干式變壓器經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已廣泛應用于各行各業(yè)的輸變電系統中。它具有耐火性好、免維護、無(wú)污染、耐短路、耐熱、安裝方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。溫度控制器作為干式變壓器的重要附件之一，得到了廣泛的應用。但是市面上低價(jià)的干式變壓溫控器其故障率較高，運行可靠性低，長(cháng)期以來(lái)一直困擾著(zhù)許多變壓器生產(chǎn)廠(chǎng)家和用戶(hù)。核電行業(yè)是一個(gè)要求設備高可靠性的行業(yè)。福州英諾科技研究了目前干式變壓器溫度控制器的質(zhì)量缺陷，根據干式變壓器的應用要求，提出了一種核電干式變壓器專(zhuān)用溫度控制器。核電工業(yè)變壓器溫度控制器。介紹了溫控器的可靠性和功能設計方案，并簡(jiǎn)要介紹了核動(dòng)力溫度控制器的電路設計。

核電溫度控制器可靠性設計方案
目前，低價(jià)的干式變壓溫控器溫度控制器的常見(jiàn)故障主要包括：

（一）使用一段時(shí)間后，溫度測量不準確的；

（2）PT100鉑電阻傳感器易損壞，可靠性不高。

（3）誤報和誤跳閘會(huì )導致安全用電并給用戶(hù)造成損失。

在綜合分析上述溫度控制器主要失效機理的基礎上，福州英諾科技提出了核電廠(chǎng)干式變壓溫控器設計的新概念，并通過(guò)以下三種設計方法提高了干式變壓溫控器的可靠性。

干式變壓溫控器溫度采集電路的設計

變壓器的三相低壓繞組預先嵌有Pt100鉑電阻，傳感組件線(xiàn)的D型插頭連接到干式變壓溫控器插座。變壓器投入運行前或停機后，如果長(cháng)時(shí)間處于潮濕環(huán)境中（核電站一般建在海岸，空氣相對潮濕多年），即使IP54保護水平干式變壓溫控器，水分也會(huì )侵入。潮濕的空氣將在干式變壓溫控器插座的金屬連接器和傳感器組件插頭的表面上產(chǎn)生氧化層。當氧化物層累積到一定厚度時(shí)，插頭座的接觸電阻將增加，導致干式變壓溫控器的溫度測量不準確。

核電干式變壓溫控器可采用由恒流源、多通道模擬開(kāi)關(guān)、運算放大器和A/D轉換電路組成的新型溫度采集電路]。該電路采用四線(xiàn)制PT100鉑電阻傳感器進(jìn)行溫度測量，有效地防止了由感測線(xiàn)電阻和插頭接觸電阻引起的測量誤差，實(shí)現了遠距離、高精度的溫度測量。溫度測量精度遠高于市場(chǎng)上的電流互感器溫度控制器（一般采用三線(xiàn)PT100鉑電阻進(jìn)行溫度測量）。

一般而言，只要接觸電阻超過(guò)1歐姆，三線(xiàn)Pt100溫度測量電路的溫度測量就會(huì )過(guò)低。對于核電溫控器的溫度采集電路，即使接觸電阻達到數百歐姆，也不會(huì )影響其溫度測量的精度，確保長(cháng)期準確測量變壓器各相繞組的溫度。

選用高可靠性，高保護性Pt100鉑電阻傳感器，采用Pt100間歇電源壽命延長(cháng)設計和冗余溫度采集方法

PT100鉑電阻傳感器是溫度控制器的核心部件。其穩定性直接決定了溫度控制器的可靠性。目前常用的溫度控制器用的PT100鉑電阻傳感器一般封裝在不銹鋼保護套內，引出三根導線(xiàn)。其外部保護性能差，在變壓器安裝、運輸、調試過(guò)程中容易損壞。同時(shí)，由于PT100鉑電阻傳感器長(cháng)期工作在變壓器繞組附近，具有高的電應力和高的電應力。在電場(chǎng)和強磁場(chǎng)的作用下，其壽命將大大縮短。因此，核電干式變壓溫控器必須采用可靠性高、保護性強的Pt100鉑電阻傳感器。

