Gekombineerde Instrumenttransformator (CIT) Oplossing: Ingenieursontwerp & Integrasiaperspektief

1. Kernoplossing Konsep: Modulêre Platform met Gedeelde Isolering

Ontwerp: Ontwikkel 'n eenheids, modulêre platform wat beide stroom- en spanningsensorfunksies in 'n enkele, geoptimeerde struktuur huisves.
Isolering: Gebruik 'n gedeelde isolerende omhulling. Twee opsies is ontwerp:

SF6 Gas: Bewysde hoë-dielektriese sterkte en uitstekende boogblussendeeigenskappe vir hoër spanningsklasse (bv. 72.5 kV en meer). Ontwerp sluit gasdigtheidemonitoring en bewysde sigtingstegnologie in.
Komposite Huis (Soliede Isolering): Omgewingsduidelike oplossing deur gebruik te maak van hoëgraadse polimermateriaal met silikonafskilpe. Ideaal vir laer tot mediumspannings of waar SF6-vermyding voorgeskryf word. Geoptimeer vir kruipafstand en besoedelingprestasie.

Modulariteit: Ontwerp interne komponente en koppelvlakke om die volgende toelaatbaar te maak:

Skaalbaarheid oor verskillende spanningsklasse (bv. deur insulatorlengteaanpassing).
Aanpassing aan spesifieke bushing-koppelvlakevereistes.
Moglikheid vir toekomstige sensor-tegnologie-opgraderings.

2. Geïntegreerde Sensor tegnologie Implementering

Brede Dinamiese Bereik: Uitstekende lineariteit van klein fraksies van nominale stroom tot hoë foutstromme (bv. >40 kA).
Geen Verzadiging: Fundamentele voordeel oor yskern CT's, wat verhoed dat daar verzadiging tydens foute optree.
Liggaar: Vermindering van meganiese spanning op die algehele struktuur.

Integrering: Spoels strategies binne die insulatoromhulling geplaas, kontrisentrie met die primêre geleier. Vast meganiese montasie bestand teen vibrasie.

Sensor: Hoëstabiliteit kapasitiewe spanningdelers (CVDs) as standaard. Resistiewe delers (RVDs) oorweeg vir spesifieke DC of wyd-bandbreedte-toepassings wat snelle transiënte reaksie vereis.
Integrering: CVD-sensor-elektrodes (laag impedansie) direk in die insulatorstruktuur geïntegreer. Presisie-graderingselektrodes verseker uniforme veldverdeling en termiese/besoedelingstabiliteit. Kritiese skerming verhoed eksterne veldinterferensie.

3. Geavanceerde Elektromagnetiese Veldmodellering & Isolering (Kritiese Ingenieursprobleem)

Modellering: Verpligte, hoëgetroue 3D Eindige Element Metode (FEM) modellering van die hele platform:

Presies karakteriseer interne elektromagnetiese velde onder alle bedryfsomstandighede (sinusvormig, transiënt, vervormde golfvorme).
Evalueer naastliggende effekte van geleiers, behuising, en aangrensende fases.

Fisiese Skenking: Optimaal geometriese rangskikking van sensor elemente (spoels, CVD-elektrodes) gebaseer op modelleringsresultate. Maksimaliseer afstand binne beperkings.
Aktiewe Skerming: Implementering van geaarde elektrostatische skerms strategies geplaas tussen sensorelemente gebaseer op veldsimulasiedata.
Wag Rings: Gebruik van geleiende wag rings rondom Rogowski-spoeluitsette om verplaasingsstromme af te lei.

Gewyde Signaalpad: Ruiting van signale van individuele sensore deur middel van geskermde, gekringelde paarkabels binne die behuising onmiddellik na vasvang.
Kompenseerde Skemaontwerp: Elektroniese kondisioneringskringe ontwerp met kruispraat-annuleringsmetodes geïnformeerd deur FEM-modelle.
Validering: Streng fabriekstoetsing (insluitend harmoniese inspuisietoetse) om isolasiemarges en kruispraatvlakke (< 0.1% gespesifiseer) te karakteriseer en verifieer.

