水电站发电机组测温系统设计.doc

1.引言
水力发电厂发电机组温度测量监控重要包括机组轴承（推力轴承、导向轴承）、发电机铁芯及绕组、发电机冷却水（风、油）等部位运行温度监测。发电机组运行温度是发电厂最重要非电气量监控参数，它直接关系到发电机组安全稳定运转和发电机组工作寿命。
测温热电阻是水电厂最重要传感器之一。由于发电机组特殊性，测温元件安装和工作环境相对较差，这使得热电阻（含引接线）轻易出现断线、短路、受强磁场干扰等故障，从而导致整个测温系统工作稳定性和可靠性很差。热电阻误发误报温度信号也许导致运维人员对机组运行工况误判断，也许导致继电保护动作使机组跳闸停机，导致发电厂和电网不必要损失。
因此有必要认真分析研究发电机组测温装置（重要针对热电阻）选择、安装、接线方式；总结在实际工作中发现热电阻常见故障及其处理措施。这对水电厂发电机组和整个电网安全稳定运行有着较大实际意义。
本文重要是从水电厂发电机组测温热电阻工作特殊性、热电阻普遍存在问题和处理和改善措施、热电阻选择、热电阻接线方式、热电阻安装要点、测温系统设计方案等几种方面进行论述。
2.水电厂发电机组测温热电阻工作环境特殊性
水电厂测温热电阻工作环境是非常特殊，这有别于其他产业领域。这些特殊性体现为：
2.1运行时间长
水力发电厂因其各自水力资源不一样，年持续运行时间有长有短，但普遍都是在千小时以上。最长我们曾遇见过年持续运行8000小时以上才进行大修作业水力发电机组。并且目前由于设备制造技术水平提高和电力需求持续增长，水力发电机组检修（大修）周期间隔越来越长。这就对测温热电阻稳定可靠地长期运行提出了更高规定。
2.2运行过程中不易维护检修
水力发电机组测温电阻大多安装在狭小或封闭空间中，仅有引接线与温控仪连接，在运行过程中不易甚至无法进行维护或更换。例如：发电机定子线圈测温热电阻安装在定子线圈层间，只能在定子解体大修时才能更换热电阻。
2.3重要程度高
水力发电机组各部位运行温度监控是运维人员或自动化设备判断机组安全运行工况最重要非电气量参数。测温系统一般都要接入发电机保护和警报系统，作用于报警或机组出口开关跳闸。例如：推力轴承是发电机组关键部位之一，其运行温度监测是监测推力瓦运行状态唯一手段，因此推力轴承瓦温监控必须规定接入保护。《立式水力发电机组运行规程》规定：推力轴承瓦温60℃时，保护系统发出声光或语音报警；70℃时，保护系统作用于跳发电机出口断路器，发电机组停止运行。故测温热电阻重要性不言而喻。
2.4运行环境恶劣
仍以推力瓦测温电阻为例：测温电阻及其引接线长期浸泡在温度较高（一般在30℃-50℃）透平油里，并时刻承受高速油流和机组振动冲击。在这样环境中热电阻及其引接线可靠性经受着较大考验。
2.5运行中电磁干扰较大
水电厂发电机组端口电压大多数都在千伏级，其产生强电场以及转子漏磁产生强磁场对热电阻和测温系统干扰非常大。这对热电阻及其引接线抗干扰能力提出了很高规定。
2.6测温热电阻引线较长
一般各个轴承测点热电阻电缆走向是：热电阻→引接线→油槽壁端子→屏蔽电缆→测温屏端子→测温控制元件，有些甚至还需要在风洞壁进行再一次转接。因此热电阻引线较长，线路电阻较大且不可忽视。线路电阻存在将使温度测量成果与测点实际温度有很大偏差，这对于规定越来越高自动化控制方面有着不小影响。
3.水电厂发电机组测温热电阻普遍存在问题和处理改善措施
3.1普遍存在问题
正由于上述特殊性，使得水电厂热电阻在使用中普遍存在如下问题。
1.长期工作稳定性差、可靠性低。实际上水电厂发电机组对热电阻测量精度规定并不是太高，却对于热电阻长期工作稳定性、可靠性规定却非常高。诸多电厂由于采用了制造质量不好或不合适发电机组使用测温热电阻，在运行不长时间后，就会发生大量误报、跳变、没有读数、断线和短路等故障，使运维人员很难鉴定究竟是机组自身故障还是测温系统故障，并引起保护系统误动作。
2.测温热电阻引接线电缆折断或外皮开裂。测温热电阻引接线电缆在热电阻根部折断现象在大多数电厂都出现过。电缆长期浸泡在顺机组转动方向流动透平油中，承受着油流径向剪切力和机组振动上下剪切力，以及油脂对引接线侵蚀。电缆外皮在高温及侵蚀性透平油环境中长时间使用会开裂、破皮、发硬、变脆。假如不做特殊处理，运行时间长了引接线就会在热电阻根部完全断开或不完全断开导致接触不良。根部断线故障占了测温电阻故障二分之一左右，应当尤其重视。