高可靠性的pt100鉑電阻是具有尺寸小、抗振動(dòng)壽命長(cháng)、元件一致性好、熱響應時(shí)間短、性能穩定、重現性好等特點(diǎn)，pt 100鉑電阻芯片密封在防護套內，高強度的屏蔽網(wǎng)包裹在屏蔽線(xiàn)外，大大提高了其保護能力，并有效防止了鉑電阻和提高。

為了進(jìn)一步提高鉑電阻的使用壽命，還可以采用間歇向鉑電阻供電的方法：即，當需要測量某相繞組的溫度時(shí)，Pt100鉑電阻提供相的相，如果沒(méi)有測量，則不供電，鉑減少。電阻器的工作時(shí)間延長(cháng)了其使用壽命;同時(shí)，它通過(guò)傳感線(xiàn)降低了引入溫度控制器的干擾信號強度，有效提高了干式變壓溫控器運行的可靠性。

當然，高可靠性的鉑電阻傳感器也會(huì )單獨損壞。為了保證變壓器繞組溫度測量的可靠性和連續性，核動(dòng)力干式變壓溫控器也可以采用冗余的溫度采集設計：在變壓器的每個(gè)低壓繞組中嵌入兩個(gè)Pt100鉑電阻傳感器，一個(gè)用于主變壓器繞組。溫度測量和溫度測量。備用；PT100鉑電阻的主溫度測量和備用PT100鉑電阻有一套獨立的測量電路。一旦主溫度測量或其測量電路的PT100鉑電阻失效，溫度控制器可以通過(guò)邏輯判斷自動(dòng)消除故障的PT100鉑電阻，并啟動(dòng)備用的PT100鉑電阻進(jìn)行溫度測量，因此以確保變壓器始終處于溫度控制器的保護狀態(tài)。其次，要保證變壓器輸配電的連續性。

屏蔽、過(guò)濾、內部雙邏輯控制等抗干擾措施

干式變壓溫控器誤報和誤跳閘的原因很復雜，但可歸納為兩類(lèi)：一類(lèi)是干式變壓溫控器受到外部強烈干擾，導致其軟件和硬件系統無(wú)序，導致干式變壓溫控器誤報。另一種類(lèi)型是干式變壓溫控器的溫度采樣電路或Pt100鉑電阻傳感器損壞或漂移，導致溫度采樣失真并導致溫度控制器的誤報。

對于外部強干擾引起的誤報和誤跳閘：一方面可以通過(guò)屏蔽和濾波從外部減少干擾。核電溫控器可以使用鐵箱屏蔽內部電路，可以有效降低射頻。干擾信號的入侵;由電容器和電感器組成的T型濾波器電路加到核電恒溫器的電源電路上，電源上的串聯(lián)模式和共模干擾信號可以通過(guò)地濾波。另一方面，具有高可靠性和強抗干擾能力的AVR芯片可以作為內部電路的主控芯片，可以進(jìn)行合理的電路板布局，提高電路本身的抗干擾能力。通過(guò)上述設計方法，可以大大提高干式變壓溫控器的抗干擾能力，并且可以防止干式變壓溫控器由于外部強干擾而運行無(wú)序，引起誤報警和誤跳閘。

針對溫度控制器溫度采樣失真引起的誤報警故障，選擇高可靠的Pt100鉑電阻，采用主、備溫度測量方法，可以防止誤報警。此外，為了進(jìn)一步防止誤報警的發(fā)生，核動(dòng)力干式變壓溫控器（廣泛應用于電機溫度測量和保護）中還可以使用另一個(gè)PTC熱敏電阻傳感器來(lái)測量報警點(diǎn)和跳閘點(diǎn)的溫度。該傳感器還嵌入在具有Pt100鉑電阻的低壓繞組中。核電恒溫器結合了PT100主、備用和PTC測量點(diǎn)的信息。通過(guò)一系列邏輯算法，有效地防止了誤報警和誤跳閘的發(fā)生，實(shí)現了變壓器PT100和PTC的雙重溫度保護。

