CT取電電源技術簡介

1、感應取電1 電流感應電源概述1.1 電流感應電源定義 Ø 電源的隔離變換主要依靠電磁感應原理進行，既可以進行電壓變換，也可以進行電流變換；目前各類電源變換以電壓變換為主，從高壓發(fā)電、輸電到電器內部的低電壓變換，其基本結構都源自于電壓變換模式。 Ø 電流感應電源和人們常見的電源不同，其理論基礎源于電磁感應原理的電流變換，其能量變換的前提是一次側（往往是輸電導線）具有足夠的交流電流傳輸，而且無論導線電流怎樣波動，電源輸出都必須保持穩(wěn)定。  Ø 在電力系統(tǒng)，CT即Current Transformer

2、的簡稱，即電流互感器，用于測量交流電流的大小，人們有時也利用其二次輸出電流進行變換，達到電流感應電源的目的，所以在很多場合，電流感應電源被稱為CT取電。 1.2 電流感應電源組成 Ø 電流感應電源至少需要由兩部分組成：取能互感器和感應電源模塊。 Ø 在高壓、超高壓及特高壓輸電領域，導線可能流經(jīng)巨大的短時故障電流，這時電流感應電源需加裝專門配套的限流器。  Ø 取能互感器的作用是通過電流的隔離變換實現(xiàn)部分電能從導線到感應電源模塊的轉移。其設計需要綜合考慮喚醒電流、最小工作電流、輸出功率、安裝結構尺寸、短時耐

3、受電流等多種因素，不同的應用往往需要專門的設計。 Ø 感應電源模塊的作用是將來自取能互感器的電流進行控制，使之轉換成目標應用所需的可控穩(wěn)定輸出。它是電流感應電源的核心，其控制原理、制造工藝、器件選型直接關系到產品的可用性。取電功率低、穩(wěn)定性差、易于損壞都是非專業(yè)感應電源模塊常見的現(xiàn)象。 Ø 限流器的作用是在導線承受短時大故障電流時，控制感應電源模塊的輸入電流在安全許可的范圍內，特別是在超高壓及特高壓電網(wǎng)應用時，短路故障電流可能達40kA以上并持續(xù)數(shù)秒，如不安裝專用配套限流器，常規(guī)電流感應電源很容易被損壞。1.3 電流感應電源的應用 Ø

4、 電流感應電源主要用于缺乏常規(guī)供電措施的高壓輸配電領域，在輸配電網(wǎng)中，電壓高至10kV-1150kV，工作電流達數(shù)十安至數(shù)千安，雖有巨大的電能傳輸，許多智能化電子設備卻因缺電而無法安裝，或不得不配置昂貴笨重的太陽能或風能發(fā)電設備，猶如長江邊上無水可飲。 Ø 隨著智能電網(wǎng)的開展，在高壓一次設備上（如架空輸電線、電纜、環(huán)網(wǎng)柜等）加裝智能電子設備的需求增強，電流感應電源的應用日趨廣泛， 包括但不限于：配電自動化、智能環(huán)網(wǎng)柜、架空輸電線及電纜監(jiān)控、高壓帶電維護工具及其它各種拓展應用（如野外通信基站、高壓輸電線指示燈等）  2 AP電

5、流感應電源技術2.1 關鍵技術Ø 系統(tǒng)科學的整體設計 AP電流感應電源蘊涵全面的多項專利技術，各部件經(jīng)過充分的系統(tǒng)優(yōu)化設計，保證取能互感器、感應電源模塊、限流器運行在安全、經(jīng)濟、可靠的最佳工況，從容應對電力系統(tǒng)嚴酷的戶外環(huán)境、惡劣的電磁干擾和強大的電流沖擊。Ø 專有的電勢湖技術 電網(wǎng)傳輸?shù)氖歉哌_MW級別的強大電能流，堪比洶涌的滔滔江水，缺乏科學的手段貿然取水，很可能反被水所嗆。電勢湖技術在AP電流感應電源中的應用，將所取電能變得安然溫順，為你所用。     Ø 大電流保護技術

6、 由于拉合閘操作和短路故障等多種原因，電網(wǎng)會產生浪涌大電流，電流感應電源常因此被損壞，AP電流感應電源內設多重大電流保護技術，在大電流來臨的前沿啟動保護機制，有效抗擊各種電流沖擊。Ø 限流器技術 按照規(guī)程，電流感應電源應能抵御一次設備短時耐受電流的沖擊，其值可為20kA、31.5kA、40kA、50kA不等，持續(xù)時間為1s-4s；獨特設計的AP限流器，可很好的保證AP電流感應電源抵御最嚴苛的50kA、4s短時耐受電流沖擊。Ø 防失壓技術 在導線電流大幅波動時，電流感應電源可能跌入一種失壓狀態(tài)，表現(xiàn)為雖有較大導線電流，卻不能承載相應負荷。有些產品投運初期較