3.测温热电阻及引接线电缆没有屏蔽，或有屏蔽但没有接好。诸多电厂都没有对热电阻及其引接线实行有效屏蔽，使发电机组强电场和强磁场对测温电阻产生干扰并把干扰信号导入测温回路中，导致测温不准。我们实际测量到过，推力瓦测温电阻感应漏磁电压信号到达110V。这使得温度测量值毫无意义，还会导致回路中其他器件损坏。热电阻和整个测温回路，引接线电缆多且长，接线环节多，屏蔽规定在整个环节中每一种连接点都要有可靠屏蔽并形成整体屏蔽接地，只要有一种环节没有做好，屏蔽就也许会无效。
4.热电阻安装不规范。一般在安装瓦温电阻时规定测温热电阻与瓦体刚性连接，最佳是螺纹连接。但金属外壳构造测温热电阻与瓦体不能直接接触，测温热电阻要通过一种绝缘胶木制作固定块插入瓦体测温孔并螺纹连接在瓦体上。并用500V兆欧表测量热电阻与轴瓦之间有不低于0.5MΩ绝缘电阻，防止形成轴电流产生微小放电损坏轴瓦瓦面。测温热电阻引接线也要可靠固定，尤其是根部导线要与热电阻固定在同一种刚体上。若热电阻只是简朴放在瓦孔内是极不规范安装方式。
5.测温电阻尾部构造有全密封和带连接器两种，目前尚有诸多老电厂在使用尾部有连接器热电阻。这种构造好处是利于拆卸，一旦测温电阻出现故障可以在不用动电缆引接线就把测温电阻换下来。但这样构造只适合安装在油水冷却器或空冷器等地方，对于轴瓦温度监测就不合用了。例如在推力轴承内热电阻是完全浸泡在透平油里，并且透平油在不停地活动着，加上机组振动，尾部连接器非常轻易漏油或触点脱开，从而减少热电阻长期工作稳定性。并且推力油池内狭小空间也不以便安装此类构造测温电阻。
6.热电阻线制和接线问题。线制就是测温电阻引出线方式，如：4线制、3线制和2线制，线制决定了热电阻引接线电阻对测量成果影响。诸多电厂采用2线制测温电阻，或把3线制接成2线制，或者在中间某个环节接成2线制。不管那种状况都会产生很大误差。也许有人会在后端温度模块上对此进行赔偿，但面临不一样类型不一样长度电缆引接线在后端温度模块上进行赔偿确实不是一种很实用和很精确措施。
3.2处理改善措施
1.采用测量漂移量小、长期工作稳定性高、抗冲击和振动高品质测温热电阻。
2.采用特制电缆引接线。电缆引接线长期浸泡在油里变硬变脆是由于最外层绝缘层材料不耐油导致。例如电缆引接线外皮材料是PVC材料，其耐油、耐温性能比较差。在温度较高场所，它耐油性能更会大大减少，使用寿命缩短更多。提议选用耐油、耐温聚全氟乙丙烯（FEP）绝缘电缆。聚全氟乙丙烯是四氟乙烯和六氟丙烯共聚物，是聚四氟乙烯改性材料。它具有优良耐油、耐侵蚀和耐热性能，可在-250～250℃温度内长期使用，一般状况下强酸碱、强氧化剂、油脂、酮、醚、醇等虽然在高温下也对它不起作用。它耐开裂性能也非常好，可以彻底处理长时间泡在油中导致开裂故障。
此外引接线外径要符合现场使用环境和机组详细规定。对于不一样容量和转速机组，其油膜甩起速度，冲击力都不尽相似。要按照现场详细状况选择合适导线外径。导线线径太小，很难承受一定作用力，对热电阻使用会构成影响。
3.在电缆引接线与测温电阻结合部位加保护装置处理根部断线故障。由于热电阻芯片引脚要和引接线焊接，焊接易导致金属材料发脆而断开，因此这热电阻根部是个微弱环节。根据现场状况，选择不一样保护形式，如锥形弹簧保护管、波纹管和铠装丝延伸保护等。例如：铠装丝延伸保护方式是将测温热电阻内部铠装丝一直延伸出来，这样导线受到油流冲击时受力部位是铠装丝，而铠装丝是可以任意弯折不锈钢导线，抗侵蚀、冲击和振动机能非常好，这样可彻底处理引接线受油侵蚀和冲击问题。
4.热电阻及引接线要采用一体化网状屏蔽方式。磁场比电场更难屏蔽，对于强磁场干扰来说，网状屏蔽是最有效方案。热电阻电缆引接线多且长，中间环节又多，在布线时要尤其仔细，在每个环节上都规定把引接线屏蔽线可靠地接到公共接地端。引接线一定要选用测量专用带铜丝网状屏蔽层、线芯为镀银线芯三芯（或四芯）电缆。