核電溫度控制器濕度控制功能設計

由于核電站一般建在沿海地區，周?chē)諝庀鄬Τ睗?。變壓器投入運行前后，應控制變壓器外殼內的環(huán)境濕度，防止變壓器受潮。核電干式變壓溫控器通過(guò)專(zhuān)用的環(huán)境溫濕度模塊采集變壓器外殼內的溫濕度，實(shí)時(shí)顯示在面板上，并根據用戶(hù)預設的濕度控制值啟動(dòng)加熱器調節變壓器外殼內的濕度。

一些核電廠(chǎng)不提供獨立的外部電源，其變壓器電源直接設計用于從變壓器的低壓側汲取電力。因此，一旦變壓器停止工作，干式變壓溫控器也會(huì )停止工作，這將直接導致關(guān)閉變壓器的濕度失控，變壓器變濕。針對上述問(wèn)題，核電干式變壓溫控器專(zhuān)門(mén)設計了雙電源開(kāi)關(guān)電路。主電源從變壓器的低壓側供電，輔助電源從變壓器室的插座供電（干式變壓溫控器的最大功率用于濕度控制不超過(guò)600W，典型容量電源插座是完全可以實(shí)現的）。當變壓器停止運行時(shí)，核電溫控器電源自動(dòng)切換到室內電源，溫控器繼續工作，控制濕度，防止變壓器被弄濕;一旦變壓器被激活，電源會(huì )自動(dòng)切斷變壓器的低壓側，以確保變壓器始終處于干式變壓溫控器的監控和保護之下。

核電溫控器電路系統的設計

核電干式變壓溫控器由雙電源開(kāi)關(guān)電路、電源濾波器/整流器/調節器電路、主/備PT100鉑電阻采集電路、PTC熱敏電阻采集電路、單片機及存儲電路、液晶顯示及鍵盤(pán)電路、環(huán)境溫度等組成。由E/濕度采集電路、繼電器輸出驅動(dòng)電路等組成，溫度4~20米A模擬輸出電路和RS-485計算機接口電路。

雙電源切換電路

核動(dòng)力控制器的雙功率開(kāi)關(guān)電路由多個(gè)交流接觸器組成，具有電路聯(lián)鎖保護和主、輔助電源的可靠開(kāi)關(guān)，同時(shí)為了電力安全，在主、二次電源輸入處提供開(kāi)放式保護。

電源濾波器/變壓器/整流器/穩壓電路

（1）核電恒溫器在電源輸入端有一個(gè)由金屬膜安全電容器、陶瓷電容器和電感組成的T型濾波電路。

（2）專(zhuān)門(mén)設置接地入口，確?？煽拷拥?。同時(shí)，電源變壓器用于隔離電壓降，電源變壓器外殼接地。

（3）由高耐壓和大功率二極管組成的整流電路用于將電源變壓器的交流電輸出整流為直流，然后由穩壓模塊穩定，為主板上的功能模塊提供穩定的直流電源。 。

主/備PT100鉑電阻溫度采集電路

（1）采用四線(xiàn)Pt100鉑電阻溫度測量技術(shù)，通過(guò)恒流源和模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現Pt100鉑電阻電源和溫度采樣。

（2）使用高精度A / D轉換器對溫度信號進(jìn)行高精度模數轉換。

PTC熱敏電阻溫度采集電路

它由電阻和運算放大器等元件組成。利用PTC140和PTC150熱敏電阻在超溫報警溫度點(diǎn)和超溫跳閘溫度點(diǎn)突變中的特性，有效捕獲超溫報警溫度點(diǎn)和超溫跳閘溫度點(diǎn)。并結合Pt100的溫度測量結果，實(shí)現變壓器的雙溫保護。

