Sa mabilis na pag-unlad ng mga sistema ng kuryente, ang mga electronic voltage transformers (EVTs), bilang mga pangunahing instrumento ng pagsukat sa mga sistema ng kuryente, ang kanilang estabilidad at reliabilidad ng performance ay napakahalaga para sa ligtas at matatag na operasyon ng mga sistema ng kuryente. Ang performance ng electromagnetic compatibility (EMC), bilang isa sa mga pangunahing indikador ng mga EVTs, ay direktang nauugnay sa kakayahan ng aparato na magtrabaho nang normal sa mga komplikadong electromagnetic na kapaligiran at kung ito ay magdudulot ng electromagnetic interference sa iba pang mga aparato. Ang paggawa ng malalim na pag-aaral at disenyo sa performance ng EMC ng mga EVTs ay may malaking kahalagahan para sa pagpapabuti ng kabuuang estabilidad at ligtas na operasyon ng mga sistema ng kuryente.
1 Buod ng Performance ng Electromagnetic Compatibility ng mga Electronic Voltage Transformers
1.1 Definisyon at Mga Pangangailangan ng Electromagnetic Compatibility
Ang electromagnetic compatibility (EMC) ay tumutukoy sa kakayahan ng isang aparato o sistema na magtrabaho nang normal nang walang pagbabago sa isang tiyak na electromagnetic na kapaligiran at hindi nagdudulot ng hindi matataguan na electromagnetic harassment sa iba pang bagay sa kapaligiran. Para sa mga EVTs, kailangan nilang panatilihin ang matatag na performance ng pagsukat sa mga komplikadong electromagnetic na kapaligiran at hindi magdudulot ng electromagnetic interference sa iba pang mga aparato. Kaya, sa panahon ng disenyo at produksyon ng mga EVTs, kailangan suriin ang performance ng EMC at buuin ang mga kaugnay na pamamaraan ng pagprotekta.
1.2 Paggana ng Mga Electronic Voltage Transformers
Ang mga EVTs ay gumagamit ng prinsipyong electromagnetic induction at high-precision electronic measurement technology upang i-convert ang mga high-voltage signals sa mga sistema ng kuryente sa low-voltage signals. Karaniwan silang binubuo ng primary sensor, secondary conversion circuit, at signal processing unit. Ang primary sensor ay responsable sa pag-convert ng high-voltage signals sa weak current/voltage signals na proporsyunado sa primary voltage; ang secondary conversion circuit ay karagdagang nagsasalin ng mga weak signals sa standard digital/analog signals; ang signal processing unit ay nagpapabuti ng accuracy at stability ng pagsukat sa pamamagitan ng mga operasyon tulad ng filtering, amplifying, at calibrating. Ang mga EVTs ay maaaring kumatawan sa iba't ibang anyo, tulad ng mga electronic voltage transformers para sa pagsukat ng single-channel/multi-channel voltages, electronic current transformers para sa pagsukat ng single-channel/multi-channel currents, o integrated transformers na ipinapakita sa Figure 1 na sumusukat ng one-way voltage, current, at corresponding power nang sabay-sabay.
1.3 Analisis ng Electromagnetic Harassment at Electromagnetic Sensitivity
Ang mga EVTs ay madaling maapektuhan ng external electromagnetic harassment sa electromagnetic na kapaligiran, tulad ng lightning strikes at transient overvoltages mula sa switch operations, na maaaring magdulot ng mga problema tulad ng pagtaas ng mga pagsukat ng error at unstable data; samantala, ang high-frequency harmonics at electromagnetic radiation na ginagawa ng mga EVTs mismo ay maaari ring makasira sa iba pang electrical equipment. Kaya, sa panahon ng disenyo ng mga EVTs, kailangan suriin ang mga isyu ng electromagnetic harassment at electromagnetic sensitivity, at gawin ang mga pamamaraan ng suppression at protection.
Ang performance test ng EMC ng mga EVTs ay isang mahalagang link upang masiguro ang kanilang estabilidad at accuracy sa aktwal na operasyon. Ito ay nakatuon sa anti-interference ability at inuuri ang evaluation standards sa Class A at Class B batay sa kalubhang ng resulta ng test:
2 Analisis ng Mga Performance Test ng Electromagnetic Compatibility ng mga Electronic Voltage Transformers
2.1 Nilalaman ng Test at Evaluation Standards
Class A: Ito ay nangangailangan na kapag ang mga EVTs ay pinagharasan ng electromagnetic, ang accuracy ng pagsukat ay mananatiling nasa limitasyon ng specification, at ang output voltage signal ay kakaiba sa totoong halaga nang hindi nakakaapekto sa monitoring at control ng sistema ng kuryente.