7、小電流即可滿足運行需求，但一段時期后即使在更大電流的狀況下，卻不能滿足負載容量要求，就是因為陷入了失壓狀態(tài)。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并成功解決這一難題，使AP電流感應電源可以更好的持續(xù)高效工作。Ø 智能儲能電容管理 儲能電容（如超能電容）是提升電源應用可靠性的很好選擇，AP電流感應電源采用PWM控制技術進行無損式的儲能電容充放電管理，僅在導線電流大于負荷容量需求時進行充電，保證了供電的持續(xù)可靠性，既延長了儲能電容壽命，又提升了電源效率，并可實現(xiàn)儲能電容的無沖擊在線更換。Ø 差量式電容能量補償 導線電流不足時，模塊電源采用間歇式脈沖輸出或降壓輸出的方式降低電能供應，儲

8、能電容填補間歇式輸出的空缺電能部分或降壓輸出的不足能量部分，即脈沖式補償或差能式補償，這兩種方式能充分利用導線電流的感應能量，大幅提升儲能電容的后備存續(xù)時間。 Ø 狀態(tài)監(jiān)視技術 電源是應用系統(tǒng)的心臟，電源自身的工況監(jiān)視是實現(xiàn)設備智能化的必要措施，AP電流感應電源不僅提供多種工況（如過負載或導線電流不足、電勢湖過電壓等）的信號燈指示，還通過無源或有源的方式輸出遠程遙信節(jié)點，便于將電源工況納入系統(tǒng)運行工況的監(jiān)視范圍。2.2 性能特點Ø 高效的取能互感器 免墊圈設計，感應磁路大大優(yōu)化 最佳工作點選擇，開路電壓低 高效的取電效率，取電功率準確

9、推算 體積小、重量輕 廣泛適應直徑為ø10mmø38mm范圍的架空線或電纜Ø 可靠的工業(yè)標準設計 基于嚴謹理論的系統(tǒng)設計，安全性高 IP66工業(yè)標準，樹脂灌封，不怕日曬、雨淋和部分水浸 -4055滿載、5570下減載持續(xù)運行 允許1.5倍導線額定電流持續(xù)工作Ø 抗超強短時耐受電流沖擊 最高可達50kA、持續(xù)4s的短時耐受電流沖擊 滿足從10kV配網(wǎng)電纜、架空線路直到特高壓電網(wǎng)的要求Ø 導線電流利用率即功流比高 喚醒電流約10A（和斷面吻合度有關） 取電功率可根據(jù)功流比測算 取電功率功流比×（導線電流-喚醒

10、電流）×效率 根據(jù)客戶提供的功流比要求定制Ø 專業(yè)電源設計水準 輸出電壓精度高，調整率<1% 紋波系數(shù)<5 設置過熱保護、過載保護 最大輸出功率70W，更高功率可定制Ø 智能化的狀態(tài)監(jiān)視 具備狀態(tài)信號顯示，直觀反應運行工況 具備狀態(tài)遠傳接點，可遠程電源狀態(tài)，也可與其它電源實現(xiàn)互為備用 提前發(fā)送導線電流不足（或過載）信號，便于減負荷或其它安全措施Ø 專業(yè)的儲能電容管理 儲能電容的近似無損充放電，效率高 PWM限流技術，可在線無沖擊更換儲能電容，安全方便 可取電功率大于負載功率時才開啟儲能電容充電 導線失電流時，自身

11、控制關閉，儲能電容能量100高效供應給負載 Ø 狀態(tài)監(jiān)視技術 電源是應用系統(tǒng)的心臟，電源自身的工況監(jiān)視是實現(xiàn)設備智能化的必要措施，AP電流感應電源不僅提供多種工況（如過負載或導線電流不足、電勢湖過電壓等）的信號燈指示，還通過無源或有源的方式輸出遠程遙信節(jié)點，便于將電源工況納入系統(tǒng)運行工況的監(jiān)視范圍。3 AP電流感應電源產品3.1 智能開關柜配套大功率電源 適用于智能環(huán)網(wǎng)柜內需綜合應用的大功率電源，典型型號包括AP48C-38 AP48CD-38等，以AP48C-38為例，其原理圖如下：     

