CN111446742A - 一种从高压电缆获取电流的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高压电技术领域，具体提供了一种从高压电缆获取电流的装置，包含目标电缆高压母线、电流互感器、电源线、变换电路、被供电设备，其特征在于，所述电流互感器包含坡莫合金带和取电线圈；所述坡莫合金带穿过所述取电线圈首尾相接，并缠绕在目标电缆高压母线上；所述电源线与所述变换电路以及被供电设备依次电连接；本装置将坡莫合金带穿过取电线圈，绕制在目标电缆高压母线上，构成了一种闭合式电流互感器，在电缆隧道无直接电源情况下能够为设备供能；且本装置的安装方法简单、方便，能够保证被供电设备的稳定运行。

Description

一种从高压电缆获取电流的装置及方法

技术领域

本发明属于高压电技术领域，尤其涉及一种从高压电缆获取电流的装置及方法。

背景技术

随着我国城市化进程不断加快，人们对电能的需求量越来越高,由于电力电缆性价比极高，被广泛应用于电力系统中，大部分的电力电缆被敷设在电缆隧道中，通常周围无常规220V交流电源，一般利用锂电池或就近寻找其他形式的能量进行转换供电，但锂电池存在使用寿命短、低温放电电流小、高温易爆等缺陷，此外定期更换电池还会加大维护工作量和增加成本等。

目前常用的供能途径为电缆感应取电，其工作依据为电磁感应原理，但是，现有感应取电装置中的电流互感器(CT)部分存在的缺陷为：安装复杂、断面易腐蚀、结构稳定性较差等，现有感应取电装置中电路结构存在的缺陷为：电路内部和被供电设备反射回的高频噪声极易被目标电缆耦合，进一步影响电缆上已安装的其他监测设备。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种从高压电缆获取电流的装置，包含目标电缆高压母线、电流互感器、电源线、变换电路、被供电设备，所述电流互感器为闭合式结构；所述电源线与所述变换电路以及被供电设备依次电连接。

作为上述方案的进一步说明所述电流互感器的闭合式结构包含坡莫合金带和取电线圈；所述坡莫合金带穿过所述取电线圈首尾相接，并缠绕在目标电缆高压母线上。

作为上述方案的进一步说明，所述变换电路包括依次电连接的滤波电路、泄放电路、整流滤波电路、超宽电压范围电源转换模块，所述滤波电路与所述电源线电连接，所述超宽电压范围电源转换模块与所述被供电设备电连接。

本发明还提供了一种从高压电缆获取电流的方法，包含以下步骤：

S1：准备制作电流互感器的材料，坡莫合金带以及取电线圈；

S2：将取电线圈固定在目标电缆高压母线旁，再将坡莫合金带穿过取电线圈缠绕在目标电缆高压母线上；

S3：缠绕完成后，将坡莫合金带首尾相接固定拧紧，电流互感器即制作完成；

S4：对制作完成的电流互感器进行防水处理，并引出电源线；

S5：将从电流互感器引出的电源线连接到被供电设备上，实现取电目的。

本发明的有益效果：

(1)本发明提高了装置的抗腐蚀性：将电流CT结构优化为闭合式结构，使其完全与外界环境隔离，改善现有电流互感器截面结构在潮湿环境下易生锈的缺陷；另外闭合式结构还可以避免装置在大电流下发生震动，增强其对现场的适应能力，保证电缆本体安全；

(2)本发明降低了电流互感器(CT)安装难度：将传统取电CT的安装方式由卡扣式改为本发明的坡莫合金带穿孔缠绕目标电缆高压母线的闭合式，解决了现有装置中取电电流互感器部分在恶略环境下不易安装的问题；

(3)本发明加强了装置的稳定性：本发明取电线圈和作为磁芯的坡莫合金带圆环，通过将坡莫合金带穿过取电线圈，并将坡莫合金带绕在目标电缆高压母线上，达到直接从高压电缆获取电能的目的，保证了装置取电效果和运行的稳定性；

