减少水电厂测温电阻回路中线阻的主要措施（交通与工程）
黎洪 陈贤军
（湖南省东江水电厂 湖南资兴 423403）
摘要：介绍了热电阻的测温原理，分析了水电厂测温电阻回路的主要问题，并提出了相应的措施建议。
关键词：水电工程；电阻；热效应
热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的。只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即Rt=Rt0[1+α（t-t0）]。式中：Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为Rt=AeB/t。式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。
相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），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。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。
测温电阻是水电厂***重要的传感器，水电厂测温电阻运行情况直接影响发电机组是否能够安全运行。在水电行业中，测温电阻性能不稳定、可靠性差是非常普遍的问题，由于性能不稳定导致温度信号误报一直困扰着电厂的运行人员和检修维护人员。轴承温度过高，将导致轴瓦烧毁；轴承油温过低，油的粘性太大，流动性差，不利形成油膜，不利于循环散热，将使机组启动阻力增加，这反过来又会使轴承温度升高；变压器温度过高会有炸裂的危险；定子温度过高，会影响线圈绝缘，降低使用寿命等等。
严重时还可造成机组事故停机的，这对于机组寿命及电网的安全都会造成不可估量的影响。因此，提高测温电阻的长期稳定性和可靠性是非常紧迫的一项工作。
对于测温电阻来说，水电厂的运行环境是非常特殊的，这有别于其他的工业领域，因此使得水电厂测温电阻普遍存在着一些问题。由于水电厂测温热电阻引线较长，一般各个轴承测点的热电阻的电缆走向是：热电阻引线→油槽壁端子→电缆→测温屏端子→测温二次元件，有些甚至还在风洞壁再一次转接。因此线路电阻不可忽略，线路电阻的存在将使温度测量结果与测点的实际温度有很大的偏差，这对于要求越来越高的自动化控制方面有着不小的影响。例如对于Cu50的热电阻来说，电阻值相差1Ω，温度相差就有3－4℃！
减少热电阻测温回路中的线阻，可以从测温电阻的制造和安装以及二次设备的设置等各个环节上下功夫。
1、由于热电阻的运行时间长、运行环境恶劣，且电磁干扰的强度相当大。以推力瓦测温电阻为例，传感器及其导线长期浸泡在温度较高的透平油里，并时刻承受油流的冲击和机组的振动。因此我们可以定做测温电阻，对测温电阻有针对性地进行设计和制造。如采用高品质的Pt100芯片、采用特制的导线、测温电阻及其导线的一体化网状屏蔽、在导线与测温电阻的结合部位加保护装置等。
2、目前热电阻的引线主要有三种方式：
二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。
三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的***常用的引线电阻。
四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，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。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。
以20米电缆为例，导线的电阻为3欧姆，换算成温度值是就有将近10℃， 这个误差是非常大的。三线制接线方式，同样是20米的导线，只有0.1欧姆被加到了系统里，产生0.4℃的误差，这个误差是可以接受的，这说明导线电阻几乎不会影响到测量结果。如果用四线制测量，则导线电阻的影响可完全不计。
由此看来，为了减少测温电阻回路的线阻问题，我们推荐用三线制的接线方式，传感器本身要做成三线制的，测温系统中各个环节都要用三线制的方式来接线，这样才能有效的保证测量精度。这里特别强调，一定不要采用二线制的接线方式。
3、如果热电阻的安装和制造都难以改进的话，那我们就只好通过在后端温度模块上的设置来对此进行补偿了。
在进行补偿之前，我们首先要确定线路电阻的大小，在现场将用标准仪器对热电阻的线路电阻进行测量。需要说明的是，为了保证补偿值的准确，我们要在合适的环境下进行：检定温度（20±2）℃，湿度为45%~75%，现场没有大的震动、磁场和腐蚀性气体。由于一般的厂房内设有空调，因此这个条件基本可以满足。
获得测量值后就可以对后端的温度模块上进行设置来补偿线路电阻了。例如我厂目前使用的二次仪表是WP型智能数字测控仪，可以通过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的值来达到目的。
其中：KK1=预定量程÷显示量程×原KK1
Pb1=预定量程下限-显示量程下限×KK1＋原Pb1
（KK1和Pb1的出厂设置为1和0）
通过以上努力，我们可以很好的减少测温回路中的线阻值，大大提高温度测量的准确度，从而提高水电厂的经济效益、社会效益和安全运行水平。
参考文献：
[1]林礼清，水口水电厂设备状态监测与诊断分析系统，水电厂自动化，
[2]王靖峰，集成温度传感器和智能巡检测控仪在水电厂中的应用，东北水利水电
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