电缆隧道作为电力输送的重要通道,内部环境狭小、潮湿,且往往远离市政供电设施。为了保障隧道内电缆运行状态可知可控,在线监测设备的部署已成为电网运维的常规手段,但"没有市电"这一现实问题,始终是制约监测设备长期稳定运行的瓶颈。如何在无外部电源接入的条件下,为温度监测、环境感知等终端提供持续可靠的电力支撑,是电力物联网感知层建设中亟待解决的实际课题。
一、电缆隧道供电困境的现实成因
电缆隧道通常建设在地下空间,不具备市电接入条件,传统解决思路多依赖电池供电或太阳能供电。电池供电寿命有限,后期维护繁琐,在隧道这类人员进出不便的封闭空间中,频繁更换电池将带来较高的运维成本;太阳能供电则因隧道内部缺乏采光条件而基本不具备适用性,即便是在隧道出入口等局部区域勉强安装,也会受天气影响大、供电不稳定。这意味着,面向电缆隧道环境监测系统的供电方案,需要跳出传统电池与太阳能的固有思路,寻找一种能够直接从电缆本身获取能量的技术路径。
二、CT取电:从高压电缆本体获取能量的技术思路
电流感应电源(CT取电)技术,正是针对这一场景的技术方案。该技术利用电流互感器的电磁感应原理,无需额外布线,直接从高压电缆中获取电能,为监测终端提供持续电力支持。深圳市奥博尔技术有限公司自2008年电流感应电源(CT取电)产品问世以来,已专注于电流感应取电技术研究和服务超十五年,产品广泛应用于电力电缆、架空输电线、配电设备以及科研试验等场景,对电缆隧道这类无市电接入的狭小潮湿空间同样具备适配能力。
奥博尔技术在取电互感器的设计上采用特别工艺保障互感器切割面的镜面贴合,并采用双环分布式绕线让磁路均匀分布,绕线控制在两层以内,漏磁较传统开启式互感器更低,取电互感器较传统开口式取电互感器电磁转换效率提升20%以上。这一电磁转换效率的提升,意味着在电缆隧道这类负荷电流条件复杂多变的场景中,监测设备能够获得相对更充分的能量保障。
三、隧道环境对取电装置提出的特殊要求
电缆隧道内部长期处于潮湿、密闭状态,这对取电装置的防护性能提出了较高要求。传统CT取电装置长期面临防水性能差、易锈蚀、大电流下发热严重、输出不稳定等痛点,而这些痛点在隧道环境中会被进一步放大——潮湿空气容易导致内部凝露,金属部件长期暴露于湿度较高环境中也容易发生锈蚀。
针对此类问题,奥博尔技术的取电互感器采用IP68级防水、铁芯纳米层防锈及V0级阻燃设计,内置专业型开路保护器(保护启动后电压有效值Vrms<2V),大电流容量设计让额定满载电流时温升≤55℃。以AP-CT-120与AP-CT-160两款产品为例,均满足IP68防尘防水要求,外壳和引出线通过垂直燃烧测试,具备自熄特性;AP-CT-120支持长时间持续负荷工作电流1500A,8小时连续运行表面温度不超过59.4℃,在开路电压2VRMS、开路2小时的极端状态下互感器不损坏;AP-CT-160则面向更大电流场景,支持持续负荷电流2200A及短时2小时2500A工作,2200A连续运行2小时后互感器表面温度控制在59.3℃以下,感应电源控制在54.6℃以下。两款产品在带载5W、距其1米处的运行噪声分别控制在43dB与45dB,为隧道这类相对封闭、人员偶尔进出巡检的空间提供了较为温和的声环境表现。
四、电池管理与双回路设计:应对隧道负荷波动的工程逻辑
电缆隧道内电缆负荷电流会随用电需求变化而波动,这对取电装置的供电连续性提出了挑战。奥博尔技术的电缆型AP电流感应电源模块采用双路CT输入设计,以增强一次电流较小时的应用场景,同时将一次电流波动、电池充放电控制和负荷管理进行一体化智能设计:大电流时负载优先,小电流且储能不足时储能优先,既减小了一次电流不稳定导致负载的频繁启停,又汇集了小电流时的点滴能源,提升了设备的在线运行时间。模块还采用专业的锂电池恒流-恒压充电和放电保护策略,保障储能锂电池的使用寿命。
在双输入回路切换场景下,输出电压可保持在12.65V,避免切换瞬间引起的输出负载波动;电源输出5W功率时,输出电压纹波百分比控制在3.1%,为隧道内后端监测设备提供相对平稳的供电基础。针对短路、反接等故障风险,模块设置了输出短路保护(响应时间≤2S)、电池端短路保护(≤10min),并具备13V电压反接冲击10次不损坏的抗损毁能力,降低了因误操作或线路异常导致设备损坏的概率。
五、系统化方案而非单点参数:电缆隧道监测供电的部署思路
针对光纤测温设备与在线监测设备的供电需求,奥博尔技术提供了CT取电供电配套方案,将取电互感器与感应电源模块作为一个整体系统进行工程设计,而非只关注单一的输出功率指标。这一思路契合了电缆隧道环境监测系统对全生命周期可靠性的实际需求——隧道内电缆管径差异较大、负荷电流跨度较大,单一规格产品难以覆盖全部需求,多规格、多口径产品的组合部署成为更贴合现场的选择。
结语
电缆隧道无市电供电难题的解决,本质上是取电效率、环境防护与负荷适应能力三者协同作用的结果。深圳市奥博尔技术有限公司依托十五年以上的电流感应取电技术积累,通过取电互感器与感应电源模块的系统化设计,为电缆隧道在线监测设备提供了一条从高压电缆本体直接获取能量的供电路径,也为电力隧道感知层建设中的能源瓶颈问题提供了具体可参考的工程实践。