4. Geïntegreerde Digitale Verwerking & Gestandaardiseerde Koppelvlakke

Gewyde, laag-energie ASICs of hoëbetroubare mikrobestuurders direk geïntegreer op die sensorplatform of aangrensende gesigde module.
Funksies sluit in: Rogowski-spoelintegrasie, skaaling, ADC-omsetting, harmoniese berekening (indien van toepassing), linearisering, temperatuur-kompensasie, en tydstempeling.

Ingeboude Koppelvlakke: Inkorporeer IEC 61869-volgkompliërende digitale uitsetkringe direk binne die CIT-eenheid.
Protokolle: Gestandaardiseerde ondersteuning vir:

IEC 61850-9-2: Steekproefwaardes (SV) stroom oor Ethernet (tipies multicast).
IEC 61850-9-3LE: Lightning Edition SV-profiel vir geguarandeer lae-latensie determinisme.

Ander Opsies: Voorziene vir erfenis-uitsette (analoog, IEC 60044-8 FT3) waar nodig via opsionele modules.

Data Kwaliteit: Geïntegreerde Versmeltings Eenheid (MU) funksionaliteit wat relevante IEC 61869-akkuraatheid (TPE/TPM klasse) en tydsynkronisasie (PLL-synchronisering) standaarde bevredig.

5. Ingenieursontwerp & Integreringsoorwegings

Termiese Bestuur: Modelle sluit termiese prestasieanalise in. Kragverspilling van elektronika aktief bestuur deur gebruik te maak van laag-energiekomponente, potensiële plaaslike hitteinktakers, en geoptimeerde konveksielinies binne die insulator.
EMC/EMI Robustheid: Konformele bekleding, geskermde behuisinge, ferrites, en geoptimeerde grondstrategieë toegepas op interne elektronika. Stootbeskerming in ooreenstemming met relevante standaarde (IEC 61000-4-5).
Meganiese Integriteit: Strukturele analise uitgevoer vir seismiese laste, windlaste, yslaste, en dinamiese kragte tydens foute. Geoptimeerde gebruik van materiaal (komposit/porselein/SF6) dra by tot laer seismiese massa.
Fabriek Kalibrering & Toetsing: Algehele kalibrering teen verwysingsstandaarde (optiese/VTBI-metodes). Sluit in verifikasie van EM-isolasie doeltreffendheid, tydsakkuraatheid, protokolvolgkomplians, en volkrag diëlektriese toetsing.
Levensiklus & Bedienbaarheid: Ontwerp vir minimale instandhouding (spesifiek SF6 of soliede isolering). Modulaire elektronika potensieel toeganklik/toetsbaar sonder groot ontmanteling. Einde-lewen-verwerking padwyse oorweeg (SF6-herwinning/herwinning).

Voordelige Realiseer deur hierdie Ontwerp & Integreringbenadering:

Voetspoor Reduktering: Tot 40-50% ruimtesparings vs. aparte CTs/VTs – krities vir opknappings en kompak GIS/AIS-ontwerpe.
Verhoogde Akkuraatheid & Veiligheid: Elimineer tradisionele CT-verzadigingsrisiko's, verbeter transiëntereaksie (Rogowski/CVD), verminder eksterne verbindinge/risiko's.
Vereenvoudigde Installasie: Enkele eenheid montasie en kommissieering verminder betekenisvol veldarbeid en kabelkompleksiteit.
Lae Levensikluskoste: Verminderde installasie, kabel, burgerlike werk, instandhouding overhead.
Digitaal Substasie Bereidheid: Direkte IEC 61850-9-2/3LE-uitset maak naadlose integrasie in moderne beskerming, beheer, en moniteringstelsels (SAS) moontlik.
Toekomstbestendige Platform: Modulêre ontwerp akkommodeer evoluerende sensor-tegnologie en kommunikasie-standaarde.
Vermindering van Omgewingsimpak (Soliede Isolering Opsie): Elimineer SF6-gebruik en geassosieerde risiko's.