當(dāng)前國內(nèi)外高壓架空線路在線監(jiān)測設(shè)備取能主要采用“儲能原件+太陽能板”或通過直接從架空輸電線路獲得電能的方式實現(xiàn)供電。
典型的交流高壓架空輸電線路取能,主要采用感應(yīng)取能原理,從帶電線路周邊的準(zhǔn)靜電場、渦旋電場或磁場完成電能獲取,各取能方式原理及特點如下。
1 靜電場感應(yīng)取能
靜電場取能主要利用帶電導(dǎo)線周邊的靜電場強度以導(dǎo)線為中心向周邊衰減分布的特性,沿著靜電場強度遞減的方向布放取電電極,由于取電電極間存在電場強度差,連接有電位差的電極,就可以得到電勢差,達(dá)到取能的目的。
受架空線路的構(gòu)造制約,當(dāng)前靜電感應(yīng)取能多是利用絕緣地線或?qū)Ψ侄蔚鼐€絕緣化改造來實現(xiàn)靜電感應(yīng)取能。靜電感應(yīng)獲取的電壓等級較高(可達(dá)10kV以上),經(jīng)轉(zhuǎn)換后可以向特殊負(fù)荷(如偏遠(yuǎn)地區(qū)負(fù)荷,過江鐵塔燈光裝置)供電。受材料及工藝的限制,靜電感應(yīng)存在取能功率有限、取能裝置體積較大的缺點,且因架空線路地線絕緣子容易放電,該取能法的應(yīng)用較為受限。
2 渦旋電場感應(yīng)取能
當(dāng)架空線路導(dǎo)線中有電流通過時,會在導(dǎo)線周邊空間產(chǎn)生交變磁場,該磁場在導(dǎo)線周邊空間內(nèi)任意面積不為零的交鏈回路內(nèi)均可激發(fā)出渦旋電場,由渦旋電場在該回路內(nèi)激發(fā)的感應(yīng)電動勢就是渦旋感應(yīng)電動勢。閉合回路可以是桿塔金具、大地、架空地線等線路本體固有結(jié)構(gòu)。
當(dāng)前國內(nèi)外針對渦旋感應(yīng)取能的方式多在雙地線均逐塔接地的線路結(jié)構(gòu)上實現(xiàn),在雙地線中串聯(lián)接入取能負(fù)載或?qū)⑷∧蹸T串接入雙地線,形成地線與大地或地線與地線閉合回路實現(xiàn)取能。渦旋電場感應(yīng)取能需對地線進(jìn)行改造,取能功率可根據(jù)需要通過延長地線回路檔距實現(xiàn)調(diào)節(jié),實施方法較為簡單。
3 導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能
導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能,是一種直接利用架空線路導(dǎo)線周邊存在的交變磁場實現(xiàn)取能的方式。通過環(huán)繞在帶電導(dǎo)線周圍的取能CT磁芯對導(dǎo)線周邊空間磁場進(jìn)行約束,在取能CT二次側(cè)纏繞閉合導(dǎo)線及取能負(fù)載,可實現(xiàn) “電—磁—電”的轉(zhuǎn)換。該取能方法安裝實施非常簡單易行,具有取能功率大、受雷電影響小等特點,但只能對非地電位裝置供電(即用電裝置不能接地),對于需要地電位供電的裝置,還需采用其他方式取能。
4 地線電磁感應(yīng)取能
與導(dǎo)線電磁感應(yīng)取能方法類似,地線電磁感應(yīng)取能就是利用地線電流周邊存在的交變磁場實現(xiàn)取能。地線通常為逐塔接地的OPGW光纜,在逐塔接地地線回路中接入取能CT,利用地線電流感應(yīng)取能,實現(xiàn)“電—磁—電”的轉(zhuǎn)換。由于地線感應(yīng)電流較?。?0A以下),該取能方式獲得的功率有限,一般在1W左右。