无源无线测温装置在变压器中的应用

发布日期：2024-09-06 17:04:00

随着国家电力行业规模的快速发展，用电需求量也在持续上升，电力变压器不断在向大容量、高电压方向发展。变压器作为电力系统中的重要电力设备，运行的安全可靠性将会对电网的供电质量产生直接影响。电力变压器故障主要有热性故障和电性故障，其中过热故障占总故障台数的63%左右。因此，有效实施对变压器温度在线监测对保证变压器的安全稳定运行具有重要意义。

从总体上看，可将当前的测温方式分为定期检测和实时在线测温两种。其中，定期检测的方式主要有红外检测仪方式和通过预防性试验的停电测温方式两种，这两种方式均存在测温工作量大、效率低、不能实时检测温度的问题。

从取电方式上看，可将在线测温方式主要分为有源测温和无源测温两种。其中：有源测温方式有红外摄像头测温方式，利用红外成像原理进行温度的实时检测，但成本非常高；无源测温传感器主要有铂热电阻温度传感器、光纤测温传感器、声表面波测温传感器和感应取电测温传感器等。

在无源测温传感器中：铂热电阻温度传感器采用电缆进行信号传输，温度信号受环境影响大；光纤测温传感器采用光纤作为传输信号线，测温精度和数据传输质量较铂热电阻温度传感器高些，但安装时易将光纤芯折断且成本较高；声表面波测温传感器利用部分物质吸收的光谱随温度变化而变化的原理，分析光纤传输的光谱了解实时温度，但存在传输距离短的缺点；感应取电测温传感器则必须在感应电流大于一定值后才能正常工作，存在应用范围受限的问题。

针对这些问题，本文提出一种基于无源无线传感技术的变压器测温装置，采用无源无线技术和温差发电技术，实现变压器温度在线监测，可以及时发现变压器温度异常情况，防止变压器事故的发生。

在温度梯度下，P型半导体和N型半导体内的载流子从热端向冷端运动，并在冷端堆积，从而在材料内部形成电势差，同时在该电势差作用下产生一个反向电荷流，当热运动的电荷流与内部电场达到动态平衡时，半导体两端形成稳定的温差电动势，这种现象被称为塞贝克效应。

本装置的核心器件是热电发生器，该热电发生器两侧分别为冷端和热端。在热电发生器冷端和热端温度差达到一定程度后，热电发生器将热量转化为电能，经过后续电路的处理后给本装置自身供电。

通过串联、并联或者两种结合的方式将多个热电转换单元组合成一个整体。通过热电发生器单元模块，热电发生器件将产生的热量转换为电能，即可以实现热电转换。

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