MT-IN系列交流电网免维护感应电源
产品概述
目前输电线路在线监测装置所采用的大部分电源都是太阳能+蓄电池,能量的获取受环境影响非常大,在雨雪、大雾等光照不足的天气下,太阳能的获取不足会引起蓄电池的长期亏电,最终会影响蓄电池使用寿命。而且太阳能板长期暴露野外,表面积灰后会大大降低能量转换效率。然而在输电线路杆塔上进行太阳能板表面清洁工作非常困难。现有解决的办法是加大蓄电池容量和太阳能板功率,但势必增加成本和提高整机的体积、重量,安装的难度也大大增加。
基于现有电源的缺陷性,我们研制了通过架空地线电磁感应原理的免维护电源系统。根据地线和杆塔的连接方式,设计了两个系列型号。电压型感应电源,适应地线绝缘场合。电流型感应电源,适应地线直接接地场合。虽然地线感应能量持续,但能量波动大,所以在电路设计上采用超级电容作为中间的储能部件。大大减少了蓄电池的充放电循环次数,提高了储能蓄电池的使用寿命,同时利于电源系统的小型化。
工作原理
根据电磁感应原理,导线上流过交变电流时会在空间产生交变磁场,而该交变磁场
切割由两根防雷架空地线和铁塔组成的导体空间会产生电场,如果导体回路闭合,会在回路中产生感应电流,如果导体回路不闭合,会在两端产生感应电压。
根据《电力工程高压送电线路设计手册(第二版)》上的计算例子,对于 220kV 线路在导线电流为436A 时,在 1 公里的地线环路上会产生 376 瓦的功率损失。因此,长期以来地线上的感应电能一直被当成输电线路的负面影响看待。线路感应电源系列产品利用PT和CT技术将地线网络上的电能损耗转换为可利用的电能,为输电线路监测设备提供持续稳定的能源供给。
产品功能
电压型感应电源:
1)不影响线路防雷性能
感应电源安装在杆塔上,通过一根高压电缆一端通过金具压紧到地线上,另外一端引入到电压互感器的套管上,在电压互感器前端配置有两个高频退耦线圈。当雷电击到架空地线上后,由于退耦线圈对于雷电波的频率来讲相当于是个大电感,电感的瞬间阻流效应会阻止雷电电流和电压输入的供电系统中,同时地线上的带放电间隙的绝缘子串会首先放电。因此地线电源的接入不会对架空地线原先的防雷放电特性产生影响。
2)不影响线路零序保护性能
线路零序保护是指在出现导线短路时,由于三相送电不平衡会在地线上产生大电流, 当检测到这个大电流时变电站侧会保护动作。和雷击中一样,瞬间的零序电流变化会使地线与电源间的退耦线圈出现一个反向电动势,阻止电流流过电源设备,从而使得保护动作依然按线路设计要求动作。
3)不影响监测设备可靠性
电源系统前端利用工频变压器隔离,前后端都带有过压过流冲击保护,因此本身具有很强的抗干扰、抗冲击能力。 这些措施足以保障后端监测设备的稳定运行。
电流型感应电源:
1)不影响架空地线的性能
开口型电流互感器通过锁紧装置压紧到架空地线上,同时在电源的安装过程中不需要对地线进行任何改造。 所以这种取电方式不会对输电线路的运行产生任何影响。
2)不影响监测设备的可靠性
取电铁芯和地线间处于绝缘状态, 并且其绝缘电阻远远大于地线和铁塔的接地阻抗, 因此雷击和操作过电压对后续监测设备几乎没有影响。
在实际使用中可以根据不同的现场要求采用不同的配置方案:
1)感应电源+超级电容:优点是电源重量轻、使用寿命长、不需要更换蓄电池、维护成本低;不足是在线路低负荷时只能采用“充电-放电”的间歇性工作模式,电源自身储能能力不高。
2)感应电源+蓄电池:优点是感应电源是持续电源,可以大大减小蓄电池的容量,其适用于输电线路负荷较重的工况(一般大于 200A)或者装置用电负荷不大的情况(常年平均 功耗<10W)。
3)感应电源+太阳能板+蓄电池:监测系统的电源同时采用太阳能和感应电源,两者互为补充。能满足大部分现场应用。
安装示意图
应用范围
交流电网感应电源适合高海波的山区、重度覆冰区、严重雾霾区等太阳能和风能资源比较差的区域,更加适合作为高清视频监控装置、山火监测装置的备用电源。
电压型:110KV及以上交流线路,单相年平均电流在150A以上,地线为分段接地。
电流型:35KV及以上交流线路,地线感应环流长期不低于5A。
技术参数
机械及环境参数
工作环境: 温度:-40℃~+85℃ 湿度:5%~99%
大气压力:70~106kPa
防护等级:IP65
电压型: 电气性能
输入范围:5 ~ 80V(交流) 最大输出功率:30W
输出电压:12 ~ 19V(直流) (根据应用配置)
抗雷击冲击能力:峰值电流 120kA
冲击电流波形:8/20(uS)
通讯接口:RS485
电压型:结构
设备尺寸:400x300x150(mm)
机箱重量:<15kg
电流型: 电气性能
输入范围:5 ~ 500A(交流)
最大输出功率:30W
输出电压: 12 ~ 19V(直流) (根据应用配置)
最小启动电流:5A
通讯接口:RS485
电流型:结构
设备尺寸:210x130x60(mm)
单个铁芯重量:<4kg(支持 1 路、2 路、4 路)
机箱重量:<5kg
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