12、 性能參數(shù)表  項目參數(shù)項目參數(shù)互感器絕緣3kV主輸出電壓48V±5喚醒電流10A最大輸出功率75W功流比0.22輸出紋波±1%50%負載一次電流170A  最小滿載一次電流350A儲能電容耐壓54V最大持續(xù)負荷電流1000A儲能電容容量任意最大導線外徑38mm輸出短路保護1.6A短時耐受電流31.5KA 1s(可擴)告警輸出非隔離環(huán)境溫度-40至+70ºC散熱結構自然/輔助儲存溫度-40至+105ºC  互感器尺寸(外徑×內經(jīng)×高)110×38

13、×80mm電源模塊尺寸73×127×48mm互感器重量2.5kg電源模塊重量0.6kg注：由于開啟式互感器表面吻合度差異和安裝條件不同，喚醒電流和取電功率可能出現(xiàn)一定的差異。 面板說明  指示燈告警：過壓（紅色）：電勢湖電壓可能失控。過載（黃色）：感應電源模塊的輸出功率已趨近取能互感器在當前導線電流下的功率極限。正常（綠色）：感應電源模塊輸出電壓正常。儲能電容初始電壓較低時因充電可能出現(xiàn)過載（黃色）指示燈閃爍，為正常現(xiàn)象，充電結束后，黃色指示燈將正常熄滅。端子排：OV：電勢湖過壓告警信號，集電極開路（OC）輸出Vcc：控制信號電源（+

14、12V，不大于200mA輸出）Gnd：公共地Vo+：+48V電壓輸出，輸出電流不大于1.5AC+： 儲能電容正極，電容耐壓要求不小于54VC：儲能電容負極 實測功流曲線（參考） AP48CD-38為雙互感器輸入感應電源模塊，雙互感器（每個互感器的電流不小于10A）取電時可將導線電流折算成對應的單互感器等效電流，然后按上圖查找對應取電功率，等效單流的計算式為等效電流（A）主互感器電流（A）輔助互感器電流（A）10 3.2 環(huán)網(wǎng)柜及輸配電監(jiān)測電源 適用于各種架空線、電纜和環(huán)網(wǎng)柜智能應用，典型型號包括AP0510-38、 AP1224-38等，以AP

15、0510為例，其原理圖如下： 性能參數(shù)表 項目參數(shù)項目參數(shù)互感器絕緣3kV主輸出電壓(5V/12V)±3喚醒電流10A最大輸出功率10W功流比0.22輸出紋波550%負載一次電流40A  最小滿載一次電流75A儲能電容耐壓54V最大持續(xù)負荷電流1000A儲能電容容量不限最大導線外徑38mm輸出短路保護值4A短時耐受電流31.5kA 1s（可擴）告警輸出隔離環(huán)境溫度-40至+70ºC散熱結構自然/輔助儲存溫度-40至+105ºC  互感器尺寸（外徑×內經(jīng)×高）110×

16、38×80mm電源模塊尺寸73×127×48mm互感器重量約2.5kg電源模塊重量約0.6kg注：由于開啟式互感器表面吻合度差異和安裝條件不同，喚醒電流和取電功率可能出現(xiàn)一定的差異。  面板說明 指示燈告警：過壓（紅色）：電勢湖電壓可能失控。過載（黃色）：感應電源模塊的輸出功率已趨近取能互感器在當前導線電流下的功率極限。正常（綠色）：感應電源模塊輸出電壓正常。端子排：Com：隔離輸出告警信號公共端OV：電勢湖過壓告警信號，光耦隔離輸出OL：過載（或導線電流不足）信號，光耦隔離輸出C+：接外部儲能電容正極，外部儲能電容耐壓需>55

17、V，容量不限Vo+：+5V電壓輸出，輸出電流不大于2AVo：主輸出電壓負端、外部儲能電容負極 實測功流曲線 3.3 故障指示器配套專用電源專為配網(wǎng)故障指示器設計，典型型號為AP24FI-38，其原理圖如下：    性能參數(shù)表 項目參數(shù)項目參數(shù)互感器絕緣3kV主輸出電壓24V±1喚醒電流10A滿載輸出功率20W功流比0.22輸出紋波52W負載一次電流18A5W負載一次電流35A最小滿載一次電流105A儲能電容耐壓27V最大持續(xù)負荷電流1000A儲能電容容量不限最大導線外徑38mm輸出短路保護3A短時耐受電流31.5k