5.测温电阻尽量采用铠装封装构造。一般铠装封装构造经由高纯度氧化镁填充、高温干燥、拉丝、滚轧和退火工序制作完毕，其特点是寿命长、响应速度快、机械强度高和绝缘性好。尤其是用于瓦温、油池油温测温热电阻一定不要采用尾部带连接器构造，而是采用铠装封装构造热电阻。
6.对于有特殊规定测温电阻都要有针对性地进行设计和定制。
4.水电厂发电机组测温热电阻选择
4.1温度变送器不合用于水电厂
目前在水电厂测温系统中，有不少设计是采用带温度变送器构造，将温度信号转换成4～20mA直流电流后再送到二次仪表或其他数据采集系统进行温度显示。
这样一来，每一种测温元件都需要一种温度变送器。这种系统缺陷是成本高，每一种变送器都价值几千元；由于温度变送器存在，测温系统既增长了一种误差环节，又多了一层故障点。
因此，本人认为在水电厂测温系统中应彻底摈弃温度变送器，而使用热电阻测量，并将多种信号直接送到模拟量输入回路。这样，在满足水电厂测温系统测量精度规定前提下既提高了可靠性，又减少了成本。
4.2 Cu50和Pt100合用于水电厂
热电阻是中低温区最常用一种温度检测器。它重要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻测量精确度是最高，它不仅广泛应用于工业测温，并且被制成原则基准仪。
与热电偶测温原理不一样是，热电阻是基于电阻热效应进行温度测量，即电阻体阻值随温度变化而变化特性。因此，只要测量出感温热电阻阻值变化，就可以测量出温度。目前重要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
金属热电阻电阻值和温度一般可以用如下近似关系式表达，即：
Rt=Rt0[1+α（t-t0）]
式中，Rt为温度t时阻值；
Rt0为温度t0（一般t0=0℃）时对应电阻值；
α为温度系数。
相比较而言，热敏电阻温度系数更大，常温下电阻值更高（一般在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般合用于-200~500℃范围内温度测量，其特点是测量精确、稳定性好、性能可靠，在程控制中应用极其广泛。
热电阻测温是基于金属导体电阻值随温度增长而增长这一特性来进行温度测量。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多是铂和铜，此外，目前已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
热电阻种类有精密型热电阻、铠装热电阻、端面热电阻、隔爆型热电阻等。
其中铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成坚实体，它外径一般为φ2~φ8mm，与一般型热电阻相比，它有下列长处： 1.体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小； 2.机械性能好、耐振，抗冲击；3.能弯曲，便于安装；4.使用寿命长。
我认为选择不锈钢外壳铠装铜热电阻Cu50和铠装铂热电阻Pt100是最为合用于水电厂发电机组测温使用热电阻。
例如：CWRT-262C型铜热电阻，分度号Cu50，测温范围-50~150℃。
4.3铜热电阻与铂热电阻比较
1、铜热电阻在我国应用已经有五十数年历史了，早在二十世纪五十年代就已广泛用于发电厂中，它具有电阻—温度变化率大、价格低廉、材料来源轻易等长处。不过，从二十世纪八十年代起就逐渐被淘汰，被铂热电阻所替代。究其原因，是顾客普遍反应铜热电阻产品合格率很低，在使用中电阻值不稳定、0℃电阻值漂移大等，因此在电厂中不受欢迎。而实际上并非如此。铜热电阻质量不过关原因重要是生产厂家生产工艺粗糙，没用精确检测手段，因而生产不出高质量产品。
2、铂热电阻是目前主流测温热电阻。大型制造商都以光刻溅射工艺生产Pt100芯片，非常成熟可靠。溅射光刻工艺制作Pt100芯片，精度规定到达A级。此类芯片漂移很小，长期稳定性高，并且抗冲击和振动。芯片引脚采用铂镍合金可以保证焊接后引线机械性能，防止引接线线在传感器内断开。
