Mga Pangunahing Teknolohiya at Hamon ng Mataas na Bolteheng Elektronikong Transformer

Ang mga tradisyonal na power transformers ay nakararanas ng inherent na mga isyu dahil sa kanilang mga sensor. Mahalagang ito para sa pag-monitor, kontrol, at proteksyon ng power plant (halimbawa, fault recording, safety control). Gayunpaman, ang malaking transmisyon ng elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng mga carrier ng impormasyon at ang kawalan ng digital na signal output mula sa mga digital na sistema ay nagpapahirap sa sekondaryong komunikasyon. Ang komplikadong sekondaryong wiring ay nagsisilbing kompensasyon para sa mataas na reliabilidad ng mga microcomputer, na nagpapahusay ng proteksyon at sekondaryong mga aparato. Ang inobasyon na ito ay magiging bahagi ng sistemang sekondaryong mga aparato, na nag-aaccelerate ng digitization/computerization ng substation at nagbabago ng automation/proteksyon ng power system.

Ang mga electronic transformers ay nagbibigay ng optical transmission isolation, ngunit ang mataas na voltage lines para sa signal recording/transmission ay nangangailangan ng matatag at maasahang DC power—a key technical challenge na may ugat sa pisika. Ang variable na electromagnetic field sa paligid ng masukat na high-voltage conductor, na makukuha sa pamamagitan ng electromagnetic induction, ay ideal (ang enerhiya ay “self-stimulating,” na kinukuha at ginagamit para sa masukat na bagay, batay sa AC electromagnetic stimulation). Gayunpaman, ang mga teknikal na hadlang ay nagpapakailangan ng mahal na mga pamamaraan (halimbawa, lasers, microwaves). Ang papel na ito ay nag-uugnay ng self-regulation ng power supply sa pamamagitan ng cutting-edge na electronic tech, kasama ang optical communication at magnetic materials.

1 Air-core Coil

Sa stage na ito, ang high-voltage ETA ay gumagamit ng air-core coils bilang mga sensing element. Ang low-voltage semiconductor lasers, na pinapatakbo ng optical fibers sa high-voltage modulated lines, ay nagco-convert ng voltage signals. Ang masukat na electrical info (na input bilang digital signals) ay nagdradrive ng LEDs, na ang optical fibers ay nagtransmit ng mga signal sa low-voltage side bilang optical pulses.

Kabaligtaran sa traditional na transformer winding, ang air-core coils ay sumusunod sa mahigpit na mga tuntunin: Ang secondary windings ay pantay-pantay na nakadistributo sa non-metallic magnetic skeletons (uniform cross-section); ang mga coil ay may parehong hugis; ang bawat winding’s horizontal plane ay dapat mag-align perpendicularly sa tangent ng coil shell (kung hindi, ang measurement errors ay lumalaki). Ang semi-manual winding madalas na nabibigo sa mga criteria na ito sa praktikal, na nagdudulot ng pagtaas ng power consumption sa mass production. Karaniwan, ang peak ng accuracy ng structure ng air-core coil ay 0.1% (average 2%).

Bagama’t ang temperature-related operation ay simple, ang IEC standards ay nagtatalaga ng malinaw na quantitative requirements para sa secondary output under rated current—all initial deviations count toward measurement errors. Mahalaga na solusyunin ang atomization ng air-core transformer sa produksyon. Ang mga transformer na may resistance labels ay nangangailangan ng espesyal na pahintulot (mula sa Electrical and Mechanical Services Department) para sa secondary output, na nagiging hadlang sa industrialization. Kaya, kailangan ng bagong mga structure ng optical sensor ng air-core coil. Sa pamamagitan ng PCB tech, ang mga mananaliksik ay bumuo ng mga inobatibong disenyo, na nagpapataas ng accuracy at stability ng measurement.

2 Transient Characteristics

Sa high-voltage grids, ang malaking kapasidad ng sistema ay nagdudulot ng constant at relatively long primary cycle. Ang relay protection ay aktibo sa panahon ng transitions, na may long-duration short-circuit currents. Upang tiyakin ang operasyon ng mga protective device, ang mga transformer ay dapat manatili sa kaunting distortion; ang pangalawang output signal ay pumapalit sa unang interrupt current, at ang transient defects within set time ay hindi dapat lumampas sa limit. Ang transient performance ng air-core coil-based electronic power transformers ay isa sa mga key strength.

Ang integrator, na may limited time constant, ay nagrerecover ng masukat na electrical signals. Kung ang circuits ay may iodine-periodic components, ang error characteristics ay depende mas marami sa lower-end frequencies. Mas mababa ang down-frequencies ay nagpapabuti ng tracking at nagbabawas ng mga error (halimbawa, ang weakening ng opening element ng isang sistema sa 0.5s ay nangangailangan ng low-frequency ng power converter na manatili sa ibaba ng 2Hz para sa mas mahusay na damping cycle tracking). Mas mabagal ang transient decay at attenuation ng output signal kapag ang air-core current transformers at integrators ay nasisira sa zero primary current. Ang hindi pagkakatugma sa zero-position shutdown systems ay nagdudulot ng measurement errors. Kaya, ang disenyong integrator at optimization ay mahalaga para sa performance ng air-core transformer.

3 High-Voltage Side Power Supply

Ang air-core power transformers ay gumagamit ng “energy-taking power supplies” upang kunin ang enerhiya mula sa primary conductor sa mataas na voltage. Ang electronic circuits ay nagbibigay ng power, ngunit ang napakababang primary currents (halimbawa, ≤5% rated current) ay hindi nagpapahintulot sa current converters na mapanatili ang normal na excitation o mag-transmit ng enerhiya, na nagreresulta sa power dead zone. Ang pagdisenyo ng fiber-optic power para sa high-voltage modulation circuits ng low-side semiconductor lasers ay nakakaharap sa mataas na power consumption (≈60mW).

Mahalaga ang balanse ng paggamit ng enerhiya at performance: sa 30% photoelectric conversion efficiency, ang semiconductor lasers ay nangangailangan ng hindi bababa sa 180mW output—na nagpapakurtang ng kanilang lifespan at nagpapataas ng cost. Ang hybrid energy carriers ay naglutas dito: ang KT ay nagbibigay ng power para sa mataas na primary currents; ang laser-based supplies ay nagpapahaba ng lifespan para sa mababang currents. Ang pagdepende sa lasers ay nagpapalubhang ng panganib sa transformer kung sila'y tumigil, kaya kailangan ng dalawang optical modulators at smart control strategies (upang i-predict ang mode switching at hanapin ang short-circuits), na nagdadagdag ng cost ngunit nag-aangat ng reliable power.

4 Reliability Design

Ang mga electronic dampers ay mas mahusay kaysa sa traditional na mga dampers ngunit umaasa sa complex na teknolohiya (halimbawa, tech transfer, high-voltage expertise), na sa huli ay papalitan ito. Ang redundancy ay nagpapataas ng reliability: ang mga channel ng proteksyon ay gumagamit ng dual-redundant air-core coils at converters. Ang mga pangunahing tools (halimbawa, power module converters) ay nangangailangan ng simple automation. Ang mga protective measures ay nag-aaddress ng impact ng short-circuit sa sampling cycles at high-performance lasers sa ATM protection channels. Ang high-performance lasers ay nagpapahamak sa operator ngunit nasisira kasama ng power modules upang iprevent ang mga panganib.