18、A 1s（可擴）告警輸出隔離環(huán)境溫度-40至+70ºC散熱結構自然/輔助儲存溫度-40至+105ºC  互感器尺寸（外徑×內經(jīng)×高）110×38×80mm電源模塊尺寸73×127×48mm互感器重量約2.5kg電源模塊重量約0.6kg 注：由于開啟式互感器表面吻合度差異和安裝條件不同，喚醒電流和取電功率可能出現(xiàn)一定的差異。面板說明 指示燈告警：過壓（紅色）：電勢湖電壓可能失控。過載（黃色）：感應電源模塊的輸出功率已趨近取能互感器在當前導線電流下的功率極限。正常（綠色

19、）：感應電源模塊輸出電壓正常。儲能電容初始電壓較低時因充電可能出現(xiàn)過載（黃色）指示燈閃爍，為正?，F(xiàn)象，充電結束后，黃色指示燈將正常熄滅。端子排：OL1：過載（導線電流不足）告警輸出端1OL2：過載（導線電流不足）告警輸出端2Gnd：電源地Vo+：+24V電壓輸出，輸出電流不大于1AC+： 儲能電容正極，電容耐壓要求不小于27VC-：儲能電容負極COM1、COM2：主取能互感器輸入端子S1、S2：輔取能互感器輸入端子 實測功流曲線 4 電流感應電源常見問題解答4.1  電流感應電源與常規(guī)電源有何不同？ 電源的隔離變換主要依靠電磁感應原理進行，既可以進行電壓

20、變換，也可以進行電流變換；目前各類電源變換以電壓變換為主，電流感應電源和人們常見的電源不同，其理論基礎源于電磁感應原理的電流變換，其能量變換的前提是一次側（往往是輸電導線）具有足夠的交流電流傳輸，而且無論導線電流怎樣波動，電源輸出都必須保持穩(wěn)定。所以電流感應電源絕不可以采用常規(guī)CT，加裝簡單整流、穩(wěn)壓電路的方式進行取電。4.2 電流感應電源為什么要滿足短時耐受電流沖擊要求？ 電力系統(tǒng)由于涌流、短路故障等多種原因，會在導線上流過數(shù)倍于正常工作電流的瞬時大電流沖擊，根據(jù)電網(wǎng)耐壓等級不同，要求設備承受幅值達到20kA、31.5kA、40kA、50kA不等，持續(xù)時間1s、2s、4s不等的短時

21、大電流沖擊而不損壞，而電流感應電源往往為了追求取電效率，要求設備在十多安培時即開始正常工作，因此其承受的電流變動范圍達到數(shù)千倍，如不進行專門的設計，很容易被大電流沖擊而損壞，這也是普通CT取電裝置難以大規(guī)模推廣的主因之一。AP電流感應電源采用獨特的限流技術，可抗擊50kA、4s最嚴苛的短時耐受電流沖擊，可應用于高壓、超高壓以及特高壓等輸變電骨干主網(wǎng)。4.3  電流感應電源的取電效率是否和互感器體積相關？ 和互感器體積相關，更和感應電源模塊的控制原理有關。由于感應電源模塊控制著取電系統(tǒng)的運行工況，只有系統(tǒng)科學的設計才可以把取能互感器的電能轉換效率得以充分發(fā)揮。AP電流感應電源從取能互感

22、器到感應電源模塊有著系統(tǒng)分析和周密設計，盡管AP取能互感器明顯體積小、重量輕，但卻仍可以達到優(yōu)良的取電效率。4.4  電流感應電源可否在10A以下的導線電流情況下工作？ 理論上可以。但由于開啟式互感器氣隙的存在，普通切割工藝和安裝水平往往需要10A左右的喚醒電流，如需大幅度降低喚醒電流，對切割工藝和安裝水平要求大幅度提升，性價比將顯著下降。對于需要在10A以下即可工作的小功率電流感應電源，建議采用非開啟的穿芯式取能互感器。4.5  電流感應電源產品的應用價值？ 輸配電網(wǎng)是傳送大容量電能的通道，但?？嘤跓o用電環(huán)境，無法在這個通道旁加裝智能化用電設備，猶如生活在長江的邊上，卻無水源可飲。冒然從這個大容量通道上采取簡單方式取電，一不留神就可被灼傷，因為它像長江水一樣并不溫順。AP電流感應電源采用電勢湖技術，保障了從這個大容量通道中安全可靠的獲取電能，使得各種關于電網(wǎng)的智能化建設得以盡情發(fā)揮。4.6