铜热电阻是用铜丝绕制线圈来做敏感元件，制造工艺和产品质量差，可靠性大大减少。这也就是有些电厂使用铜热电阻常常坏原因。
3、铜比铂阻值小，需要很长铜丝绕制成敏感元件，铂则相对短某些，一般越长越细材料可靠性越低。
4、铂热电阻价格要远高于铜热电阻。一般一台中型立轴式水轮发电机组测温电阻数量为30--80个左右。很有必要从生产维护成本、检修难易度、监测部位重要性这三方面来综合考虑采用哪种测温电阻。
5、金属铂电阻值随温度变化而变化，具有很好重现性和稳定性。Pt100热电阻在0℃时阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃，其精度高，稳定性好，合用温度范围广，是中低温度区（-200~650℃）最常用热电阻。广泛运用于水轮发电机组轴承瓦温、油温、定子铁芯绕组温度测量。铜热电阻由于其价格低廉，多用于发电机组运行过程中对规定不高，轻易维修更换和测温重要性相对较低测温部位。
5.水电厂发电机组测温热电阻接线方式
5.1热电阻线制
热电阻线制就是测温热电阻引出线方式，有二线制、三线制和四线制三种方式。线制决定了测温热电阻电缆引接线线电阻对测量成果影响。我认为三线制接线方式最适合于水电厂发电机组测温系统。除测温电阻自身就要做成三线制外，在测温系统中各个环节都要用三线制方式来接线，这样才能有效保证测量精度。这里尤其强调，一定不要采用二线制接线方式。
二线制：在热电阻两端各连接一根导线来引出电阻信号方式。这种引线措施很简朴，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线材质和长度原因有关。因此这种引线方式只合用于测量精度较低场所。
三线制：在热电阻两端一端连接一根引线，另一端连接两根引线方式。这种引线措施一般与电桥配合使用，可以很好消除引线电阻影响，是工业过程控制中最常用引线方式。
四线制：在热电阻两端各连接两根导线方式。其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。这种引线方式可完全消除引线电阻影响，重要用于高精度温度检测。
其中四线制和三线制可以把电缆引接线电阻对测量成果影响降到最低，而二线制则不可以。
以Cu50热电阻，20m电缆引接线为例：
1.两线制接线方式，电缆引接线电阻约为3Ω，换算成温度值是3×（2.14）=6.42℃，这个误差是非常大。
2.而三线制接线方式，同样是20m导线，约只有0.1Ω电阻被加到了系统里，只产生0.214℃误差，这个误差是可以对于水力发电厂来说是完全可以接受，可以认为导线电阻几乎不会影响到温度测量成果。
5.2三种线制原理图和测量原理
1.二线制接线

图1热电阻二线制接法原理图
如图1所示。温控仪通过导线L1、L2给热电阻施加鼓励电流I，测得电势V1、V2。
热电阻阻值Rt：
Error! No bookmark name given.=Rt+RL1+RL2
Rt=Error! No bookmark name given.－(RL1+RL2)
由于连接导线电阻RL1、RL2无法测得并被计入到热电阻电阻值中，使测量成果产生了附加误差。如在100℃时Pt100热电阻热电阻率为0.379Ω/℃，这时若导线电阻值为2Ω，则会引起测量误差为5.3℃。
2.三线制接线

图2热电阻三线制接法原理图
三线制接法是实际应用中最常见接法。如图2所示，增长一根导线用以赔偿引接线电阻引起测量误差。三线制规定三根导线材质、线径、长度一致且工作温度相似，使三根导线电阻值相似，即RL1=RL2=RL3。通过引接线L1、L2给热电阻施加鼓励电流I，测得电势V1、V2、V3。引接线L3接入高输入阻抗电路，IL3=0。
热电阻阻值Rt：
Error! No bookmark name given.=Rt+RL1+RL2
Error! No bookmark name given.=RL2
RL1=RL2=RL3
Rt=Error! No bookmark name given.－2RL2=Error! No bookmark name given.