(4)在变换电路中加入滤波电路，通过滤除反向传输的高频噪声,在保证取电效率的同时，尽可能降低对电缆上所安装其他检测设备的影响，并且可以滤除装置中的干扰信号，防止其对电缆产生干扰。

(5)电流互感器的磁芯采用坡莫合金带，其柔软、轻薄、导磁率高、不易生锈。

附图说明

图1：现有技术的电路原理图；

图2：本发明电流互感器(CT)结构示意图；

图3：本发明的变换电路示意图；

图4：本发明的电流互感器的制作及装置安装示意图；

图5：传统电路目标电缆位置处滤除高频噪声的测试结果；

图6：本装置电路目标电缆位置处滤除高频噪声的测试结果；

图7：传统电路CT输出线位置处滤除高频噪声的测试结果；

图8：本装置电路CT输出线位置处滤除高频噪声的测试结果。

附图标记说明：

1—目标电缆高压母线；2—铁芯；3—感应线圈；4—泄放电路；5—整流滤波电路；6—超宽电压范围电源转换模块；7—被供电设备；8—电流互感器(CT)；9—滤波电路；10—绕制好的坡莫合金带；11—取电线圈；12—电源线；13—变换电路。

具体实施方式

下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1：

结合图2，本实施例提供了一种从高压电缆获取电流的装置，其包含目标电缆高压母线1、电流互感器8、电源线12、变换电路13、被供电设备7，电流互感器8，电流互感器8为闭合式结构，本实施例中，此闭合式结构包含坡莫合金带10和取电线圈11，坡莫合金带10穿过取电线圈11首尾相接，并缠绕在目标电缆高压母线上；坡莫合金是一种铁镍系合金，其柔软、轻薄、导磁率高、不易生锈，镍的含量约为30％～90％，作为电流互感器8(CT)磁芯结构，穿过取电线圈11首尾相接，并缠绕在目标电缆高压母线1上；电源线12与变换电路13以及被供电设备7依次电连接，其中电流互感器8对目标高压母线进行互感取电，获取电流的依据是电磁感应原理，即放在变化磁通量中的导体，会产生电动势，该电动势被称为感应电动势或感生电动势，具体计算公式为：

其中，E为感应电动势；n为取电线圈11所绕制的匝数，

为磁通量的变化率；电流互感器8通过电磁感应原理获取到电流，再经过一系列电路变换，最终输出不大于10A的电流，在电缆隧道内无直接电源情况下为设备提供电能，当本装置正常工作时，电流互感器8(CT)等效为一个电流源。

本实施例中的装置将现有装置中电流互感器8的结构由传统的卡扣式优化为穿芯缠绕式的闭合式结构，不仅可以在狭窄的空间安装，而且避免了装置由于安装环境较潮湿或者发生雨水沿电源电缆线向装置内部倒灌而导致截面处易生锈的问题，保证了取电效果，另外还可以防止电流互感器8在大电流下出现震动现象，保证电缆本体安全，由于本身可靠性较高，相比现有装置将减少不必要的费用。

实施例2：

在实施例1的基础上，参考图3，本实施例提供的一种从高压电缆获取电流的装置，其变换电路13包括依次电连接的滤波电路9、泄放电路4、整流滤波电路5、超宽电压范围电源转换模块6，其中滤波电路9与电源线12电连接,超宽电压范围电源转换模块6与所述被供电设备7电连接；其中泄放电路4可以在电缆能量达到一定限度时，泄放掉一部分能量，防止设备烧毁；整流滤波电路5将装置中的交流电转换为直流电，具体是将交流电流转换为直流电压；超宽电压范围电源转换模块6保证为被供电设备7提供高质量的直流电压信号。

