無源無線測溫裝置在變壓器中的應(yīng)用
發(fā)布日期：2024-09-06 17:04:00
隨著國家電力行業(yè)規(guī)模的快速發(fā)展，用電需求量也在持續(xù)上升，電力變壓器不斷在向大容量、高電壓方向發(fā)展。變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要電力設(shè)備，運(yùn)行的安全可靠性將會對電網(wǎng)的供電質(zhì)量產(chǎn)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(shù)的63%左右。因此，有效實(shí)施對變壓器溫度在線監(jiān)測對保證變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。
從總體上看，可將當(dāng)前的測溫方式分為定期檢測和實(shí)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(yù)防性試驗(yàn)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(shí)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(jìn)行溫度的實(shí)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(yīng)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(jìn)行信號傳輸，溫度信號受環(huán)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(shù)據(jù)傳輸質(zhì)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(zhì)吸收的光譜隨溫度變化而變化的原理，分析光纖傳輸?shù)墓庾V了解實(shí)時溫度，但存在傳輸距離短的缺點(diǎn)；感應(yīng)取電測溫傳感器則必須在感應(yīng)電流大于一定值后才能正常工作，存在應(yīng)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(shù)的變壓器測溫裝置，采用無源無線技術(shù)和溫差發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變壓器溫度在線監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)變壓器溫度異常情況，防止變壓器事故的發(fā)生。
在溫度梯度下，P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體內(nèi)的載流子從熱端向冷端運(yùn)動，并在冷端堆積，從而在材料內(nèi)部形成電勢差，同時在該電勢差作用下產(chǎn)生一個反向電荷流，當(dāng)熱運(yùn)動的電荷流與內(nèi)部電場達(dá)到動態(tài)平衡時，半導(dǎo)體兩端形成穩(wěn)定的溫差電動勢，這種現(xiàn)象被稱為塞貝克效應(yīng)。
本裝置的核心器件是熱電發(fā)生器，該熱電發(fā)生器兩側(cè)分別為冷端和熱端。在熱電發(fā)生器冷端和熱端溫度差達(dá)到一定程度后，熱電發(fā)生器將熱量轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過后續(xù)電路的處理后給本裝置自身供電。
通過串聯(lián)、并聯(lián)或者兩種結(jié)合的方式將多個熱電轉(zhuǎn)換單元組合成一個整體。通過熱電發(fā)生器單元模塊，熱電發(fā)生器件將產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)換為電能，即可以實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換。
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