Class B: Ito ay pinapayagan ang pansamantalang pagbaba ng performance ng pagsukat (ang bahagi na hindi kasama ang proteksyon) ng mga EVTs, ngunit hindi ito dapat makaapekto sa pagpapatupad ng mga function ng proteksyon, at ang equipment ay hindi kailangang irestart; ang output voltage ay dapat kontrolin sa loob ng 500V upang maiwasan ang pag-interfere sa sistema ng kuryente.
2.2 Conducted Interference Tests
Ang conducted interference ay naglalakbay sa pamamagitan ng conductive paths tulad ng mga wire at metal pipes at ito ay isa sa mga pangunahing uri ng electromagnetic harassment na kinakaharap ng mga EVTs. Ito ay kasama ang dalawang uri ng test:
Electrical Fast Transient/Burst Test: Simula ng transient harassment (na may malawak na frequency spectrum) kapag ang inductive loads tulad ng relays at contactors ay diniskonekta. Ina-apply ang fast-transient burst sa EVT, sinusuri ang stability at accuracy ng output voltage signal, at in-evaluate ang anti-interference ability.
Surge (Impact) Immunity Test: Simula ng transient overvoltages/overcurrents dahil sa switch operations at lightning strikes (na may malaking enerhiya at maikling tagal). Ina-apply ang surge voltage ng tiyak na amplitude sa EVT upang suriin ang kakayahan ng equipment na tanggapin at performance stability.
2.3 Radiated Interference Tests
Ito ay kasama ang apat na uri ng test upang simula ang interferences sa iba't ibang electromagnetic na kapaligiran:
Power Frequency Magnetic Field Immunity Test: Ina-apply ang power frequency magnetic field ng tiyak na lakas sa EVT, sinusuri ang stability at accuracy ng output voltage signal, at in-evaluate ang anti-interference ability sa power frequency magnetic field environment.
Damped Oscillatory Magnetic Field Immunity Test: Simula ng damped oscillatory magnetic field (na may mabilis na attenuation at mataas na frequency) na nabubuo kapag ang disconnector sa high-voltage substation ay nag-switch ng bus. Ina-apply ang katugon na magnetic field sa EVT upang suriin ang stability ng performance ng pagsukat.
Pulse Magnetic Field Immunity Test: Simula ng pulse magnetic field (na may mabilis na rise at mataas na peak value) na nabubuo dahil sa lightning strikes sa metal components. Ina-apply ang pulse magnetic field sa EVT upang suriin kung ang insulation performance at accuracy ng pagsukat ng equipment ay naapektuhan.
Radio Frequency Radiated Electromagnetic Field Immunity Test: Simula ng parasitic radiation mula sa industrial electromagnetic sources, radio broadcasts/mobile communication base stations, atbp. Ina-apply ang radio frequency electromagnetic field ng tiyak na lakas sa EVT, sinusuri ang stability ng output signal, at in-evaluate ang anti-interference ability.
3 Mga Prinsipyo ng Disenyo para sa Electromagnetic Compatibility ng mga Electronic Voltage Transformers
3.1 Mga Prinsipyo ng Circuit Design
Floating Ground Design: Ginagamit ang floating ground technology upang insulate ang circuit signal lines mula sa chassis, block ang coupling ng interference currents sa chassis patungo sa signal circuit, bawasan ang noise, at mapabuti ang accuracy at stability ng signal.
Reasonable Wiring Layout: Ino-optimize ang layout ng power supplies, grounds, at signal lines. Binabawasan ang parallel distribution ng lines at minimizo ang coupling interference sa pagitan ng lines sa pamamagitan ng mga paraan tulad ng layered wiring at orthogonal wiring.
Filter Capacitor Design: Iniconfigure ang filter capacitors sa input end ng module power supply. Pinipili ang capacitors batay sa mga factor tulad ng capacitance value, voltage resistance, at frequency characteristics upang ifilter ang high-frequency noise at interference na idinidirekta ng power supply.
Low-level Logic Design: Binibigyan ng prayoridad ang low-level logic devices (tulad ng 3.3V level devices) upang iwasan ang hindi kinakailangang mataas na logic levels, bawasan ang power consumption ng circuit at ang pagbuo ng high-frequency interference.
