CT取电电源技术简介

感应取电1电流感应电源概述1.1电流感应电源定义电源的隔离变换主要依靠电磁感应原理进行，既可以进行电压变换，也可以进行电流变换；目前各类电源变换以电压变换为主，从高压发电、输电到电器内部的低电压变换，其基本结构都源自于电压变换模式。电流感应电源和人们常见的电源不同，其理论基础源于电磁感应原理的电流变换，其能量变换的前提是一次侧（往往是输电导线）具有足够的交流电流传输，而且无论导线电流怎样波动，电源输出都必须保持稳定。在电力系统，CT即CurrentTransformer的简称，即电流互感器，用于测量交流电流的大小，人们有时也利用其二次输出电流进行变换，达到电流感应电源的目的，所以在很多场合，电流感应电源被称为CT取电。1.2电流感应电源组成电流感应电源至少需要由两部分组成：取能互感器和感应电源模块。在高压、超高压及特高压输电领域，导线可能流经巨大的短时故障电流，这时电流感应电源需加装专门配套的限流器。取能互感器的作用是通过电流的隔离变换实现部分电能从导线到感应电源模块的转移。其设计需要综合考虑唤醒电流、最小工作电流、输出功率、安装结构尺寸、短时耐受电流等多种因素，不同的应用往往需要专门的设计。感应电源模块的作用是将来自取能互感器的电流进行控制，使之转换成目标应用所需的可控稳定输出。它是电流感应电源的核心，其控制原理、制造工艺、器件选型直接关系到产品的可用性。取电功率低、稳定性差、易于损坏都是非专业感应电源模块常见的现象。限流器的作用是在导线承受短时大故障电流时，控制感应电源模块的输入电流在安全许可的范围内，特别是在超高压及特高压电网应用时，短路故障电流可能达40kA以上并持续数秒，如不安装专用配套限流器，常规电流感应电源很容易被损坏。1.3电流感应电源的应用电流感应电源主要用于缺乏常规供电措施的高压输配电领域，在输配电网中，电压高至10kV-1150kV，工作电流达数十安至数千安，虽有巨大的电能传输，许多智能化电子设备却因缺电而无法安装，或不得不配置昂贵笨重的太阳能或风能发电设备，犹如长江边上无水可饮。随着智能电网的开展，在高压一次设备上（如架空输电线、电缆、环网柜等）加装智能电子设备的需求增强，电流感应电源的应用日趋广泛，包括但不限于：配电自动化、智能环网柜、架空输电线及电缆监控、高压带电维护工具及其它各种拓展应用（如野外通信基站、高压输电线指示灯等）2AP电流感应电源技术2.1关键技术系统科学的整体设计AP电流感应电源蕴涵全面的多项专利技术，各部件经过充分的系统优化设计，保证取能互感器、感应电源模块、限流器运行在安全、经济、可靠的最佳工况，从容应对电力系统严酷的户外环境、恶劣的电磁干扰和强大的电流冲击。专有的电势湖技术电网传输的是高达MW级别的强大电能流，堪比汹涌的滔滔江水，缺乏科学的手段贸然取水，很可能反被水所呛。电势湖技术在AP电流感应电源中的应用，将所取电能变得安然温顺，为你所用。大电流保护技术由于拉合闸操作和短路故障等多种原因，电网会产生浪涌大电流，电流感应电源常因此被损坏，AP电流感应电源内设多重大电流保护技术，在大电流来临的前沿启动保护机制，有效抗击各种电流冲击。限流器技术按照规程，电流感应电源应能抵御一次设备短时耐受电流的冲击，其值可为20kA、31.5kA、40kA、50kA不等，持续时间为1s-4s；独特设计的AP限流器，可很好的保证AP电流感应电源抵御最严苛的50kA、4s短时耐受电流冲击。防失压技术在导线电流大幅波动时，电流感应电源可能跌入一种失压状态，表现为虽有较大导线电流，却不能承载相应负荷。有些产品投运初期较小电流即可满足运行需求，但一段时期后即使在更大电流的状况下，却不能满足负载容量要求，就是因为陷入了失压状态。我们已经发现并成功解决这一难题，使AP电流感应电源可以更好的持续高效工作。