CT取電電源技術(shù)簡介

1、感應(yīng)取電1 電流感應(yīng)電源概述1.1 電流感應(yīng)電源定義 Ø 電源的隔離變換主要依靠電磁感應(yīng)原理進(jìn)行，既可以進(jìn)行電壓變換，也可以進(jìn)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(nèi)部的低電壓變換，其基本結(jié)構(gòu)都源自于電壓變換模式。 Ø 電流感應(yīng)電源和人們常見的電源不同，其理論基礎(chǔ)源于電磁感應(yīng)原理的電流變換，其能量變換的前提是一次側(cè)（往往是輸電導(dǎo)線）具有足夠的交流電流傳輸，而且無論導(dǎo)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(jìn)行變換，達(dá)到電流感應(yīng)電源的目的，所以在很多場合，電流感應(yīng)電源被稱為CT取電。 1.2 電流感應(yīng)電源組成 Ø 電流感應(yīng)電源至少需要由兩部分組成：取能互感器和感應(yīng)電源模塊。 Ø 在高壓、超高壓及特高壓輸電領(lǐng)域，導(dǎo)線可能流經(jīng)巨大的短時故障電流，這時電流感應(yīng)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(shí)現(xiàn)部分電能從導(dǎo)線到感應(yīng)電源模塊的轉(zhuǎn)移。其設(shè)計需要綜合考慮喚醒電流、最小工作電流、輸出功率、安裝結(jié)構(gòu)尺寸、短時耐

3、受電流等多種因素，不同的應(yīng)用往往需要專門的設(shè)計。 Ø 感應(yīng)電源模塊的作用是將來自取能互感器的電流進(jìn)行控制，使之轉(zhuǎn)換成目標(biāo)應(yīng)用所需的可控穩(wěn)定輸出。它是電流感應(yīng)電源的核心，其控制原理、制造工藝、器件選型直接關(guān)系到產(chǎn)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(yīng)電源模塊常見的現(xiàn)象。 Ø 限流器的作用是在導(dǎo)線承受短時大故障電流時，控制感應(yīng)電源模塊的輸入電流在安全許可的范圍內(nèi)，特別是在超高壓及特高壓電網(wǎng)應(yīng)用時，短路故障電流可能達(dá)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(yīng)電源很容易被損壞。1.3 電流感應(yīng)電源的應(yīng)用 Ø

4、 電流感應(yīng)電源主要用于缺乏常規(guī)供電措施的高壓輸配電領(lǐng)域，在輸配電網(wǎng)中，電壓高至10kV-1150kV，工作電流達(dá)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(shè)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(fēng)能發(fā)電設(shè)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(shè)備上（如架空輸電線、電纜、環(huán)網(wǎng)柜等）加裝智能電子設(shè)備的需求增強(qiáng)，電流感應(yīng)電源的應(yīng)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(hù)工具及其它各種拓展應(yīng)用（如野外通信基站、高壓輸電線指示燈等）  2 AP電

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

6、 由于拉合閘操作和短路故障等多種原因，電網(wǎng)會產(chǎn)生浪涌大電流，電流感應(yīng)電源常因此被損壞，AP電流感應(yīng)電源內(nèi)設(shè)多重大電流保護(hù)技術(shù)，在大電流來臨的前沿啟動保護(hù)機(jī)制，有效抗擊各種電流沖擊。Ø 限流器技術(shù) 按照規(guī)程，電流感應(yīng)電源應(yīng)能抵御一次設(shè)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(dú)特設(shè)計的AP限流器，可很好的保證AP電流感應(yīng)電源抵御最嚴(yán)苛的50kA、4s短時耐受電流沖擊。Ø 防失壓技術(shù) 在導(dǎo)線電流大幅波動時，電流感應(yīng)電源可能跌入一種失壓狀態(tài)，表現(xiàn)為雖有較大導(dǎo)線電流，卻不能承載相應(yīng)負(fù)荷。有些產(chǎn)品投運(yùn)初期較

