Комбинирано решение за трансформатори (CIT): Инженерен дизайн и интеграция

​1. Основна концепция на решението: Модулна платформа с обща изолация​

• ​Дизайн:​​ Разработване на единна, модулна платформа, която съдържа както функции за измерване на тока, така и напрежението в една оптимизирана структура.
• ​Изолация:​​ Използване на обща изолационна обвивка. Две варианта са инженерно проектирани:
• ​Газ SF6:​​ Доказана високодиелектрична устойчивост и отлични свойства за гасене на дуга за по-високи класове напрежение (например 72.5 кВ и по-високо). Дизайнът включва мониторинг на плътността на газа и доказана технология за запечатване.
• ​Композитна обвивка (твърда изолация):​​ Екологично устойчиво решение, използващо висококачествени полимерни материали с силиконови ръбести части. Идеално за по-ниски до средни напрежения или там, където е задължително избягването на SF6. Оптимизирано за дължина на пълзящо разстояние и устойчивост към замърсяване.
• ​Модуларност:​​ Проектиране на вътрешните компоненти и интерфейси, за да позволят:
• Масштабируемост в различни класове напрежение (например чрез регулиране на дължината на изолатора).
• Адаптация към специфични изисквания за интерфейс на бушинга.
• Възможност за бъдещи апгрейди на сензорна технология.

​2. Интегрирана реализация на сензора​

• ​Измерване на тока:​​
• ​Сензор:​​ Високоточни, температурно компенсирани катушки Роговски. Избрани за:
• ​Широк динамичен диапазон:​​ Отлична линейност от малки фракции на номиналния ток до високи аварийни токове (например >40 кА).
• ​Без насыщаване:​​ Фундаментално предимство пред железни ядра, които елиминира риска от насыщаване при аварии.
• ​Лек:​​ Значително намалява механичното напрежение в цялата структура.
• ​Интеграция:​​ Катушките са стратегически разположени в изолационната обвивка, концентрично с главния проводник. Сигурно механично закрепяване, устойчиво към вибрации.
• ​Измерване на напрежението:​​
• ​Сензор:​​ Високостабилни емпирични делители на напрежението (CVDs) като стандарт. Резистивни делители (RVDs) се разглеждат за специфични DC или широкополосни приложения, изискващи бърз преходен отговор.
• ​Интеграция:​​ Електродите за CVD (низко импеданс) са интегрирани директно в структурата на изолатора. Точни градационни електроди осигуряват равномерно разпределение на полето и термална/замърсяваща стабилност. Критично екраниране предотвратява външно полево въздействие.

​3. Продвинуто моделиране на електромагнитното поле и изолация (критичен инженерен предизвикателство)​​

• ​Моделиране:​​ Обязателно, високоверижностно 3D метод на крайните елементи (FEM) моделиране на цялата платформа:
• Точно характеризира вътрешните електромагнитни полета при всички условия на работа (синусоидни, преходни, деформирани форми на вълните).
• Оценява близостта на проводниците, обвивката и съседните фази.
• ​Минимизиране на крос-ток:​​
• ​Физическо разделение:​​ Оптимално геометрично разположение на сензорните елементи (катушки, CVD електроди) на базата на резултатите от моделирането. Максимизира разстоянието в рамките на ограниченията.
• ​Активно екраниране:​​ Приложение на заземени електростатични щитове, стратегически разположени между сензорните елементи на базата на данните от моделирането на полето.
• ​Защитни пръстени:​​ Използване на проводими защитни пръстени около изходите на катушките Роговски, за да изпразнят токовете на разместване.
• ​Точна измервателна изолация:​​
• ​Специализирани пътеки за сигнали:​​ Провеждане на сигнали от отделните сензори, използвайки екранирани, сплетени двойки кабели в обвивката веднага след захващане.
• ​Компенсиран дизайнерски проект:​​ Електронни усилвателни контури, проектирани с техники за отменяне на крос-ток, информирани от модели FEM.
• ​Валидация:​​ Строго заводско тестуване (включително тестове за вкарване на хармоники), за да карактеризира и провери границите на изолацията и нивата на крос-ток (< 0.1% определено).

