無(wú)源無(wú)線測(cè)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(guó)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(huì)對(duì)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(guò)熱故障占總故障臺(tái)數(shù)的63%左右。因此，有效實(shí)施對(duì)變壓器溫度在線監(jiān)測(cè)對(duì)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(cè)溫方式分為定期檢測(cè)和實(shí)時(shí)在線測(cè)溫兩種。其中，定期檢測(cè)的方式主要有紅外檢測(cè)儀方式和通過(guò)預(yù)防性試驗(yàn)的停電測(cè)溫方式兩種，這兩種方式均存在測(cè)溫工作量大、效率低、不能實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度的問(wèn)題。
從取電方式上看，可將在線測(cè)溫方式主要分為有源測(cè)溫和無(wú)源測(cè)溫兩種。其中：有源測(cè)溫方式有紅外攝像頭測(cè)溫方式，利用紅外成像原理進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，但成本非常高；無(wú)源測(cè)溫傳感器主要有鉑熱電阻溫度傳感器、光纖測(cè)溫傳感器、聲表面波測(cè)溫傳感器和感應(yīng)取電測(cè)溫傳感器等。
在無(wú)源測(cè)溫傳感器中：鉑熱電阻溫度傳感器采用電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸，溫度信號(hào)受環(huán)境影響大；光纖測(cè)溫傳感器采用光纖作為傳輸信號(hào)線，測(cè)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(shí)易將光纖芯折斷且成本較高；聲表面波測(cè)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(shí)溫度，但存在傳輸距離短的缺點(diǎn)；感應(yīng)取電測(cè)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(wèn)題。
針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出一種基于無(wú)源無(wú)線傳感技術(shù)的變壓器測(cè)溫裝置，采用無(wú)源無(wú)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(cè)，可以及時(shí)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(dòng)，并在冷端堆積，從而在材料內(nèi)部形成電勢(shì)差，同時(shí)在該電勢(shì)差作用下產(chǎn)生一個(gè)反向電荷流，當(dāng)熱運(yùn)動(dòng)的電荷流與內(nèi)部電場(chǎng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，半導(dǎo)體兩端形成穩(wěn)定的溫差電動(dòng)勢(shì)，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(guò)后續(xù)電路的處理后給本裝置自身供電。
通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)或者兩種結(jié)合的方式將多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換單元組合成一個(gè)整體。通過(guò)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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