臺風來襲,南海某離海風力發電群,百米高的風能發電塔上的風葉在怒海中搖曳,在一道道閃電過后,發電從沒停止過。是什么能讓這個百米風機巨人在狂風暴雨中仍屹立不倒呢,除了堅如磐石的塔筒和剛中帶柔的葉片外,還有其內部一些不起眼的元器件---電流傳感器。
根據國家能源局2025年5月披露的數據,?中國海上風電累計裝機規模已達4351萬千瓦?(截至4月底),這一規模在全球占比超過50%,且連續四年保持新增與累計裝機容量全球第一。
海上風機有三“高”:
- 高海鹽、高濕、高雷擊密度
- 高電壓,35kV-66kV陣列、
- 強風帶來的高振動
風力發電要想在海上極端環境生存,必須解決以上問題。今天我們來談談芯森電子電流傳感器HS2V系列和CM4系列在遠海風力發電極端環境下生存。
HS2V系列和CM4系列電流傳感器在風電系統中主要用于監測和控制電流,以確保系統的安全、高效運行,以下這兩款產品的重要參數:
參數 | HS2V H00(開環霍爾) | CM4A H05(閉環霍爾) |
額定電流 | ±200~1500 A | ±1000 A |
測量范圍 | ±600~2500A | ±2100A |
隔離耐壓 | 4.9 kV AC | 3.8 kV AC |
爬電距離 | 11 mm | 17.4 mm |
頻響 | 25 kHz | 150 kHz |
是否抗浪涌 | 9.9 kV 1.2/50 μs | 16 kV 1.2/50 μs |
適用場景 | 變槳系統、電源管理 | 變頻器、主控柜、電池管理系統 |
從以上參數可知,海上主控柜更偏愛 CM4A H05的高帶寬+抗浪涌;變槳驅動用HS2V H00成本更低。
HS2V系列和CM4系列電流傳感器為什么可以在極端環境生存?
- 絕緣性:原邊與副邊之間是絕緣的,材料符合UL 94-V0標準;
- 密封性:線路板與盒體之間間隙采用全灌膠工藝,密封性強,大大提升了產品的防潮防腐能力,有效地防止濕氣和鹽霧侵入傳感器內部。而且每款產品灌膠后還都經過老化箱/鹽霧箱中嚴格老化測試,保障交付到客戶手中的產品都是合格的;

- 耐高溫與低溫性能:HS2V系列和CM4系列操作溫度分別為-40~105℃和-40~85℃,完全滿足遠海風電的正常運行溫度。
- 抗振動性:CM4提供分垂直和水平方向安裝以及多種安裝方式,有效將振動能量轉化為熱能消散掉。

- 抗雷擊性:HS2V和CM4A傳感器都具有較大的電氣間隙距離和爬電距離,兩者電氣間隙距離分別為11mm和16.6mm,爬電距離分別是11mm和17.4mm;加上符合UL-94-V0標準的絕緣材料外殼,該外殼具備較高的耐壓和阻燃。這些特性共同作用下,有效防止雷擊產生的高壓擊穿絕緣,從而保護內部電路;同時,HS2V和CM4A都經過了嚴格的耐壓測試,CM4A瞬態耐壓為16 kV,HS2V瞬態耐壓為9.9 kV,這些性能都能夠在短時間內承受高壓沖擊,確保設備穩定運行。

實際應用案例分析:
2024年,華東某100MW海上風電場距岸線28公里。該風場平均水深31米,年均濕度達92%,鹽霧沉積速率達3.5mg/cm2/天(超過ISO 9227規定的最高等級)。在投運前兩年,變槳系統電流傳感器的平均壽命只有8個月,除了維修成本高外,每年因停機維修造成的損失達數百萬。
風電場技術團隊分析這些故障傳感器后發現:
- 有78%的傳感器失效是因為密封性差導致里面電路被腐蝕
- 15%由于風機振動過劇烈,引起傳感器焊點斷裂
- 還有7%是出現不明原因的信號導致溫漂
2024年6月,風電場決定分批將全部80臺機組的變槳電流傳感器更換為HSxV系列,主控系統電流傳感器更換為CMxA系列。
?改造后的效果?令人相當滿意(數據來自風電場2025年第一季度運維報告):
- 傳感器相關故障率同比下降41.7%
- 變槳系統誤動作次數減少38%
- 單臺風機年均維護時間從56小時降至33小時
- 故障預警準確率達到92%(原系統僅65%)
運維公司對這次改造給于了極大好評:“這HSxV和CMxA系列傳感器當之無愧是國產替代品啊!”。
隨著科學技術的向前發展,特別是在西方強國不斷制裁(如芯片制裁)后,國內出現了更多像華為、芯森電子等企業,擺脫國外束縛,堅持自主研發。相信在未來,更多“國產替代”相繼問世,這樣的產品不僅可以在極端的環境下生存,還可以憑借科技之力去征服自然、利用自然。
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