無源無線測溫裝置在變壓器中的應用
發布日期：2024-09-06 17:04:00
隨著國家電力行業規模的快速發展，用電需求量也在持續上升，電力變壓器不斷在向大容量、高電壓方向發展。變壓器作為電力系統中的重要電力設備，運行的安全可靠性將會對電網的供電質量產生直接影響。電力變壓器故障主要有熱性故障和電性故障，其中過熱故障占總故障臺數的63%左右。因此，有效實施對變壓器溫度在線監測對保證變壓器的安全穩定運行具有重要意義。
從總體上看，可將當前的測溫方式分為定期檢測和實時在線測溫兩種。其中，定期檢測的方式主要有紅外檢測儀方式和通過預防性試驗的停電測溫方式兩種，這兩種方式均存在測溫工作量大、效率低、不能實時檢測溫度的問題。
從取電方式上看，可將在線測溫方式主要分為有源測溫和無源測溫兩種。其中：有源測溫方式有紅外攝像頭測溫方式，利用紅外成像原理進行溫度的實時檢測，但成本非常高；無源測溫傳感器主要有鉑熱電阻溫度傳感器、光纖測溫傳感器、聲表面波測溫傳感器和感應取電測溫傳感器等。
在無源測溫傳感器中：鉑熱電阻溫度傳感器采用電纜進行信號傳輸，溫度信號受環境影響大；光纖測溫傳感器采用光纖作為傳輸信號線，測溫精度和數據傳輸質量較鉑熱電阻溫度傳感器高些，但安裝時易將光纖芯折斷且成本較高；聲表面波測溫傳感器利用部分物質吸收的光譜隨溫度變化而變化的原理，分析光纖傳輸的光譜了解實時溫度，但存在傳輸距離短的缺點；感應取電測溫傳感器則必須在感應電流大于一定值后才能正常工作，存在應用范圍受限的問題。
針對這些問題，本文提出一種基于無源無線傳感技術的變壓器測溫裝置，采用無源無線技術和溫差發電技術，實現變壓器溫度在線監測，可以及時發現變壓器溫度異常情況，防止變壓器事故的發生。
在溫度梯度下，P型半導體和N型半導體內的載流子從熱端向冷端運動，并在冷端堆積，從而在材料內部形成電勢差，同時在該電勢差作用下產生一個反向電荷流，當熱運動的電荷流與內部電場達到動態平衡時，半導體兩端形成穩定的溫差電動勢，這種現象被稱為塞貝克效應。
本裝置的核心器件是熱電發生器，該熱電發生器兩側分別為冷端和熱端。在熱電發生器冷端和熱端溫度差達到一定程度后，熱電發生器將熱量轉化為電能，經過后續電路的處理后給本裝置自身供電。
通過串聯、并聯或者兩種結合的方式將多個熱電轉換單元組合成一個整體。通過熱電發生器單元模塊，熱電發生器件將產生的熱量轉換為電能，即可以實現熱電轉換。
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