Rise/Fall Time Control: Pinipili ang pinakamabagal na rise/fall time na pinapayagan ng function ng circuit upang supilin ang hindi kinakailangang high-frequency components, bawasan ang high-frequency noise sa circuit, at mapabuti ang stability at accuracy ng signal.
3.2 Mga Prinsipyo ng Internal Structure Design
Fully Enclosed Shielding Structure: Ang chassis shell ay gumagamit ng fully enclosed shielding design upang masiguro ang mahusay na contact at grounding ng bawat surface, epektibong block ang external electromagnetic field interference, at protektahan ang internal electronic circuits.
Minimization of Exposed Wiring: Inishorten ang haba ng exposed wiring sa chassis sa pamamagitan ng pag-o-optimize ng layout at pag-arrange ng mga component nang maayos upang bawasan ang electromagnetic radiation at coupling interference.
Group Bundling of Wires: Inibundle ang wires batay sa uri ng signal (separate digital signals at analog signals), at panatilihin ang tiyak na distansya upang bawasan ang mutual influence sa pagitan ng wires at mapabuti ang clarity at accuracy ng signal.
Conductive Adhesive Bonding: Ginagamit ang conductive adhesive para sa bonding sa interface ng chassis upang masiguro ang electrical connection at shielding effect, bawasan ang contact resistance, at mapabuti ang shielding efficiency.
4 Strategies para sa Pagpapabuti ng Performance ng Electromagnetic Compatibility ng mga Electronic Voltage Transformers
4.1 Anti-interference Design ng Power Ports
Install Power Filters: Pinipili ang suitable power filters batay sa rated power at working environment ng EVT, at ininstall sila malapit sa power inlet upang ifilter ang high-frequency noise at transient pulses at masiguro ang purity ng power.
Adopt Redundant Power Design: Iniconfigure ang multiple power modules. Kapag ang isang module ay naging sira, ang natitirang mga module ay mabilis na sumasalo sa power supply, nagpapabuti ng reliability ng power supply, anti-interference ability, at overall stability ng EVT.
Strengthen Shielding and Grounding of Power Lines: Ginagamit ang shielded cables upang balutin ang power lines upang bawasan ang electromagnetic radiation at coupling; masiguro ang mahusay na grounding ng lines, ilok sa lupa ang interference currents, at iwasan ang pagkasira ng EVT.
4.2 Electrostatic Discharge Protection ng Signal Ports
Install Transient Harassment Absorption Devices: Pinipili ang suitable transient voltage suppression diodes (TVS), varistors, at iba pang mga device. Ang mga device na ito ay mabilis na nagsasabsorb ng enerhiya sa panahon ng electrostatic discharge, kontrolin ang voltage sa ligtas na range, at protektahan ang internal electronic components.
Adopt Differential Signal Transmission Method: Hinahati ang signal sa positive at negative channels para sa differential transmission. Ginagamit ang signal difference sa pagitan ng mga channel upang i-extract ang effective information, resistin ang common-mode interference, mapabuti ang quality ng signal transmission, at bawasan ang interference ng electrostatic discharge.
4.3 Optimization ng Chassis Shielding Performance
Select High-Permeability Materials: Binibigyan ng prayoridad ang mga materyales na may mataas na magnetic permeability tulad ng iron plates upang gawin ang chassis, palakasin ang magnetic field shielding ability, absorb at disperse ang magnetic field energy, at bawasan ang interference sa loob ng EVT (ang relative magnetic permeability ng metals ay ipinapakita sa Table 1).
Optimize Chassis Structure Design: Ginagamit ang fully enclosed shielding structure upang masiguro ang mahusay na contact at grounding ng bawat surface ng chassis at palakasin ang shielding effect.
Strengthen Chassis Grounding Treatment: Masiguro ang reliable grounding connection sa pagitan ng chassis at lupa, ilok sa lupa ang interference currents, at mapabuti ang shielding efficiency.
5 Conclusion
Ang papel na ito ay naglalayong maghondol ng malalim na pag-aaral sa performance ng EMC ng mga EVTs, nagpopropona ng mga prinsipyo mula sa aspeto ng circuit design at internal structure design, at nagtatayo ng mga strategy tulad ng anti-interference design ng power ports, electrostatic protection ng signal ports, at optimization ng chassis shielding. Ang layunin nito ay upang mapabuti ang anti-interference ability at stability ng mga EVTs sa komplikadong electromagnetic na kapaligiran, masiguro ang accurate at reliable na pagsukat ng voltage signals sa mga sistema ng kuryente, at itayo ang matatag na pundasyon para sa ligtas at matatag na operasyon ng mga sistema ng kuryente.
