Solución de Transformador Combinado (CIT): Perspectiva de Diseño e Integración de Ingeniería

1. Concepto Central da Solución: Plataforma Modular con Aislamento Compartido

Deseño: Desenvolver unha plataforma unificada e modular que acoxa as funcións de detección de corrente e voltaxe nunha estrutura única e optimizada.
Aislamento: Utilizar un sobre aislante compartido. Están deseñadas dúas opcións:

Gás SF6: Proba a súa alta resistencia dieléctrica e excelentes propiedades de apagado de arcos para clases de voltaxe máis altas (por exemplo, 72.5 kV e superior). O deseño incorpora monitorización da densidade do gas e tecnoloxía de estanqueidade probada.
Cuberta Compuesta (Aislamento Sólido): Solución ambientalmente sustentable que utiliza materiais poliméricos de alta calidade con salientes de silicón. Ideal para voltaxes baixos a medios ou onde se exixe evitar o SF6. Optimizado para distancia de rastreo e rendemento contra a contaminación.

Escalabilidade en diferentes clases de voltaxe (por exemplo, mediante axuste da lonxitude do aislante).
Adaptación a requisitos específicos de interface de bocas.
Potencial para futuras actualizacións de tecnoloxía de sensores.

2. Implementación da Tecnoloxía Integrada de Detección

Sensor: Bobinas de Rogowski de alta precisión, compensadas de temperatura. Escollidas por:

Amplio Rango Dinámico: Excelente linearidade desde pequenas fraccións da corrente nominal ata altas correntes de fallo (por exemplo, >40 kA).
Sen Saturación: Ventaxa fundamental sobre CTs de núcleo de ferro, eliminando o risco de saturación durante faltas.
Liviana: Reduce significativamente o estrés mecánico na estrutura global.

Integración: Bobinas colocadas estratexicamente dentro do sobre aislante, concéntricas co conductor primario. Montaxe mecánico seguro resistente á vibración.

Sensor: Divisores de voltaxe capacitivos (CVD) de alta estabilidade como estándar. Considerados divisores de voltaxe resistentivos (RVD) para aplicacións DC específicas ou de ancho de banda que requiren resposta rápida a transitorios.
Integración: Electrodes de detección CVD (baixa impedancia) integrados directamente na estrutura do aislante. Electrodes de gradación de precisión aseguran unha distribución uniforme do campo e estabilidade térmica/polutante. Blindaxe crítico prevén a interferencia de campos externos.

3. Modelado Avanzado de Campos Electromagnéticos e Aislamento (Desafío de Enxeñaría Crítico)

Modelado: Modelo 3D de Elementos Finitos (FEM) de alta fidelidade obrigatorio para toda a plataforma:

Caracteriza con precisión os campos electromagnéticos internos en todas as condicións operativas (sinusoidais, transitorias, formas de onda distorsionadas).
Avalía os efectos de proximidade dos conductores, carcasa e fases adxacentes.

Separación Física: Arreglo xeométrico óptimo dos elementos de detección (bobinas, electrodes CVD) baseado nos resultados do modelo. Maximiza a distancia dentro das restricións.
Blindaxe Activo: Implementación de escudos electrostáticos aterrados colocados estratexicamente entre os elementos de sensor baseados nos datos de simulación de campo.
Anéis de Guarda: Utiliza anéis de guarda condutores arredor das saídas das bobinas de Rogowski para drenar correntes de desprazamento.

Rutas de Sinal Dedicadas: Enrutamento de sinais desde sensores individuais usando cabos trenzados blindados dentro da carcasa inmediatamente após a captura.
Deseño de Circuitos Compensados: Circuitos electrónicos de condicionamento deseñados con técnicas de cancelación de crosstalk informadas polos modelos FEM.
Validación: Pruebas de fabrica rigorosas (incluíndo pruebas de inxestión harmónica) para caracterizar e verificar os márgenes de aislamento e niveis de crosstalk (< 0.1% especificados).

4. Procesado Digital Integrado e Interfaces Estandarizadas

ASICs de baixo consumo dedicados ou microcontroladores de alta fiabilidade integrados directamente na plataforma de sensor ou módulo selado adxacente.
Funcións inclúen: integrador de bobina de Rogowski, escalado, conversión ADC, cálculo de armónicos (se aplicable), linearización, compensación de temperatura e marca de tempo.

Interfaces Incorporadas: Incorporar circuitaria de saída digital conforme a IEC 61869 directamente dentro da unidade CIT.
Protocolos: Soporte estandarizado para:

IEC 61850-9-2: Fluxo de Valores Muestreados (SV) sobre Ethernet (típicamente multicast).
IEC 61850-9-3LE: Perfil SV Lightning Edition para determinismo de baixa latencia garantizado.

Opcións Adicionais: Previsión para salidas heredadas (análogas, IEC 60044-8 FT3) onde sexa necesario mediante módulos opcionais.

Calidade de Datos: Funcionalidade de Unidade de Fusión (MU) integrada que cumple coas normas de precisión (clase TPE/TPM) e sincronización (PLL) relevantes da IEC 61869.

5. Consideracións de Deseño e Integración Enxeñeira

Xestión Térmica: Os modelos inclúen análise de rendemento térmico. A dissipación de potencia desde a electrónica é xestionada activamente usando compoñentes de baixo consumo, posibles radiadores de calor localizados e camiños de convección optimizados dentro do aislante.
Robustez EMC/EMI: Aplican recubrimento conformal, carcasas blindadas, ferritas e estratexias de aterramento optimizadas á electrónica interna. Protección contra sobretensiones conforme coas normas relevantes (IEC 61000-4-5).
Integridade Mecánica: Realízase análise estrutural para cargas sísmicas, carga de vento, carga de xeo e forzas dinámicas durante faltas. O uso optimizado de materiais (compósito/porcelana/SF6) contribúe a unha menor masa sísmica.
Calibración e Probas de Fabrica: Calibración comprehensiva contra estándares de referencia (métodos ópticos/VTBI). Inclúe verificación da eficacia do aislamento EM, precisión de sincronización, conformidade de protocolos e probas de aislamento a plena potencia.
Ciclo de Vida e Servizabilidade: Diseñado para manutención mínima (especialmente SF6 ou aislamento sólido). Electrónica modular potencialmente accesible/testeable sen desmontaxe importante. Considéranse vías de disposición final (recuperación/reciclaxe de SF6).

Beneficios Realizados a Través deste Enfoque de Deseño e Integración:

Reducción de Huella: Ata un 40-50% de aforro de espazo en comparación con CTs/VTs separados - crucial para retrofit e diseños compactos GIS/AIS.
Precisión e Seguridade Melhoradas: Elimina os riscos de saturación de CTs tradicionais, mellora a resposta transitoria (Rogowski/CVD), reduce as conexións externas/riscos.
Instalación Simplificada: O montaxe e comisión dunha unidade única reducen significativamente o traballo de campo e a complexidade de cableado.
Costos de Ciclo de Vida Menores: Redución de instalación, cableado, obra civil, manutención.
Preparación para Subestación Digital: A saída directa IEC 61850-9-2/3LE permite a integración sinxela en sistemas modernos de protección, control e monitorización (SAS).
Plataforma Futuro-Prova: O deseño modular acomoda tecnoloxías de sensores e estándares de comunicación evolutivos.
Menor Impacto Ambiental (Opción de Aislamento Sólido): Elimina o uso de SF6 e os riscos asociados.