InductivePowerTransfer—AsSortofNewTechnologyfortheWiderApplicationforeground
inthePetrol-way
Abstract:Thepaperintroducescomposingfornon-contactinductivepowertransfer,anddiscussestheapplicationinthepetroleumindustry.
Keywords：Inductivepowertransferthepetroleumindustryapplicationdiscuss

1引言
自從1840年電磁感應現象及導線可以傳輸電能被人類發現至今，電能的傳輸主要由導線直接接觸進行輸送，也就是說一般采用埋電纜或架裸線的方式向用電負載輸送電能，這就造成接觸火花，碳積和不安全暴露等局限，石油行業是不允許有接觸火花的，往往很小的接觸火花都會引起火災甚至爆炸，感應電能傳輸技術IPT(InductivePowerTransfer)就是為了彌補這一不足而發明的一種新技術，本文先探討石油行業煉、采、貯現場用電的特殊性，進而簡介感應電能傳輸技術，最后探討IPT技術在石油行業中的應用。
2石油行業采用電能有線傳輸的弊端
由于石油及其副產品、天然氣等均為易燃物質，所以在有石油及副產品的場所嚴禁火花，往往很小的火花將引起重大的事故，石油行業因供電火花引發的事故已使人類觸目驚心，而有線輸電導線的絕緣皮磨損，接觸不良等都會引起火花，這是其一；其二，在石油行業采油廠各采油井之間相對距離較遠，電能傳輸現多是以架空裸線的方法進行，這就造成架線工作量很大，對有些海上油田或地形十分復雜(比如油井與供電網之間有江河相隔或山脈相隔的地域)架線及栽電桿成為一大難題；第三，潛井泵是油田的多用設備，給潛井泵拖動電機供電現用的方法是朝抽油井輔井下電纜的方法，這就造成了成本的大幅度上升，更應看到電纜絕緣皮的磨損老化斷線亦給其長期使用性帶來了很大的因難，若電纜中間出現斷線絕緣皮磨損，極易引起火花而發生爆炸等嚴重事故，更何況更換一次電纜，電纜的提升和下放工作量都是十分巨大的；第四，在石油行業野外探測使用的工程車，供電因野外作業遠離電源，一般采用蓄電池直流供電，并將蓄電池的電能逆變為交流供給儀器儀表，有時不得不借助燃油發電機，往往正在作業時，因蓄電池的電能或燃油發電機的油料用盡不得不再往返回基地進行充電或加油，影響了工作效率的提高，更何況蓄電池或發電機的重量制約了工程車供電效率的提高使車體龐大、笨重。
有線電能傳輸在石油行業使用的弊端還有很多方面，此處不再一一列舉，正因為這些原因，有線電能傳輸在石油行業中的部分特殊領域使用，確實存在很大的限制和不便之處，感應電能傳輸技術(IPT)由于可在一定的距離內無線輸送電能，因而可在石油行業的上述領域獲得廣泛應用。
3感應電能傳輸技術簡介
感應電力傳輸技術(IPT)首先由新西蘭奧克蘭大學包邇斯(Prof.Boys)教授為首的課題組發明，該技術利用現代電力電子能量變換技術、磁場耦合技術，借助于現代控制理論和手段實現能量從靜止設備向靜止設備或從靜止設備向可運動設備的非接觸傳遞。
典型的IPT系統由附圖所示的四大部分組成：大功率能量變換裝置、高頻載流線圈或電纜、接收線圈和能量調節裝置。前兩部分構成原邊一次側能量發射系統，后兩部分構成二次側能量接收和調解系統。兩個系統相對獨立但又存在磁場間的耦合，一般一個原邊發射電源可供多個副邊接收，從而為多個負載(如拖動電機和照明燈具)同時供電。

附圖感應電力傳輸的構成原理圖

4IPT的國內外研究和應用現狀
感應電能傳輸技術(IPT)首先由新西蘭奧克蘭大學電子與電氣工程系功率電子學研究中心從20世紀90年代初開始研究。經過十多年的努力，該技術在理論和實踐上已獲得重大突破，先后獲有關發明專利11項。其項目發起和主要負責人包邇斯教授(Prof.Boys)因此獲得皇家學會勛章1枚以表彰他在該領域世界水平的突出貢獻。除新西蘭外，目前該技術已被成功地推廣到日本、德國、美國等地，其典型的商業化產品包括如下幾種。
(1)日本大阪達富庫(DAIFUKU)公司的單軌行車和無電平自動運貨車。這些設備當前已成功地用于許多材料運輸系統中，特別是在一些惡劣的環境下，如噴漆車間等。
(2)德國奧姆富爾(WAMPELER)公司的200kW載人電動火車已試車成功。該公司還成功地將感應電能傳輸技術用于電動游船的水下驅動。
(3)新西蘭奧克蘭大學所屬奇思(UNISERVICES)公司