由此可见三线制接法可赔偿连接导线电阻引起测量误差
3.四线制接线

图3热电阻四线制接法原理图
四线制是热电阻测温理想接线方式。如图3所示，通过引接线L1、L2给热电阻施加鼓励电流I，测得电势V3、V4。引接线L3、L4接入高输入阻抗电路，IL3=0，IL4=0，因此V4-V3等于热电阻两端电压。
热电阻阻值Rt：
Rt=Error! No bookmark name given.
由此可见四线制测量方式不受连接导线电阻影响。
5.3三线制接法与电桥配合使用消除线阻影响工作原理
在采用三线制条件下，并与温控仪内电桥电路配合使用，可以有效消除现场到控制室（柜）之间数十到数百米导线对测量导致影响。为了阐明其工作原理，下面从电桥平衡原理说起。

图4电桥示意图
对图4所示电桥，当C、D端加上电压Ue时，A、B端电压：
Uo=Ue×[R2／(R1+R2)]－Ue×[R3／(R3+R4)]
当电桥平衡，即Uo=0时，有：
Ue×[R2／(R1+R2)]＝Ue×[R3／(R3+R4)]
整顿后有：
R1×R3＝R2×R4或R1／R2＝R4／R3
由这个公式可以看出电桥平衡时：
供电电压Ue波动时，输出电压Uo不变；
桥路四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4按相似比例变化时，输出电压Uo不变；
相邻两个桥臂电阻（R1、R4，R2、R3，R1、R2，R3、R4）
按相似比例变化时，输出电压Uo不变；
在平衡电桥任意一种桥臂上增长一种电阻R△，如图5所示。
当R△=0时，电桥仍然保持平衡；
当R△发生变化时，Uo变化仅与R△变化有关。
这时假如将R△作为被测热电阻代入桥路，测量引接线电阻值转化为桥臂电阻一部分Ra'、Rb'、Rc'，如图6所示。

图5热电阻代入桥路

图6测量引接线电阻值转化为桥臂电阻一部分
则根据前面分析可以看出：
当Ra’、Rb’按相似比例发生变化时，对桥路输出Uo没有影响。Rc’变化会影响桥路供电电压，但对输出Uo没有影响。桥路输出Uo仅和被测热电阻R△有关。
在实际测量电路中，电桥并不一定设计成平衡状态，热电阻从那个桥臂接入也没有一定之规，但采用三线制接法，运用电桥平衡能力消除连接导线影响基本原理是相通。
以电桥作为热电阻测温仪表前置电路，可以将热电阻阻值直接转换成对应电压，同步可以有效克服接线电阻对测量影响。通过对桥路参数合理选择，可以使仪表获得良好抗干扰能力，因此在热电阻测温仪表中广泛采用。
从上面原理分析可以看出，无论采用哪种措施，要消除导线Ra’、Rb’对于测量影响，就必须规定两根导线阻值以及在受环境影响发生变化量都完全一致规定。同步对于导线Rc，虽然从理论上对测量不会发生影响，但那只是在理想状态下推导，实际工作中，仍然会对测量产生影响，而要消除这种影响，就也必须让这根线和其他两根线保持电阻值一致。
因此在采用三线制接线规定采用相似阻值和材质导线，最简朴措施就是：采用同规格同材质导线。例如使用三芯电缆；同步防止或减少中间接头，由于接头质量有也许对测量产生影响。
假如用四线制测量，则导线电阻影响可完全不计。我们看到诸多电厂采用2线制测温电阻，或把3线制接成2线制，或者在中间某个环节接成2线制。无论怎样这都会产生很大误差。也许有人会在后端温度模块上对此进行赔偿，但面对不一样类型不一样长度电缆引接线都要进行不一样赔偿就不是一种好措施了。