智能储能电容管理储能电容（如超能电容）是提升电源应用可靠性的很好选择，AP电流感应电源采用PWM控制技术进行无损式的储能电容充放电管理，仅在导线电流大于负荷容量需求时进行充电，保证了供电的持续可靠性，既延长了储能电容寿命，又提升了电源效率，并可实现储能电容的无冲击在线更换。差量式电容能量补偿导线电流不足时，模块电源采用间歇式脉冲输出或降压输出的方式降低电能供应，储能电容填补间歇式输出的空缺电能部分或降压输出的不足能量部分，即脉冲式补偿或差能式补偿，这两种方式能充分利用导线电流的感应能量，大幅提升储能电容的后备存续时间。状态监视技术电源是应用系统的心脏，电源自身的工况监视是实现设备智能化的必要措施，AP电流感应电源不仅提供多种工况（如过负载或导线电流不足、电势湖过电压等）的信号灯指示，还通过无源或有源的方式输出远程遥信节点，便于将电源工况纳入系统运行工况的监视范围。2.2性能特点高效的取能互感器免Ω垫圈设计，感应磁路大大优化最佳工作点选择，开路电压低高效的取电效率，取电功率准确推算体积小、重量轻广泛适应直径为ø10mm～ø38mm范围的架空线或电缆可靠的工业标准设计基于严谨理论的系统设计，安全性高IP66工业标准，树脂灌封，不怕日晒、雨淋和部分水浸-40℃～55℃满载、55℃～70℃下减载持续运行允许1.5倍导线额定电流持续工作抗超强短时耐受电流冲击最高可达50kA、持续4s的短时耐受电流冲击满足从10kV配网电缆、架空线路直到特高压电网的要求导线电流利用率即功流比高唤醒电流约10A（和断面吻合度有关）取电功率可根据功流比测算取电功率＝功流比×（导线电流-唤醒电流）×效率η根据客户提供的功流比要求定制专业电源设计水准输出电压精度高，调整率1%纹波系数5‰设置过热保护、过载保护最大输出功率70W，更高功率可定制智能化的状态监视具备状态信号显示，直观反应运行工况具备状态远传接点，可远程电源状态，也可与其它电源实现互为备用提前发送导线电流不足（或过载）信号，便于减负荷或其它安全措施专业的储能电容管理储能电容的近似无损充放电，效率高PWM限流技术，可在线无冲击更换储能电容，安全方便可取电功率大于负载功率时才开启储能电容充电导线失电流时，自身控制关闭，储能电容能量100％高效供应给负载状态监视技术电源是应用系统的心脏，电源自身的工况监视是实现设备智能化的必要措施，AP电流感应电源不仅提供多种工况（如过负载或导线电流不足、电势湖过电压等）的信号灯指示，还通过无源或有源的方式输出远程遥信节点，便于将电源工况纳入系统运行工况的监视范围。3AP电流感应电源产品3.1智能开关柜配套大功率电源适用于智能环网柜内需综合应用的大功率电源，典型型号包括AP48C-38AP48CD-38等，以AP48C-38为例，其原理图如下：性能参数表项目参数项目参数互感器绝缘3kV主输出电压48V±5％唤醒电流10A最大输出功率75W功流比0.22输出纹波≤±1%50%负载一次电流170A最小满载一次电流350A储能电容耐压54V最大持续负荷电流1000A储能电容容量任意最大导线外径38mm输出短路保护1.6A短时耐受电流31.5KA1s(可扩)告警输出非隔离环境温度-40至+70ºC散热结构自然/辅助储存温度-40至+105ºC互感器尺寸(外径×内经×高)Φ110×Φ38×80mm电源模块尺寸73×127×48mm互感器重量2.5kg电源模块重量0.6kg注：由于开启式互感器表面吻合度差异和安装条件不同，唤醒电流和取电功率可能出现一定的差异。面板说明指示灯告警：过压（红色）：电势湖电压可能失控。过载（黄色）：感应电源模块的输出功率已趋近取能互感器在当前导线电流下的功率极限。正常（绿色）：感应电源模块输出电压正常。储能电容初始电压较低时因充电可能出现过载（黄色）指示灯闪烁，为正常现象，充电结束后，黄色指示灯将正常熄灭。