风电“上山下海”｜揭秘海上风机电流传感器的极端环境生存法则

台风来袭，南海某离海风力发电群，百米高的风能发电塔上的风叶在怒海中摇曳，在一道道闪电过后，发电从没停止过。是什么能让这个百米风机巨人在狂风暴雨中仍屹立不倒呢，除了坚如磐石的塔筒和刚中带柔的叶片外，还有其内部一些不起眼的元器件---电流传感器。

 

根据国家能源局2025年5月披露的数据，‌中国海上风电累计装机规模已达4351万千瓦‌（截至4月底），这一规模在全球占比超过50%，且连续四年保持新增与累计装机容量全球第一。

 

海上风机有三“高”：

1. 高海盐、高湿、高雷击密度
2. 高电压，35kV-66kV阵列、
3. 强风带来的高振动

风力发电要想在海上极端环境生存，必须解决以上问题。今天我们来谈谈芯森电子电流传感器HS2V系列和CM4系列在远海风力发电极端环境下生存。

 

HS2V系列和CM4系列电流传感器在风电系统中主要用于监测和控制电流，以确保系统的安全、高效运行，以下这两款产品的重要参数：

 

参数	HS2V H00（开环霍尔）	CM4A H05（闭环霍尔）
额定电流	±200~1500 A	±1000 A
测量范围	±600~2500A	±2100A
隔离耐压	4.9 kV AC	3.8 kV AC
爬电距离	11 mm	17.4 mm
频响	25 kHz	150 kHz
是否抗浪涌	9.9 kV 1.2/50 µs	16 kV 1.2/50 µs
适用场景	变桨系统、电源管理	变频器、主控柜、电池管理系统

 

从以上参数可知，海上主控柜更偏爱 CM4A H05 的高带宽+抗浪涌；变桨驱动用 HS2V H00 成本更低。

 

HS2V系列和CM4系列电流传感器为什么可以在极端环境生存？

 

1. 绝缘性：原边与副边之间是绝缘的，材料符合UL 94-V0标准；
2. 密封性：线路板与盒体之间间隙采用全灌胶工艺，密封性强，大大提升了产品的防潮防腐能力，有效地防止湿气和盐雾侵入传感器内部。而且每款产品灌胶后还都经过老化箱/盐雾箱中严格老化测试，保障交付到客户手中的产品都是合格的；

1. 耐高温与低温性能：HS2V系列和CM4系列操作温度分别为-40~105℃和-40~85℃，完全满足远海风电的正常运行温度。
2. 抗振动性：CM4提供分垂直和水平方向安装以及多种安装方式，有效将振动能量转化为热能消散掉。

1. 抗雷击性：HS2V和CM4A传感器都具有较大的电气间隙距离和爬电距离，两者电气间隙距离分别为11mm和16.6mm，爬电距离分别是11mm和17.4mm；加上符合UL-94-V0标准的绝缘材料外壳，该外壳具备较高的耐压和阻燃。这些特性共同作用下，有效防止雷击产生的高压击穿绝缘，从而保护内部电路；同时，HS2V和CM4A都经过了严格的耐压测试，CM4A瞬态耐压为16 kV，HS2V瞬态耐压为9.9 kV，这些性能都能够在短时间内承受高压冲击，确保设备稳定运行。

 

实际应用案例分析：

 

2024年，华东某100MW海上风电场距岸线28公里。该风场平均水深31米，年均湿度达92%，盐雾沉积速率达3.5mg/cm²/天（超过ISO 9227规定的最高等级）。在投运前两年，变桨系统电流传感器的平均寿命只有8个月，除了维修成本高外，每年因停机维修造成的损失达数百万。

 

风电场技术团队分析这些故障传感器后发现：

• 有78%的传感器失效是因为密封性差导致里面电路被腐蚀
• 15%由于风机振动过剧烈，引起传感器焊点断裂
• 还有7%是出现不明原因的信号导致温漂

 

2024年6月，风电场决定分批将全部80台机组的变桨电流传感器更换为HSxV系列，主控系统电流传感器更换为CMxA系列。

 

‌改造后的效果‌令人相当满意（数据来自风电场2025年第一季度运维报告）：

 

• 传感器相关故障率同比下降41.7%
• 变桨系统误动作次数减少38%
• 单台风机年均维护时间从56小时降至33小时
• 故障预警准确率达到92%（原系统仅65%）

 

运维公司对这次改造给于了极大好评：“这HSxV和CMxA系列传感器当之无愧是国产替代品啊！”。

 

随着科学技术的向前发展，特别是在西方强国不断制裁（如芯片制裁）后，国内出现了更多像华为、芯森电子等企业，摆脱国外束缚，坚持自主研发。相信在未来，更多“国产替代”相继问世，这样的产品不仅可以在极端的环境下生存，还可以凭借科技之力去征服自然、利用自然。