基于無線無源測溫技術在電力設備的應用簡介

無線無源測溫系統(tǒng)的解決方案介紹。電力設備

 1.常用溫度在線監(jiān)測相關產(chǎn)品存在的不足1.1干式變壓器繞組溫度在線監(jiān)測用溫控器溫控器采用鉑電阻作傳感器，由于它無絕緣，進行耐壓試驗時將傳感器與溫控器分離，而實際運行中的過電壓常損壞溫控器；它的引線耐熱不能滿足干式變二次側短路時，動熱穩(wěn)定350℃高溫要求，傳感器常燒壞。1.2電力變壓器油溫在線監(jiān)測的壓力式帶電阻式溫度計該溫度計采用鉑電阻作傳感器，由于其自身電阻值太小，受引線電阻影響較大。特別是引線中多個接線端子接頭電阻在運行中因氧化、松動、檢修等引起變化是無法進行溫度補償?shù)摹Ｋ云毡榇嬖陲@示油溫值與實際油溫偏差過大的通病，影響顯示溫度值的可信度，又沒有多部位油溫監(jiān)測，急需替代產(chǎn)品。2.急需溫度在線監(jiān)測的電力設備及其部位2.1中壓開關設備中壓開關設備除老設備外，多數(shù)是封閉式結構，還帶防誤閉鎖。運行時不能打開遮擋紅外輻射的門或蓋板進行紅外檢測。設備內(nèi)部導電的接頭和插頭在運行、動作過程會因電磨損、機械操作和短路電動力引起機械振動等原因使接觸電阻增加，引起溫度升高，加劇接觸表面氧化，造成設備重大故障。開關設備經(jīng)常發(fā)生故障的是手車觸頭和進出線端電纜連接處。2.2干式變壓器中壓繞組隨著電力設備發(fā)展，出現(xiàn)110kV高電壓干式電力變壓器和鐵路系統(tǒng)專用的干式變壓器。其二次側為6～10kV等級，還有一些二次側電壓高于660V的特殊干式變壓器，對它們二次繞組溫度監(jiān)測還尚無可靠的在線監(jiān)測產(chǎn)品。2.3柱上變壓器（公用變）低壓出線端公用變受戶外環(huán)境影響，二次側多數(shù)無保護，常出現(xiàn)燒毀事故。據(jù)統(tǒng)計，主要原因是出線端過熱引起的。《電力變壓器運行規(guī)程》中第5.1.4條變壓器日常巡視檢查內(nèi)容中規(guī)定，其引線接頭、電纜、母線應無發(fā)熱跡象。以往是通過人為目測、滴水、觀察套管是否漏油等辦法進行判斷。由于巡查工作量大，容易被忽視，造成公用變突發(fā)事故。當變壓器三相負載嚴重不平衡時，過大的中線電流經(jīng)偏小的變壓器中線出線端，如果出線端接觸又不良，則容易因發(fā)熱被燒斷，導致大量家用電器損壞。因此急需對其進行溫度在線監(jiān)測。2.4箱式變電站國內(nèi)制造的箱式變是將相關設備組合在全封閉的箱體內(nèi)，大多數(shù)未進行成套性設計、試驗。因封閉、甚至多重封閉，結果影響設備散熱。又由于設備降容幅度難以合理確定，均可能導致內(nèi)部設備超溫。國家電力公司在箱式變電站招標書中要求變壓器、高低壓電器所有設備的運行溫度不超過其允許溫度。這就需要對它們進行溫度在線監(jiān)測。目前箱式變一般僅對變壓器油溫進行檢測并隨其溫度變化自動投切通風機。由于沒有相應的產(chǎn)品配套，對變壓器出線端、低壓開關和高壓開關進出線端的溫度均沒有按要求進行溫度在線監(jiān)測。2.5電纜的接頭和電纜終端與電器設備的連接處電纜的接頭處多為現(xiàn)場制作，如果制作、安裝不到位經(jīng)運行容易發(fā)生電接觸問題而超溫。從表1中發(fā)現(xiàn)電纜長期允許溫度比電器外部導體連接端的允許溫度低15～40℃。由于兩者標準的差異，使得電纜經(jīng)常承受電器高溫的危害，所以電纜與電器連接處成為薄弱環(huán)節(jié)，需防患。尤其需要對高壓開關柜的進出線端電纜連接處進行溫度在線監(jiān)測。

各  種 無線 測  溫 方 式  對  比

聲表面波原理：

聲表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）作為一種重要的傳感器，

具有微型化 性價比高 靈敏度高 可陣列化 可分布式的優(yōu)點 已經(jīng)得

到廣泛地應用。在惡劣環(huán)境中，SAW傳感器更具優(yōu)勢，能在溫度、旋

轉/運動狀態(tài)、核輻射、高電壓情況下正常工作。另外SAW傳感器能實現(xiàn)無

線無源的傳遞信息。因此近年來SAW傳感器在航空航天、軍械裝備、核設

施監(jiān)測、防恐防化、環(huán)境監(jiān)測等領域受到國際國內(nèi)的重視。

SAW傳感器是通過平面工藝，在壓電基片上制作梳狀叉指換能器，如下

圖所示，電信號注入發(fā)射叉指換能器通過逆壓電效應器激發(fā)出聲表面波，聲

波在壓電晶體中傳播到接收換能器并通過壓電效應，轉換成電信號。器件工

作在幾百MHz-幾GHz頻率段，因此器件尺寸僅為mm級。