單片機和存儲電路

新型核動(dòng)力干式變壓溫控器的主控芯片抗干擾能力強，內置功能強。它具有轉換器、通信端口、發(fā)生器、程序存儲器、數據存儲器等。該芯片廣泛應用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

液晶顯示器和鍵盤(pán)電路

（1）顯示電路采用大屏幕液晶顯示，可同時(shí)顯示每個(gè)繞組的溫度和環(huán)境濕度。顯示界面清晰，直觀(guān)，使用壽命長(cháng)，穩定性高。

（2）通過(guò)輕輕觸摸按鍵，可以方便地設置和搜索按鍵。

環(huán)境溫濕度采集電路

專(zhuān)用的環(huán)境溫度/濕度測量模塊可精確測量周?chē)h(huán)境的溫度和濕度。

繼電器輸出驅動(dòng)電路

（1）繼電器驅動(dòng)電路由總線(xiàn)控制器和繼電器電源驅動(dòng)芯片組成，具有較強的抗干擾能力。

（2）繼電器電源芯片有輸出，每個(gè)通道的最大驅動(dòng)容量可實(shí)現過(guò)溫報警，超溫跳閘，故障等無(wú)源觸點(diǎn)輸出。觸

（3）輸出風(fēng)扇和加熱器有源觸點(diǎn)，控制風(fēng)扇和加熱器啟動(dòng)和停止，達到冷卻或除濕的目的。

RS-485計算機接口電路和溫度4~20mA模擬輸出電路

光耦合器和芯片用于構成計算機接口電路。溫度控制器可以通過(guò)該接口將每相的溫度值和繼電器狀態(tài)上傳到用戶(hù)的主控制計算機，并與外部通信電路光學(xué)隔離。

采用由高精度D/A轉換器、運算放大器和三級晶體管組成的4-20毫安模擬輸出電路。每個(gè)4-20 mA輸出電路的最大負載大于300_uuu。

在常規溫度控制電路設計的基礎上，核動(dòng)力溫度控制器采用了新型的高精度溫度采集電路，選擇了具有較強抗干擾能力的控制芯片，增加了濕度測量/控制和ptc溫度測量電路。與傳統的干式變壓溫控器相比，大大提高了它的功能、性能和可靠性。

核電干式變壓器的溫度控制器是在對傳統干式變壓器溫控器可靠性薄弱環(huán)節的分析和總結的基礎上進(jìn)行的。嚴格遵循機械工業(yè)部JB/ T7631-2016“變壓器電子溫度控制器”和電磁兼容標準JB / T17626“電磁兼容測試技術(shù)”的要求。核電干式變壓溫控器采用全新的設計理念，選用新材料，擴展新功能，有效提高其性能和運行可靠性。

當然，本質(zhì)上，核溫度控制器只是一個(gè)帶有濕度控制的變壓器溫度控制器。為了滿(mǎn)足未來(lái)智能、網(wǎng)絡(luò )化、無(wú)線(xiàn)等儀器發(fā)展的要求，可以開(kāi)發(fā)以下擴展功能，進(jìn)一步提高其整體性能：

（一）對變壓器的高、低電壓側進(jìn)行電壓、電流測量，進(jìn)行電力管理，計算變壓器效率，計算變壓器的負荷曲線(xiàn)，為用戶(hù)高效使用變壓器提供技術(shù)解決方案；

（2）記錄變壓器溫度數據，并根據變壓器負載指南的要求計算變壓器的剩余使用壽命，方便用戶(hù)搜索;

（3）根據變壓器檢修的要求，提醒用戶(hù)按時(shí)進(jìn)行變壓器檢修。

（4）采用成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，增加以太網(wǎng)接口和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接口，實(shí)現儀器組網(wǎng)。

通過(guò)上述功能的擴展，核電干式變壓溫控器最終可以轉化為一個(gè)綜合而強大的變壓器智能控制器，從而實(shí)現智能化，網(wǎng)絡(luò )化的干式變壓器。