假如热电阻安装和制造都难以改善话，那我们就只好通过在后端温度模块上设置来对此进行赔偿了。在进行赔偿之前，我们首先要确定线路电阻大小，在现场用原则仪器对热电阻线路电阻进行测量。获得测量值后就可以对后端温度模块进行设置来赔偿线路电阻了。例如常用SWP型智能数字显控仪，可以通过面板按键设定显示零点迁移Pb1和显示输入量程比例KK1值来到达目。
6.水电厂发电机组测温系统设计方案
许多运行数年中小型水电站是采用温度计、整流器和转换开关相结合测温系统。由于通过数年运行，导致测温系统接线复杂、触头接触不良、测量误差大甚至监测设备损坏等问题。在机组温度升高过程中没有对应对设备进行监测和保护，机组轴瓦烧坏事故在这些电站中并不罕见，严重了影响机组使用寿命。
并且这些水电站由于建设时间早和技术发展原因其保护系统采用是常规继电器保护系统而不是计算机监控保护系统，因此在测温系统改造设计上除考虑到可靠性和稳定性外，还要能兼容于常规保护系统。
在这里我以乐山大沫水力发电厂测温系统为例，简介一种实际应用中测温系统设计方案。
6.1大沫水力发电厂简介
大沫水力发电厂位于四川省乐山市沙湾区，系无坝引水式水电站，装机2×12.5MW，1998年初投产。水轮发电机组保护系统是常规继电器保护系统和微机监测系统。原测温系统是以带电接点压力式温度计为关键元件系统，存在测量误差大、检修维护困难、运行可靠性差等问题。于对2台机组测温系统进行了全面技术改造。新系统采用铂热电阻Pt100和铜热电阻Cu50为热传感器，SWP系列数字显示控制和SWP系列多路巡检控制仪为关键控制元件，并与电厂原有常规继电器保护系统和微机监测系统接入兼容。
6.2发电机组测温点分布
表1大沫电厂发电机组测温点分布状况
序号
测温部位
测温电阻类型
测点数量
温度控制仪
报警整定值
1
推力轴瓦
Pt100
8
1#-8#SWP
数字显示控制仪
事故：70℃
故障：60℃
2
上导轴瓦
Pt100
4
9#-12#SWP
数字显示控制仪
事故：70℃
故障：60℃
3
上油池
Cu50
1
1#SWP
16路巡检控制仪
故障：40℃
4
下导轴瓦
Pt100
4
13#-16#SWP
数字显示控制仪
事故：70℃
故障：60℃
5
下油池
Cu50
1
1#SWP
16路巡检控制仪
故障：40℃
6
空气冷却器
Cu50
8
1#SWP
16路巡检控制仪
故障：35℃
7
定子绕组
Cu50
8
2#SWP
16路巡检控制仪
事故：95℃
故障：80℃
8
定子铁芯
Cu50
8
2#SWP
16路巡检控制仪
事故：90℃
故障：75℃
9
定子热风
Cu50
2
1#SWP
16路巡检控制仪
事故：70℃
故障：60℃
10
水导轴瓦
Pt100
2
17#-18#SWP
数字显示控制仪
事故：65℃
故障：55℃
6.3测温系统原理简述

图7大沫电厂测温系统原理框图
大沫电厂发电机组测温系统采用SWP系列数显控制仪和多路巡检控制仪为关键控制元件，以铂热电阻Pt100和铜热电阻Cu50为热传感元件。
18只数显控制仪和2只多路巡检控制仪集中构成“发电机组温度测量控制屏”，该屏安顿于发电机组近旁。热电阻分别安装于对应发电机组温度测量部位。
热电阻采用三线制接法，通过ZR-KVVP-3×1.0mm2铜网屏蔽电缆引出发电机组接入温控仪（数显控制仪和多路巡检控制仪），将发电机组各部位温度变化转化为电阻值变化输入温控仪数字运算电路。
温控仪自带LED数码显示功能，能直观显示实时测量温度，供巡视人员监视。
