随着智能电网、新型电力系统以及电力物联网建设持续推进,电网运行管理模式正在由传统“人工巡检+定期维护”向“在线感知+智能分析+主动预警”方向转变。输电线路、电缆线路长期运行于户外、地下电缆沟、综合管廊等复杂环境中,受温度、湿度、机械应力、雷击、外力破坏等因素影响,容易出现局部放电、接头发热、绝缘下降等问题,因此电缆故障定位装置、电缆环流监测系统、电缆局放监测装置、输电线路状态监测终端、智能传感器及通信设备等在线监测设备被大量应用于线路状态感知。这些设备普遍面临的关键问题是:如何在无人值守、长期运行环境下获得稳定可靠的电源。

传统供电方式存在明显不足:蓄电池供电容量有限,需要定期维护更换;太阳能供电受天气、安装环境影响明显;常规电源接入方式施工复杂,难以适用于高压线路环境。高压线路感应取电技术利用输电线路周围产生的交变磁场,通过电磁感应方式获取能量,可以实现设备长期在线供电,成为解决线路监测设备能源问题的重要技术路线。相关研究也指出,高压线路在线监测设备长期可靠供电一直是限制其规模化应用的重要因素,而感应取电能够有效解决偏远线路设备供能难题。

一、传统取电CT存在的行业痛点

根据凯铭诺资料,目前市场传统取电CT主要存在以下问题:

(一)运行噪音问题。传统开启式取电CT采用切割铁芯结构,由于铁芯切割面结合不充分,在交流磁场作用下会产生周期性吸合和振动。当线路电流变化时,铁芯切割面吸力变化、磁致伸缩效应产生机械振动,设备长期运行产生明显噪声,尤其在地下电缆隧道、居民附近、城市综合管廊等环境中,容易引发用户投诉。

(二)防水防潮能力不足。电缆取电CT通常安装于户外电缆终端、地下电缆沟、电缆隧道、综合管廊等长期存在雨水侵入、潮湿凝露、积水浸泡的环境中。传统CT切割面如果防护不足,容易出现铁芯氧化生锈、磁性能下降、取电能力降低、噪声增加甚至设备无法正常运行。

(三)取电性能不足。部分产品为降低成本采用普通铁芯材料或回收硅钢材料,导致铁芯性能一致性差、切割加工后磁性能下降、启动电流要求较高,低负荷情况下无法稳定供电。而电网在线监测设备的线路负荷具有明显波动特性,因此取电装置必须具备更低启动电流和更高能量转换效率。

(四)缺少安全保护。传统CT存在二次侧开路风险,当取电CT输出端断开时,二次侧阻抗无限增大,一次侧电流全部用于励磁,铁芯容易进入饱和状态并产生大量热量,严重情况下可能导致CT温升异常、绝缘损坏等安全问题。

二、凯铭诺取电CT整体技术方案

针对上述行业痛点,凯铭诺提出“电缆感应取电CT+智能取电模块+储能单元”的组合方案。整体工作流程为:高压电缆负荷电流经取电CT感应获取交流电能,再由智能取电模块进行整流、滤波、稳压处理,输出稳定直流电源供给在线监测设备运行,同时系统支持电池储能及智能充放电管理,实现全天候连续供电。

三、产品关键功能特点

(一)零噪音感应取电技术。凯铭诺通过平面研磨工艺使切割铁芯端面达到高度平整状态,提升铁芯贴合度、减少气隙变化、降低磁吸振动;结合真空浸漆固化工艺增强铁芯层间结合力,降低磁致伸缩影响;并配合自主设计的零噪声电路,实现取电CT长期稳定运行。根据产品资料,850A水平距离1米测试,工作噪音小于5dB。

(二)IP68防水防尘结构。凯铭诺取电CT采用切割面防锈处理、专利防水结构及密封胶注工艺,实现IP68防护等级,能够满足长期潮湿环境、地下电缆沟、户外雨雪环境下的稳定运行。

(三)取电性能表现。凯铭诺采用硅钢铁芯,并通过固化处理、精密切割、平面研磨降低切割过程造成的性能损耗。产品覆盖120型CT(适用于110kV电缆)、160型CT(适用于220kV电缆)、180型CT(适用于大型电缆),取电性能相比市场同类产品提升约30%~100%。技术参数方面,至大导线负荷电流1500A,耐受冲击电流31.5kA/4s,长期运行温升低于55℃。

(四)防开路安全保护。凯铭诺在取电CT内部集成防开路模块,限制二次侧开路状态,避免铁芯过饱和,防止CT发热;同时将二次侧电压限制在90VAC以下,降低触电风险;此外由于降低了铁芯吸合力,安装也更加方便,提升施工效率。

四、智能取电模块的能源管理能力

智能取电模块作为取电CT后端的能源管理单元,承担电能转换与智能充放电管理功能。CT输出的交流电经模块整流、滤波、电压转换后输出稳定直流电。工作逻辑上,取电充足时CT供电并同步为储能电池充电;取电不足时CT与电池共同供电;线路电流异常时保护电路限制输入能量。模块具备输入防雷保护、过流保护、电流脉冲保护及输出过压保护等多重保护功能。主要参数为:输出功率30W,转换效率不低于90%,输出纹波不超过1%,工作温度范围-40℃~75℃,防护等级IP68。

五、与其他供电方式的客观比较

与太阳能供电相比,感应取电受天气影响较小,夜间可持续供能,可直接安装在线缆上而无需无遮挡环境,且长期免维护;对于山区、隧道、地下环境,这一特性具有明显意义。与电池供电相比,电池方案容量有限、寿命受温度影响、需人工更换,而感应取电能够持续获取线路能源,支持长期在线运行,降低运维成本。

六、行业应用方向

凯铭诺取电CT的能源方案可为电缆故障定位监测系统(包括故障定位终端、行波采集设备、智能诊断装置)、电缆环流监测系统(接地环流检测、护层状态分析、异常发热预警)、电缆局部放电监测(局放传感器、采集终端)、输电线路在线监测设备(覆冰、舞动、弧垂、环境监测)以及电力物联网感知终端提供持续电源支撑,保障相关设备实现全天候在线运行。

七、结语

输电线路具有点多、线长、环境复杂的特点,在线监测系统的发展需要可靠能源保障。凯铭诺通过高性能磁芯设计、精密加工工艺、防水结构设计、防开路保护以及智能能源管理模块的组合,将电缆感应取电CT从“稳定取能”升级为“智能供电”,为电缆线路智能感知、电力物联网建设以及新型电力系统数字化发展提供能源基础支撑。未来,随着智能电网向更全的感知与自主运维方向发展,具备高可靠性、免维护能力和智能管理能力的感应取电技术,将持续在电力在线监测领域发挥支撑作用。

来源:央视线

标题:凯铭诺感应取电CT:为电缆监测提供稳定电源方案

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