无线测温装置在变压器中的设计与应用：无源技术赋能智能运检

引言：温度监测——变压器安全的生命线
       随着国家电力规模的迅猛扩张，大容量、高电压变压器成为电网骨干。其运行可靠性直接影响供电质量与系统稳定。据统计，热性故障占变压器总故障的63%以上，由绕组过热、铁芯异常发热、接头松动或冷却失效等问题引发。传统定期检测（如红外巡检、停电试验）存在实时性差、效率低、盲区多等痛点；而有源在线测温（如红外摄像头）成本高昂，无源方案如铂电阻（易受干扰）、光纤（易损、价高）、声表面波（距离受限）、感应取电（需最小工作电流）等均存在明显局限。因此，开发无源、无线、高可靠、广适用的在线测温技术，对预警过热隐患、防范重大事故、实现状态检修至关重要。

一、无源无线测温装置的技术突破：温差发电赋能

本文提出的方案核心在于“温差发电 + 无源传感 + 无线传输” 的协同创新：
        1、无源供能创新——塞贝克效应： 装置核心是利用变压器发热点（如套管接线端子、绕组出线头）与环境间的自然温差。通过高性能热电转换材料（如Bi₂Te₃基半导体），将热能直接转化为电能（塞贝克效应）。该技术无需外部电源或感应电流，仅凭设备自身温升即可持续发电，彻底克服了感应取电对电流大小的依赖问题，实现了真正意义上的“无源”。
       2、无线温度传感： 装置集成微小化的数字温度传感器，直接测量关键点温度。传感电路由温差发电片供能，无内置电池，结构简单，寿命极长。
       3、低功耗无线传输： 传感器采集的温度数据，通过低功耗无线通信技术（如LoRa、NB-IoT、Zigbee）发射。超低功耗设计确保温差供电即可支撑长期稳定运行。信号穿透力强，可直接传输至安装在变压器本体的接收器或附近网关。
二、装置设计与系统实现：稳健高效
1、传感器单元设计：
       ①结构坚固： 微型化封装（如不锈钢探头），适应高温、高湿、强电磁环境。
       ②热耦合优化： 测温探头与发电片底部紧密热连接被测点表面，确保感温准确性和热电转换效率。
       ③核心组件集成： 一体化集成温差发电片、温度传感器（如DS18B20）、微处理器（信号处理）、无线发射模块。
 2、安装部署：
       ①关键点定位： 重点安装在 高压/低压套管接线端头、有载调压开关触头、夹件与铁芯接地处、绕组引线连接点 等传统过热高发区。
       ②非侵入式安装： 采用可靠机械方式（如专用卡扣、螺栓固定、磁吸）安装于发热点表面，无需破坏原有绝缘结构或布线。
3、数据传输与后台系统：
       ①网关/采集器汇聚各传感器无线数据。
       ②通过有线（RS485/以太网）或无线方式（4G/5G）上传至后台系统。
       ③监控平台功能：
        实时显示： 变压器各点温度分布图。
        智能告警： 超温预警（如>85°C）、超温跳闸（如>105°C）、温升速率异常报警。
        趋势分析： 温度历史曲线、同组比较、负载关联分析。
        数据存储： 长时间历史数据可查。
        远程接入： 支持PC网页、移动APP访问。
三、核心优势与效益分析
1、本质安全，突破禁区：
       免取电：无需感应电流，不受负荷限制，可在空载/轻载下工作，适用全工况。
       免布线：彻底消除绝缘破坏风险和高电位引线难题。
       长寿命、零维护：无电池设计（温差供电），无老化和更换需求。
2、安装便捷，覆盖关键：
       非侵入式安装，施工简单快速，停电窗口短或可带电安装。
       可部署于传统传感器难以触及的内部关键点。
3、实时精准，决策支持：
       7x24小时连续监测，消除监测盲区。
       点式直接测温，精度高（±0.5°C），受环境影响小。
        温度趋势数据为状态评估、负载调度、检修决策提供科学依据。
4、降本增效，安全保值：
        预防性维修替代故障后抢修：大幅减少意外停电时间和经济损失。
        避免火灾、爆炸等灾难性事故，保障人身设备安全。
        延长变压器健康寿命，提升资产效益。
四、实证应用：河南变电站的成功实践
          该无源无线测温系统已在河南某110kV变电站主变上稳定运行超过一年。测温点覆盖高压套管头、低压套管头、有载分接开关共6处关键部位。

         1、性能表现： 温差发电模块在负载与环境温差仅10-15°C时即能稳定工作，供电可靠；温度数据实时回传，平台运行稳定，无数据丢失。成功捕捉到一次低压侧B相套管接头因氧化导致的异常温升（高达98°C），触发预警，运维人员及时处理，避免了潜在的烧蚀故障。
        2、经济效益： 避免了至少一次非计划停运和可能的事故维修费用（预计节省超20万元）。显著减少了现场红外巡检频次，降低了人工成本和安全风险。
        3、管理效益： 实现了变压器关键点温度的“透明化”管理，建立了温度数据档案，提升了运维精细化和智能化水平。
五、结语
        基于无源无线传感与温差发电技术的变压器测温装置，成功攻克了传统测温技术在供电安全、安装便捷、适用广度等方面的瓶颈。其无源化、免布线、长寿命、高安全的特性，使其成为变压器在线温度监测的理想解决方案。河南变电站的实践验证了其在风险精准预警、安全主动防御、运维降本增效方面的卓越价值。随着材料科学与无线通信技术的持续迭代，该技术未来将进一步向微型化、智能化、多功能集成（如测温+局放/振动）方向发展，作为泛在电力物联网感知层的重要一环，为构建坚强智能电网提供不可或缺的温度“智慧眼”，筑牢电网安全运行的基石。
        核心价值总结： 无线测温装置（尤其无源温差供电型）从根本上解决了变压器关键点温度 “测不到、测不深、测不准、取电难、维护烦” 的历史难题，将过热故障由“事后补救”转变为 “事前预警” ，是保障电力核心资产安全、实现设备精益化管理的革命性工具。