7、小電流即可滿足運(yùn)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(fù)載容量要求，就是因?yàn)橄萑肓耸籂顟B(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(yīng)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(yīng)用可靠性的很好選擇，AP電流感應(yīng)電源采用PWM控制技術(shù)進(jìn)行無損式的儲能電容充放電管理，僅在導(dǎo)線電流大于負(fù)荷容量需求時進(jìn)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(shí)現(xiàn)儲能電容的無沖擊在線更換。Ø 差量式電容能量補(bǔ)償 導(dǎo)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(yīng)，儲

8、能電容填補(bǔ)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(bǔ)償或差能式補(bǔ)償，這兩種方式能充分利用導(dǎo)線電流的感應(yīng)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(shù) 電源是應(yīng)用系統(tǒng)的心臟，電源自身的工況監(jiān)視是實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化的必要措施，AP電流感應(yīng)電源不僅提供多種工況（如過負(fù)載或?qū)Ь€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(yuǎn)程遙信節(jié)點(diǎn)，便于將電源工況納入系統(tǒng)運(yùn)行工況的監(jiān)視范圍。2.2 性能特點(diǎn)Ø 高效的取能互感器 免墊圈設(shè)計，感應(yīng)磁路大大優(yōu)化 最佳工作點(diǎn)選擇，開路電壓低 高效的取電效率，取電功率準(zhǔn)確

9、推算 體積小、重量輕 廣泛適應(yīng)直徑為ø10mmø38mm范圍的架空線或電纜Ø 可靠的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計 基于嚴(yán)謹(jǐn)理論的系統(tǒng)設(shè)計，安全性高 IP66工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(yùn)行 允許1.5倍導(dǎo)線額定電流持續(xù)工作Ø 抗超強(qiáng)短時耐受電流沖擊 最高可達(dá)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(dǎo)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(guān)） 取電功率可根據(jù)功流比測算 取電功率功流比×（導(dǎo)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(shè)計水準(zhǔn) 輸出電壓精度高，調(diào)整率<1% 紋波系數(shù)<5 設(shè)置過熱保護(hù)、過載保護(hù) 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(yīng)運(yùn)行工況 具備狀態(tài)遠(yuǎn)傳接點(diǎn)，可遠(yuǎn)程電源狀態(tài)，也可與其它電源實(shí)現(xiàn)互為備用 提前發(fā)送導(dǎo)線電流不足（或過載）信號，便于減負(fù)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(shù)，可在線無沖擊更換儲能電容，安全方便 可取電功率大于負(fù)載功率時才開啟儲能電容充電 導(dǎo)線失電流時，自身

11、控制關(guān)閉，儲能電容能量100高效供應(yīng)給負(fù)載 Ø 狀態(tài)監(jiān)視技術(shù) 電源是應(yīng)用系統(tǒng)的心臟，電源自身的工況監(jiān)視是實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化的必要措施，AP電流感應(yīng)電源不僅提供多種工況（如過負(fù)載或?qū)Ь€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(yuǎn)程遙信節(jié)點(diǎn)，便于將電源工況納入系統(tǒng)運(yùn)行工況的監(jiān)視范圍。3 AP電流感應(yīng)電源產(chǎn)品3.1 智能開關(guān)柜配套大功率電源 適用于智能環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)需綜合應(yīng)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(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)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(fù)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(fù)荷電流1000A儲能電容容量任意最大導(dǎo)線外徑38mm輸出短路保護(hù)1.6A短時耐受電流31.5KA 1s(可擴(kuò))告警輸出非隔離環(huán)境溫度-40至+70ºC散熱結(jié)構(gòu)自然/輔助儲存溫度-40至+105ºC  互感器尺寸(外徑×內(nèi)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(yīng)電源模塊的輸出功率已趨近取能互感器在當(dāng)前導(dǎo)線電流下的功率極限。正常（綠色）：感應(yīng)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(jié)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(fù)極 實(shí)測功流曲線（參考） AP48CD-38為雙互感器輸入感應(yīng)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(dǎo)線電流折算成對應(yīng)的單互感器等效電流，然后按上圖查找對應(yīng)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(yīng)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(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)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(fù)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(fù)荷電流1000A儲能電容容量不限最大導(dǎo)線外徑38mm輸出短路保護(hù)值4A短時耐受電流31.5kA 1s（可擴(kuò)）告警輸出隔離環(huán)境溫度-40至+70ºC散熱結(jié)構(gòu)自然/輔助儲存溫度-40至+105ºC  互感器尺寸（外徑×內(nèi)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(yīng)電源模塊的輸出功率已趨近取能互感器在當(dāng)前導(dǎo)線電流下的功率極限。正常（綠色）：感應(yīng)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?qū)Ь€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(fù)端、外部儲能電容負(fù)極 實(shí)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(shè)計，典型型號為AP24FI-38，其原理圖如下：    性能參數(shù)表 項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)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(fù)載一次電流18A5W負(fù)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(fù)荷電流1000A儲能電容容量不限最大導(dǎo)線外徑38mm輸出短路保護(hù)3A短時耐受電流31.5k

