Công nghệ và Thách thức Chính của Biến áp Điện tử Cao áp

Các biến áp điện truyền thống gặp phải các vấn đề cố hữu do các cảm biến của chúng. Quan trọng nhất, chúng rất quan trọng cho việc giám sát, điều khiển và bảo vệ nhà máy điện (ví dụ: ghi lỗi, kiểm soát an toàn). Tuy nhiên, việc truyền tải năng lượng điện lớn qua các载体似乎被截断了，但我已经准备好根据您的要求继续翻译剩下的内容。请允许我继续完成整个文档的越南语翻译。以下是剩余部分的翻译： ```html

các载体的信息传输和数字系统缺乏数字信号输出使二次通信变得复杂。复杂的二次接线补偿了微计算机的高可靠性，简化了保护和二次设备。这种创新将把二次设备集成到系统中，加速变电站的数字化/计算机化，并改变电力系统的自动化/保护。

Biến áp điện tử xử lý sự cách ly truyền dẫn quang, nhưng các đường dây điện áp cao để ghi/đưa tín hiệu cần nguồn điện DC ổn định, đáng tin cậy—một thách thức kỹ thuật chính có gốc rễ trong vật lý. Một trường điện từ biến đổi xung quanh dây dẫn điện áp cao, có thể đạt được thông qua cảm ứng điện từ, là lý tưởng (năng lượng "tự kích thích", được trích xuất và sử dụng cho đối tượng được đo, dựa trên kích thích điện từ AC). Tuy nhiên, các rào cản kỹ thuật buộc phải phụ thuộc vào các phương pháp đắt tiền (ví dụ: laser, vi sóng). Bài viết này khám phá việc tự điều chỉnh nguồn điện thông qua công nghệ điện tử tiên tiến, bao gồm truyền thông quang học và vật liệu từ.

1 Cuộn dây lõi không

Ở giai đoạn này, ETA điện áp cao sử dụng cuộn dây lõi không làm phần tử cảm biến. Laser bán dẫn điện áp thấp, được cấp nguồn bởi sợi quang trên các đường dây điều chế điện áp cao, chuyển đổi tín hiệu điện áp. Thông tin điện được đo (đầu vào dưới dạng tín hiệu số) điều khiển LED, với sợi quang truyền tín hiệu đến phía điện áp thấp dưới dạng xung quang.

Khác với cuộn dây biến áp truyền thống, cuộn dây lõi không tuân theo các quy tắc nghiêm ngặt: Các cuộn dây thứ cấp được phân bố đều trên khung từ phi kim loại (đều nhau về mặt tiết diện); các cuộn dây có cùng hình dạng; mặt phẳng ngang của mỗi cuộn dây phải song song với tiếp tuyến của vỏ cuộn (nếu không, sai số đo tăng lên). Việc quấn bán thủ công thường không đáp ứng các tiêu chuẩn này trong thực tế, tăng tiêu thụ năng lượng trong sản xuất hàng loạt. Thường thì độ chính xác cấu trúc của cuộn dây lõi không đạt đỉnh ở 0,1% (trung bình 2%).

Trong khi hoạt động liên quan đến nhiệt độ đơn giản, các tiêu chuẩn IEC yêu cầu các yêu cầu định lượng rõ ràng cho đầu ra thứ cấp dưới dòng điện định mức—tất cả các sai lệch ban đầu đều được tính vào sai số đo. Giải quyết vấn đề nguyên tử hóa của biến áp lõi không trong sản xuất là rất quan trọng. Các biến áp có nhãn kháng cần phê duyệt đặc biệt (từ Bộ Dịch vụ Điện và Cơ khí) cho đầu ra thứ cấp, gây cản trở cho công nghiệp hóa. Do đó, cần có các cấu trúc cảm biến quang mới cho cuộn dây lõi không. Bằng công nghệ PCB, các nhà nghiên cứu đã phát triển các thiết kế sáng tạo, nâng cao độ chính xác và ổn định của việc đo lường.