温控仪控制输出端通过ZR-KVVP-3×1.5mm2铜网屏蔽电缆接入“发电机继电保护屏”中间继电器1ZJ和2ZJ，实现扩展触点数量和容量。温控仪设置为2限报警，继电器带回差输出方式。当实测温度值到达预设温度值时，继电器触点闭合，启动1ZJ或2ZJ接通保护系统直流回路；并设置一定回差值使温控仪继电器能自保持，保证输出信号能可靠启动保护系统。其中第一上限设置为故障报警，作用于“发电机继电保护屏”警铃响、“**温度升高”光字亮、信号继电器掉牌；第二上限设置为事故报警，作用于“发电机继电保护屏”警铃和蜂鸣器响、启动保护出口继电器BCJ发出停机指令、“**温度过高”和“发电机事故停机”光字亮、信号继电器掉牌。
温控仪采用RS-485通讯方式，运用屏蔽双绞线与发电机计算机监测通信管理器链接，将实测温度信号和报警输出信号传播到电厂中控室，运维人员可以通过中控室微机显示屏看到实时温度测量值画面，接受计算机监测系统文字和语音报警。
6.4 SWP系列数字显示控制仪特点、功能、作用
1.采用微处理器进行数学运算，可对非线性信号进行高精度线性矫正。采用数码LED显示，可精确显示控制实际测量值。
2.向顾客启动了仪表内部参数，包括输入类型、运算方式、输出参数、通讯参数等设定界面。可切换输入多种分度号，更改输入分度号无需更改跳线或开关，只需设定仪表分度号及有关参数即可在线完毕更改。
3.支持多机通讯，具有多种原则串行双向通信功能，可选择多种通讯接口方式（如：RS-232C、RS-485、RS-422等），通讯波特率300~9600bps.可与多种带串行输入输出设备（电脑、可编程控制器、PLC等）进行通讯，构成智能管理系统。
4.重要技术参数
输入信号：原则热电阻——Pt100、Cu50（其他略去）
测量范围：-1999~9999字
测量精度：0.2%FS±1字
温度赔偿：0~50℃数字式温度自动赔偿
输出信号：（模拟量输出略）
开关量输出继电器控制输出—继电器ON/OFF带回差
触点容量：AC220V/3A;DC24V/6A（阻性负载）
控制方式：可选择1-4限控制，LED显示。控制方式为继电器ON/OFF
带回差。控制精度±1字。
报警方式：可选择1-4限控制，LED显示。报警方式为继电器ON/OFF
带回差。控制精度±1字。
保护方式：输入回路断线报警，继电器输出状态LED指示。
输入超/欠量程报警
电源欠压自动复位
工作异常自动复位
6.5测温热电阻选用
测温热电阻根据所测量部位重要性和测量精度规定不一样来选用。推力轴瓦和导轴瓦是发电机组转动关键部位，测量重要性和精确度规定最高，选用不锈钢外壳铠装铂热电阻Pt100；定子铁芯和绕组测温电阻是发电机组生产厂家在制造发电机过程中就已经嵌入线圈和铁芯铜热电阻Cu50，电厂现场除非是更换定子绕组外无法更换；其他如空气冷却器、油池、定子热风等测量重要性和精确度规定较低，且测点数量最多，选用成本低铠装铜热电阻Cu50。不一样热电阻只需要修改对应温度控制仪输入分度号就可以实现测量。
6.6测温热电阻接线法
测温热电阻和温度显示控制仪采用三线制接线法，测量线使用铜网三芯屏蔽电缆。整个测量系统屏蔽层可靠接地，以减少线电阻和强磁场对测量精度影响。
6.7温度显示控制仪供电
温度显示控制仪采用逆变电源供电，由厂蓄电池直流系统直流电源逆变为交流220V供应仪表工作。这样一是可以防止在电厂（电网）发生事故时，厂用电系统电压波动过大对温控仪导致冲击损坏；二是在出现厂用电中断时，温控仪仍然可以正常工作，对电厂黑启动很有实际意义。
6.8测温系统工作过程和电气回路图

