)測系統(tǒng)的文字和語音報警。6.4 SWP系列數(shù)字顯示控制儀的特點、功能、作用1.采用微處理器進行數(shù)學運算，可對

34、非線性信號進行高精度的線性矯正。采用數(shù)碼LED顯示，可精確顯示控制實際測量值。2.向用戶開啟了儀表內(nèi)部參數(shù)，包括輸入類型、運算方式、輸出參數(shù)、通訊參數(shù)等設(shè)定界面?？汕袚Q輸入多種分度號，更改輸入分度號無需更改跳線或開關(guān)，只需設(shè)定儀表的分度號及相關(guān)參數(shù)即可在線完成更改。3.支持多機通訊，具有多種標準串行雙向通信功能，可選擇多種通訊接口方式（如：RS-232C、RS-485、RS-422等），通訊波特率3009600bps.可與各種帶串行輸入輸出的設(shè)備（電腦、可編程控制器、PLC等）進行通訊，構(gòu)成智能管理系統(tǒng)。4.主要技術(shù)參數(shù)輸入信號：標準熱電阻Pt100、Cu50（其余的略去）測量范圍：-1999

35、9999字測量精度：0.2%FS±1字溫度補償：050數(shù)字式溫度自動補償輸出信號：（模擬量輸出略）開關(guān)量輸出繼電器控制輸出繼電器ON/OFF帶回差觸點容量：AC220V/3A;DC24V/6A（阻性負載）控制方式：可選擇1-4限控制，LED顯示?？刂品绞綖槔^電器ON/OFF帶回差。控制精度±1字。報警方式：可選擇1-4限控制，LED顯示。報警方式為繼電器ON/OFF帶回差?？刂凭?#177;1字。保護方式：輸入回路斷線報警，繼電器輸出狀態(tài)LED指示。輸入超/欠量程報警電源欠壓自動復(fù)位工作異常自動復(fù)位6.5測溫熱電阻的選用測溫熱電阻根據(jù)所測量部位的重要性和測量精度要求不同來

36、選用。推力軸瓦和導(dǎo)軸瓦是發(fā)電機組轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵部位，測量重要性和精確度要求最高，選用不銹鋼外殼鎧裝鉑熱電阻Pt100；定子鐵芯和繞組的測溫電阻是發(fā)電機組生產(chǎn)廠家在制造發(fā)電機的過程中就已經(jīng)嵌入線圈和鐵芯的銅熱電阻Cu50，電廠現(xiàn)場除非是更換定子繞組外無法更換；其余如空氣冷卻器、油池、定子熱風等測量重要性和精確度要求較低，且測點數(shù)量最多，選用成本低的鎧裝銅熱電阻Cu50。不同的熱電阻只需要修改相應(yīng)溫度控制儀的輸入分度號就可以實現(xiàn)測量。6.6測溫熱電阻的接線法測溫熱電阻和溫度顯示控制儀采用三線制接線法，測量線使用銅網(wǎng)三芯屏蔽電纜。整個測量系統(tǒng)屏蔽層可靠接地，以減少線電阻和強磁場對測量精度的影響。6.7溫

37、度顯示控制儀的供電溫度顯示控制儀采用逆變電源供電，由廠蓄電池直流系統(tǒng)的直流電源逆變?yōu)榻涣?20V供應(yīng)儀表工作。這樣一是可以避免在電廠（電網(wǎng)）發(fā)生事故時，廠用電系統(tǒng)電壓波動過大對溫控儀造成沖擊損壞；二是在出現(xiàn)廠用電中斷時，溫控儀仍然可以正常工作，對電廠的黑啟動很有實際意義。6.8測溫系統(tǒng)工作過程和電氣回路圖圖8大沫電廠發(fā)電機組測溫系統(tǒng)工作過程圖圖9大沫電廠測溫系統(tǒng)電氣原理圖I圖10大沫電廠測溫系統(tǒng)電氣原理圖II測溫系統(tǒng)工作過程：溫控儀給熱電阻施加一激勵電流并測量其兩端電壓得到電阻值（電壓/電流），再將電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值，從而實現(xiàn)實時溫度測量。當被測部位溫度上升至預(yù)設(shè)故障溫度時，溫控儀內(nèi)部繼電器常開觸點閉合，啟動中間繼電器2ZJ，2ZJ常開觸點閉合啟動信號繼電器2XJ，2XJ常開觸點閉合點亮2GZ“溫度升高”，并接通預(yù)告音響母線，啟動中央音響信號系統(tǒng)發(fā)出警鈴聲報警，