18、A 1s（可擴(kuò)）告警輸出隔離環(huán)境溫度-40至+70ºC散熱結(jié)構(gòu)自然/輔助儲存溫度-40至+105ºC  互感器尺寸（外徑×內(nèi)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(yīng)電源模塊的輸出功率已趨近取能互感器在當(dāng)前導(dǎo)線電流下的功率極限。正常（綠色

19、）：感應(yīng)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(jié)束后，黃色指示燈將正常熄滅。端子排：OL1：過載（導(dǎo)線電流不足）告警輸出端1OL2：過載（導(dǎo)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(fù)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(shí)測功流曲線 4 電流感應(yīng)電源常見問題解答4.1  電流感應(yīng)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(yīng)原理進(jìn)行，既可以進(jìn)行電壓

20、變換，也可以進(jìn)行電流變換；目前各類電源變換以電壓變換為主，電流感應(yīng)電源和人們常見的電源不同，其理論基礎(chǔ)源于電磁感應(yīng)原理的電流變換，其能量變換的前提是一次側(cè)（往往是輸電導(dǎo)線）具有足夠的交流電流傳輸，而且無論導(dǎo)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(yīng)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(jìn)行取電。4.2 電流感應(yīng)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(dǎo)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(shè)備承受幅值達(dá)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(yīng)電源往往為了追求取電效率，要求設(shè)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(dá)到數(shù)千倍，如不進(jìn)行專門的設(shè)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(yīng)電源采用獨(dú)特的限流技術(shù)，可抗擊50kA、4s最嚴(yán)苛的短時耐受電流沖擊，可應(yīng)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(yīng)電源的取電效率是否和互感器體積相關(guān)？ 和互感器體積相關(guān)，更和感應(yīng)電源模塊的控制原理有關(guān)。由于感應(yīng)電源模塊控制著取電系統(tǒng)的運(yùn)行工況，只有系統(tǒng)科學(xué)的設(shè)計才可以把取能互感器的電能轉(zhuǎn)換效率得以充分發(fā)揮。AP電流感應(yīng)電源從取能互感

22、器到感應(yīng)電源模塊有著系統(tǒng)分析和周密設(shè)計，盡管AP取能互感器明顯體積小、重量輕，但卻仍可以達(dá)到優(yōu)良的取電效率。4.4  電流感應(yīng)電源可否在10A以下的導(dǎo)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(yīng)電源，建議采用非開啟的穿芯式取能互感器。4.5  電流感應(yīng)電源產(chǎn)品的應(yīng)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(shè)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?yàn)樗耖L江水一樣并不溫順。AP電流感應(yīng)電源采用電勢湖技術(shù)，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(guān)于電網(wǎng)的智能化建設(shè)得以盡情發(fā)揮。4.6