2 Đặc tính tạm thời

Trong lưới điện áp cao, dung lượng hệ thống lớn dẫn đến chu kỳ sơ cấp liên tục, tương đối dài. Bảo vệ rơle hoạt động trong quá trình chuyển tiếp, với dòng ngắn mạch kéo dài. Để đảm bảo hoạt động của thiết bị bảo vệ, các biến áp phải giữ một chút méo; tín hiệu đầu ra thứ cấp thay thế dòng cắt đứt đầu tiên, và các khuyết tật tạm thời trong khoảng thời gian đặt trước không được vượt quá giới hạn. Hiệu suất tạm thời của biến áp điện tử dựa trên cuộn dây lõi không là một điểm mạnh quan trọng.

Một bộ tích hợp, với hằng số thời gian hạn chế, phục hồi các tín hiệu điện được đo. Nếu các mạch có thành phần iodine-định kỳ, đặc tính lỗi phụ thuộc nhiều hơn vào tần số thấp. Tần số thấp hơn cải thiện theo dõi và giảm lỗi (ví dụ: yếu tố mở của hệ thống suy yếu trong 0,5 giây yêu cầu tần số thấp của bộ chuyển đổi điện phải dưới 2Hz để theo dõi chu kỳ giảm chấn tốt hơn). Sự suy giảm tạm thời chậm hơn và sự suy giảm tín hiệu đầu ra xảy ra khi các biến áp dòng điện lõi không và bộ tích hợp tắt tại dòng sơ cấp bằng không. Sự không tương thích với hệ thống tắt ở vị trí không làm tăng sai số đo. Do đó, thiết kế và tối ưu hóa bộ tích hợp là rất quan trọng đối với hiệu suất của biến áp lõi không.

3 Nguồn điện phía điện áp cao

Biến áp điện áp cao sử dụng "nguồn điện lấy năng lượng" để lấy năng lượng từ dây dẫn sơ cấp ở điện áp cao. Các mạch điện tử cung cấp năng lượng, nhưng dòng sơ cấp rất thấp (ví dụ: ≤5% dòng định mức) ngăn cản các bộ chuyển đổi dòng duy trì kích thích bình thường hoặc truyền năng lượng, tạo ra vùng chết năng lượng. Thiết kế nguồn điện quang cho các mạch điều chế điện áp cao của laser bán dẫn phía điện áp thấp đối mặt với tiêu thụ năng lượng cao (~60mW).

Cân bằng giữa việc sử dụng năng lượng và hiệu suất là quan trọng: với hiệu suất chuyển đổi quang-điện 30%, các laser bán dẫn cần ít nhất 180mW đầu ra—giảm tuổi thọ và tăng chi phí. Các vận chuyển năng lượng lai giải quyết vấn đề này: KT cung cấp năng lượng cho dòng sơ cấp cao; nguồn cung cấp dựa trên laser kéo dài tuổi thọ cho dòng thấp. Sự phụ thuộc vào laser có nguy cơ hỏng biến áp nếu chúng ngừng hoạt động, vì vậy cần hai bộ điều chế quang và các chiến lược điều khiển thông minh (để dự đoán chuyển đổi chế độ và xử lý ngắn mạch), tăng chi phí nhưng đảm bảo nguồn điện đáng tin cậy.

4 Thiết kế độ tin cậy

Các bộ giảm chấn điện tử vượt trội hơn so với các bộ truyền thống nhưng phụ thuộc vào các công nghệ phức tạp (ví dụ: chuyển giao công nghệ, chuyên môn về điện áp cao), cuối cùng sẽ thay thế chúng. Độ dư thừa tăng cường độ tin cậy: các kênh bảo vệ sử dụng cuộn dây lõi không và bộ chuyển đổi kép. Các công cụ quan trọng (ví dụ: bộ chuyển đổi mô-đun nguồn) cần tự động hóa đơn giản. Các biện pháp bảo vệ giải quyết tác động của ngắn mạch đối với chu kỳ lấy mẫu và các laser hiệu suất cao trong các kênh bảo vệ ATM. Các laser hiệu suất cao tạo ra rủi ro cho người vận hành nhưng tắt cùng với các mô-đun nguồn để ngăn chặn nguy hiểm.