参考图1，现有装置中电流互感器(CT)8直接与泄放电路4连接，电路内部和被供电设备7反射回高频噪声并通过CT耦合到电缆上，会进一步影响其他监测设备，本实施例在电流互感器8(CT)与泄放电路4之间添加滤波电路9，其可以滤除装置中的干扰信号，防止其对电缆产生干扰，避免了高频噪声对电缆上已安装监测设备的影响。

参考图5-8，其为加入滤波电路9时CT输出线位置和目标电缆位置两处前后高频噪声的相关测试数据，从图中测试数据可以看出，通过对目标电缆位置处进行对比测试，传统电路测试幅值达到2420pC，而本装置测试幅值仅为2.94pC；通过对CT输出线处进行对比测试，传统电路测试幅值达到5120pC，本装置测试幅值仅为2.4pC。

以上针对装置中目标电缆及CT输出线两处进行实验测试，通过加滤波电路前后对高频噪声信号的测试进行对比，明显可以看出：传统电路会产生较大的噪声信号，而加入滤波电路后对噪声有明显的抑制作用，消除了设备对电缆的影响，保证了监测结果的准确性。

实施例3：

结合实施例1-2，参照图4，本实施例提供了一种从高压电缆获取电流的方法，具体按照以下步骤进行安装：

第一步：准备制作电流互感器8的材料，坡莫合金带10以及取电线圈11；

第二步：将取电线圈11固定在目标电缆高压母线1旁，再将坡莫合金带10穿过取电线圈11缠绕在目标电缆高压母线1上；

第三步：缠绕完成后，将坡莫合金带10首尾相接固定拧紧，电流互感器8即制作完成；

第四步：对制作完成的电流互感器8进行防水处理，并引出电源线12；

第五步将从电流互感器8引出的电源线12连接到被供电设备7上，实现取电目的。

本实施例中，制作电流互感器8的磁芯采用坡莫合金，它是一种铁镍系合金，其柔软、轻薄、导磁率高、不易生锈，将坡莫合金带10穿过取电线圈11缠绕在目标电缆高压母线1上，缠绕完成后，将坡莫合金带10首尾相接固定拧紧，这种方法简单易操作，不需要特别的操作经验，且能够在狭窄的空间进行现场制作安装，坡莫合金带10缠绕完成后首尾相接，形成一种闭合式电流互感器8，改善了现有的卡扣式结构造成的CT截面处无法完全闭合，在较潮湿环境下易生锈的隐患，增强了装置的抗腐蚀性，进一步延长了使用寿命；此外还可避免装置本身在大电流下震动，保证电缆本体安全。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种从高压电缆获取电流的装置，包含目标电缆高压母线、电流互感器、电源线、变换电路、被供电设备，其特征在于，所述电流互感器为闭合式结构；所述电源线与所述变换电路以及被供电设备依次电连接。

2.如权利要求1所述的一种从高压电缆获取电流的装置，其特征在于，所述电流互感器的闭合式结构包含坡莫合金带和取电线圈；所述坡莫合金带穿过所述取电线圈首尾相接，并缠绕在目标电缆高压母线上。

3.如权利要求2所述的一种从高压电缆获取电流的装置，其特征在于，所述变换电路包括依次电连接的滤波电路、泄放电路、整流滤波电路、超宽电压范围电源转换模块，所述滤波电路与所述电源线电连接，所述超宽电压范围电源转换模块与所述被供电设备电连接。

4.一种从高压电缆获取电流的方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1：准备制作电流互感器的材料，坡莫合金带以及取电线圈；

S2：将取电线圈固定在目标电缆高压母线旁，再将坡莫合金带穿过取电线圈缠绕在目标电缆高压母线上；

S3：缠绕完成后，将坡莫合金带首尾相接固定拧紧，电流互感器即制作完成；

S4：对制作完成的电流互感器进行防水处理，并引出电源线；

S5：将从电流互感器引出的电源线连接到被供电设备上，实现取电目的。

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