图8大沫电厂发电机组测温系统工作过程图

图9大沫电厂测温系统电气原理图I

图10大沫电厂测温系统电气原理图II
测温系统工作过程：
温控仪给热电阻施加一鼓励电流并测量其两端电压得到电阻值（电压/电流），再将电阻值转换成温度值，从而实现实时温度测量。
当被测部位温度上升至预设故障温度时，温控仪内部继电器常开触点闭合，启动中间继电器2ZJ，2ZJ常开触点闭合启动信号继电器2XJ，2XJ常开触点闭合点亮2GZ“温度升高”，并接通预告音响母线，启动中央音响信号系统发出警铃声报警，2XJ掉牌。
当被测部位温度上升至预设事故温度时，温控仪内部继电器常开触点闭合，启动中间继电器1ZJ，1ZJ常开触点1ZJ1闭合启动发电机组保护出口继电器BCJ，作用于机组“两跳一停”；常开触点1ZJ2闭合启动信号继电器1XJ，1XJ常开触点闭合点亮1GZ“温度过高”，并接通事故音响母线，启动中央音响信号系统发出蜂鸣器声报警，1XJ掉牌；常开触点1ZJ3闭合启动信号继电器2XJ，2XJ常开触点闭合点亮2GZ“温度升高”，并接通预告音响母线，启动中央音响信号系统发出警铃声报警，2XJ掉牌。
7. 水电厂发电机组测温热电阻安装要点
1. 测点开孔位置应按设计或制造厂规定进行。如无规定期，可根据测温系统运行规定设置测点，并在设备对应位置开孔。测孔应选择在最能代表被测参数直线段上，避开阀门、弯头、三通、大小头、挡板、人孔门等对介质流速有影响或会导致泄漏地方；不适宜在焊缝及其边缘上开孔及焊接；热电阻应安装在便于安装和检修地方。
2. 轴瓦测温热电阻应通过绝缘胶木制作带螺纹插座安装于瓦体，并用500V兆欧表测量测温电阻与瓦体之间有≮0.5MΩ绝缘电阻。
热电阻与被测部位之间连接，尤其是封闭空间内和靠近转动部位被测部位间连接一定要是刚性连接，最佳是用螺纹连接。以防止脱落，导致事故。
3.热电阻插入深度应满足下列规定：
①油、水、气温度测量时规定热电阻必须所有浸入被测介质中。
②轴瓦温度测量时热电阻插入瓦体有效深度为：瓦体通径≤250mm时，插入深度为≮70mm；通径＞250mm时，插入深度≮100mm。
③在介质流速较大处安装热电阻时，应有防止热电阻和电缆引接线被冲击和磨损措施。电缆引接线要顺着介质流动方向捆扎引出，并一定要捆扎牢固。捆扎材料一般选用耐油扎带或涤玻带，严禁使用不耐油胶带或塑料带。
④水平装设热电阻，其接线盒进线口一般应朝下，以防杂物等落入接线盒内导致短路。接线后，进线口应进行密封。
4.热电阻电缆引接线敷设应尽量短为宜，并与发电机一次电缆分层、分沟布置，保证合适距离，并做好屏蔽层接地，以减少强电、磁场干扰。
8.结论
铠装热电阻Pt100和Cu50构造简朴、性能稳定、可靠性高、使用寿命长，非常适合水电厂特殊使用环境，用于发电机组温度测量。应大力推广和广泛被采用。
以SWP系列数字显示控制仪和多路巡检仪为关键控制元件测温系统，合用于自动化程度低、计算机监控系统不完善或不具有老式、小型水电厂。该系统投资成本不高、改造升级难度不大、检修维护轻易、工作性能稳定可靠。该系统在大沫电厂运行数年来一直稳定可靠，曾多次及时、精确、迅速反应出了机组温度异常工况。对发电机组安全稳定运行发挥了作用。
参照文献：
[1]王允龙.水轮发电机组瓦温测量系统改善.电力安全技术.第6期
[2]李先彬.电力系统自动化.中国电力出版社.第5版
[3]揭金荣、蔡滨等.应用电子技术.北京邮电大学出版社.
[4]秦曾煌.电工学.高等教育出版社.1995年第四版