​4. Интегрирана цифрова обработка и стандартизирани интерфейси​

• ​На борд обработка на сигнали:​​
• Специализирани, нисковъзходни ASIC или високонадеждни микроконтролери, директно интегрирани в сензорната платформа или съседен герметичен модул.
• Функции включват: интегратор на катушките Роговски, мащабиране, ADC преобразуване, изчисление на хармоники (ако е приложимо), линеаризация, температурна компенсация и маркиране с време.
• ​Стандартизиран цифров изход:​​
• ​Вградени интерфейси:​​ Инкорпориране на съответстващи на IEC 61869 цифрови изходни контури директно в единицата CIT.
• ​Протоколи:​​ Стандартизирана поддръжка за:
• ​IEC 61850-9-2:​​ Струя на проби (SV) чрез Ethernet (обикновено мултикаст).
• ​IEC 61850-9-3LE:​​ Профил SV Lightning Edition за гарантирана ниска латентност и детерминизъм.
• ​Допълнителни опции:​​ Предвиждане за наследствени изходи (аналогови, IEC 60044-8 FT3), когато е необходимо чрез опционални модули.
• ​Качество на данните:​​ Интегрирана функционалност на устройство за обединяване (MU), съответстваща на релевантните стандарти за точност (TPE/TPM клас) и синхронизация (PLL синхронизация) на IEC 61869.

​5. Инженерни проекти и интеграционни разглеждания​

• ​Термално управление:​​ Моделите включват анализ на термалното изпълнение. Дисипацията на мощността от електрониката е активно управляема чрез използване на нисковъзходни компоненти, потенциални локализирани радиатори и оптимизирани пътища за конвекция в изолатора.
• ​ЕМС/ЕМИ устойчивост:​​ Конформно покритие, екранирани обвивки, ферити и оптимизирани стратегии за заземяване, приложени към вътрешната електроника. Защита от надпрега, съответстваща на релевантните стандарти (IEC 61000-4-5).
• ​Механична целост:​​ Изпълняване на структурен анализ за сейсмични товари, вятър, лед и динамични сили при аварии. Оптимизирано използване на материали (композит/порцелан/SF6) допринася за по-ниска сейсмична маса.
• ​Заводска калибрация и тестуване:​​ Комплексна калибрация спрямо референтни стандарти (оптичен/VTBI методи). Включва верификация на ефективността на ЕМ изолация, точност на синхронизация, съответствие на протоколи и пълномощно диелектрично тестуване.
• ​Цикъл на живот и обслужваемост:​​ Проектиран за минимално поддръжка (особено SF6 или твърда изолация). Модулна електроника, потенциално достъпна/тестируема без основно демонтиране. Пътища за отстраниване в края на живота са разгледани (възстановяване/рециклиране на SF6).

​Придобити предимства чрез този подход към дизайн и интеграция:​​

• ​Намалена площ:​​ До 40-50% спестени пространства в сравнение с отделни CTs/VTs – критично важно за реконструкции и компактни GIS/AIS дизайни.
• ​Подобрена точност и безопасност:​​ Елиминира рисковете от насыщаване на традиционните CT, подобрява преходния отговор (Роговски/CVD), намалява външни връзки/рискове.
• ​Улеснена инсталация:​​ Монтиране и пускане на една единствена единица значително намалява трудовите усилия и сложността на кабелите на полето.
• ​По-ниски разходи през цикъла на живот:​​ Намалени разходи за инсталация, кабели, гражданско строителство, поддръжка.
• ​Подготовка за цифрова подстанция:​​ Директен изход IEC 61850-9-2/3LE позволява беспрепятствена интеграция в съвременни системи за защита, контрол и наблюдение (SAS).
• ​Бъдещоустойчива платформа:​​ Модулният дизайн съобразува с развиващите се сензорни технологии и комуникационни стандарти.
• ​Намалено екологично въздействие (опция за твърда изолация):​​ Елиминира използването на SF6 и свързаните рискове.