抽水蓄能电站机组RTD 常见故障原因分析及对策.pdf

抽水蓄能电站机组 RTD 常见故障原因分析及对策 高天云 1 杨 斌 2 1 华东电力试验研究院有限公司 2 华东宜兴抽水蓄能有限公司 [摘 要] 本文分析了华东地区几个抽水蓄能电站 RTD 测温元件及测温系统的常见故障，通过对失效 RTD 的解剖分析，掌握了失效原因，并根据解剖分析得到的结论，提出了完善和提高抽水蓄能电站 RTD 测温系 统可靠性措施。 [关键词] 抽蓄机组 RTD 故障 失效机理 分析 对策 近年来，基于电网调频、调峰、填谷、事故备用等需要，大量的抽水蓄能电站相继投入运行， 这些机组的安全稳定运行直接关系到电网的安全，因此确保抽水蓄能电站机组的安全稳定运行具有 十分重要意义。但从抽水蓄能机组投产以及运行情况分析，由于 RTD 元件异常或故障引起的机组非 计划停运及减出力情况时有发生，严重威胁到电网频率的稳定。因此，分析 RTD 测温元件异常原因， 弄清其失效机理，提高 RTD 运行稳定性和可靠性具有十分重要的意义。 1 RTD 优缺点及在抽水蓄能电站机组上的应用特点 1.1 RTD 的优缺点 在众多温度测量方法中，RTD（统称热电阻）是最精确的一种方法，常用 RTD 为 Pt100 铂热电阻， 测温范围可达-270～850℃。 RTD 测温需要一个外部激励（通常为一个电流源）才能正常工作。但电流也会在电阻元件上产 生热量，从而引起测量误差。温度误差可用下式计算： ?T ? P? S 其中：P——能量损失 I2R； S——自热系数（k/mV）。 由上式可见，工作电力的大小（I）与产生的温度偏差成正比。 RTD 测温有多种方法。一种是让电流通过 RTD 并测量其上电压的 2 线制方法。其优点是仅需要 使用两根导线，因而容易连接与实现。缺点是引线电阻会参与温度测量，从而引入一些误差。 另一种是 3 线制方法。其中虽然也采用让电流通过电???并测量其电压的方法，但使用第三根线 可对引线电阻进行补偿。这需要有一个第三根线补偿测量单元，或将其从总的温度测量值上减去。 第三种方法是 4 线制方法。与其它两种方法一样，4 线制方法中也同样采用让电流通过电阻并 测量其电压的方法。但是从引线的一端引入电流，而在另一端测量电压。电压是在 RTD 上，而不是 和源电流在同一点上测量，这意味着将引线电阻完全排除在温度测量路径以外。换句话说，引线电 阻不是测量的一部分，因此不会产生误差。 RTD 具有一些明显优于其它测温器件的优点。例如，它是所有测温器件中最稳定及最精确的一 种，且其线性也比热电偶要好。 但 RTD 也有一些缺点，如它比热敏电阻和热电偶要贵，而且需要使用一个电流源。其ΔR 也较 小，这意味着用于测量温度变化的电阻也较小。当温度变化 1℃，RTD 可能只变化 0.1Ω。但如果采 用 2 线制法，则较低的绝对电阻也会引起测量误差。 目前，抽水蓄能电站机组使用的 RTD 普遍采用如图 1 所示的 Pt100，其连接方式往往采用 3 线制。 主要用于上下导轴承温度、推力轴承温度以及水导温度等的测量和控制。 红线 RTD 铂引出电极