端子排：OV：电势湖过压告警信号，集电极开路（OC）输出Vcc：控制信号电源（+12V，不大于200mA输出）Gnd：公共地Vo+：+48V电压输出，输出电流不大于1.5AC+：储能电容正极，电容耐压要求不小于54VC－：储能电容负极实测功流曲线（参考）AP48CD-38为双互感器输入感应电源模块，双互感器（每个互感器的电流不小于10A）取电时可将导线电流折算成对应的单互感器等效电流，然后按上图查找对应取电功率，等效单流的计算式为等效电流（A）＝主互感器电流（A）＋辅助互感器电流（A）－103.2环网柜及输配电监测电源适用于各种架空线、电缆和环网柜智能应用，典型型号包括AP0510-38、AP1224-38等，以AP0510为例，其原理图如下：性能参数表项目参数项目参数互感器绝缘3kV主输出电压(5V/12V)±3％唤醒电流10A最大输出功率10W功流比0.22输出纹波≤5‰50%负载一次电流40A最小满载一次电流75A储能电容耐压54V最大持续负荷电流1000A储能电容容量不限最大导线外径38mm输出短路保护值4A短时耐受电流31.5kA1s（可扩）告警输出隔离环境温度-40至+70ºC散热结构自然/辅助储存温度-40至+105ºC互感器尺寸（外径×内经×高）Φ110×Φ38×80mm电源模块尺寸73×127×48mm互感器重量约2.5kg电源模块重量约0.6kg注：由于开启式互感器表面吻合度差异和安装条件不同，唤醒电流和取电功率可能出现一定的差异。面板说明指示灯告警：过压（红色）：电势湖电压可能失控。过载（黄色）：感应电源模块的输出功率已趋近取能互感器在当前导线电流下的功率极限。正常（绿色）：感应电源模块输出电压正常。端子排：Com：隔离输出告警信号公共端OV：电势湖过压告警信号，光耦隔离输出OL：过载（或导线电流不足）信号，光耦隔离输出C+：接外部储能电容正极，外部储能电容耐压需55V，容量不限Vo+：+5V电压输出，输出电流不大于2AVo－：主输出电压负端、外部储能电容负极实测功流曲线3.3故障指示器配套专用电源专为配网故障指示器设计，典型型号为AP24FI-38，其原理图如下：性能参数表项目参数项目参数互感器绝缘3kV主输出电压24V±1％唤醒电流10A满载输出功率20W功流比0.22输出纹波≤5‰2W负载一次电流18A5W负载一次电流35A最小满载一次电流105A储能电容耐压27V最大持续负荷电流1000A储能电容容量不限最大导线外径38mm输出短路保护3A短时耐受电流31.5kA1s（可扩）告警输出隔离环境温度-40至+70ºC散热结构自然/辅助储存温度-40至+105ºC互感器尺寸（外径×内经×高）Φ110×Φ38×80mm电源模块尺寸73×127×48mm互感器重量约2.5kg电源模块重量约0.6kg注：由于开启式互感器表面吻合度差异和安装条件不同，唤醒电流和取电功率可能出现一定的差异。面板说明指示灯告警：过压（红色）：电势湖电压可能失控。过载（黄色）：感应电源模块的输出功率已趋近取能互感器在当前导线电流下的功率极限。正常（绿色）：感应电源模块输出电压正常。储能电容初始电压较低时因充电可能出现过载（黄色）指示灯闪烁，为正常现象，充电结束后，黄色指示灯将正常熄灭。端子排：OL1：过载（导线电流不足）告警输出端1OL2：过载（导线电流不足）告警输出端2Gnd：电源地Vo+：+24V电压输出，输出电流不大于1AC+：储能电容正极，电容耐压要求不小于27VC-：储能电容负极COM1、COM2：主取能互感器输入端子S1、S2：辅取能互感器输入端子实测功流曲线4电流感应电源常见问题解答4.1电流感应电源与常规电源有何不同？电源的隔离变换主要依靠电磁感应原理进行，既可以进行电压变换，也可以进行电流变换；目前各类电源变换以电压变换为主，电流感应电源和人们常见的电源不同，其理论基础源于电磁感应原理的电流变换，其能量变换的前提是一次侧（往往是输电导线）具有足够的交流电流传输，而且无论导线电流怎样波动，电源输出都必须保持稳定。所以电流感应电源绝不可以采用常规CT，加装简单整流、稳压