Kombinirano rješenje transformatora (CIT): Inženjerski dizajn i integracija perspektive

​1. Temel Rješenje Koncepta: Modularna Platforma s Dijeljenom Izolacijom​

• ​Dizajn:​​ Razviti jedinstvenu, modularnu platformu koja sadrži funkcije očitavanja struje i napona unutar jedne, optimizirane strukture.
• ​Izolacija:​​ Koristiti dijeljenu izolacijsku omotnicu. Inženjerirane su dvije opcije:
• ​SF6 Plin:​​ Dokazana visoka dielektrična čvrstoća i odlične svojstva gasnjenja luka za više razrede napona (npr., 72,5 kV i više). Dizajn uključuje praćenje gustoće plina i dokazanu tehnologiju zatvaranja.
• ​Kompozitni Omotač (Čvrsta Izolacija):​​ Ekološki održivo rješenje koristeći visokokvalitetne polimerne materijale s silikonskim šupljištima. Idealno za niže do srednje naponse ili gdje je propisan izbjegavanje SF6. Optimiziran za udaljenost prolaska i performanse pri zagađenju.
• ​Modularnost:​​ Dizajnirati interne komponente i sučelja kako bi omogućili:
• Skalabilnost na različite razrede napona (npr., putem prilagođavanja duljine izolatora).
• Prilagodbu specifičnim zahtjevima sučelja bocanja.
• Mogućnost budućih nadogradnji tehnologija senzora.

​2. Implementacija Integriranog Senzorskog Sustava​

• ​Mjerenje Struje:​​
• ​Senzor:​​ Visoko precizni, temperaturno kompenzirani Rogowski-jevi zavojnici. Odabrani zbog:
• ​Širok Dinamički Raspon:​​ Odlična linearnost od malih razlomaka nominalne struje do visokih struja greške (npr., >40 kA).
• ​Bez Nasitnosti:​​ Fundamentalno prednost nad željeznim jezgama CT-a, eliminira rizik nasitnosti tijekom grešaka.
• ​Lagan:​​ Značajno smanjuje mehanički stres na cijelu strukturu.
• ​Integracija:​​ Zavojnici strategijski postavljeni unutar izolacijske omotnice, koncentrično s primarnim vodnikom. Sigurno mehaničko montiranje otporno na vibracije.
• ​Mjerenje Napona:​​
• ​Senzor:​​ Visoko stabilni kapacitivni delitelji napona (CVD) kao standard. Resistivni delitelji (RVD) uzeti u obzir za specifične DC ili širokopojasne aplikacije koje zahtijevaju brzu prekidnu odgovornost.
• ​Integracija:​​ CVD senzorski elektrodi (nisko impedancijski) integrirani direktno u strukturu izolatora. Precizni elektrodi gradacije osiguravaju uniformnu distribuciju polja i toplinsku/polutujuću stabilnost. Kritično štitnje sprečava vanjsko polje interferencije.

​3. Napredno Modeliranje Elektromagnetskog Polja i Izolacija (Ključni Inženjerski Izazov)​​

• ​Modeliranje:​​ Obavezno, visokovezno 3D metoda konačnih elemenata (FEM) modeliranje cijele platforme:
• Točno karakterizira unutarnja elektromagnetska polja pod svim radnim uvjetima (sinusoidalni, prekidni, iskrivljeni valovi).
• Procjenjuje blizinskih efekata od vodnika, kućišta i susjednih faza.
• ​Smanjivanje Međusobne Staze:​​
• ​Fizička Separacija:​​ Optimalna geometrijska raspodjela senzorskih elemenata (zavojnici, CVD elektrodi) temeljena na rezultatima modeliranja. Maksimizirati udaljenost unutar ograničenja.
• ​Aktivno Štitnje:​​ Implementacija zemljanih elektrostatičkih štitova strategijski postavljenih između senzorskih elemenata temeljeno na podacima simulacije polja.
• ​Ohraňivački Prstenovi:​​ Koristiti provodne ohraňivačke prstenove oko izlaza Rogowski-jevih zavojnika kako bi se iscrpljivali strujni tokovi pomaknutosti.
• ​Precizna Izolacija Mjerenja:​​
• ​Posebni Signali Putanje:​​ Voditi signale od pojedinačnih senzora pomoću štitnih, zakrivljenih parova kablaje unutar kućišta odmah nakon hvatanja.
• ​Kompensirani Dizajn Strujnih Krugova:​​ Elektronički kondicionirani krugovi dizajnirani s tehnikama otkazivanja međusobne staze informirani FEM modelima.
• ​Validacija:​​ Rigorozno fabričko testiranje (uključujući testiranje ubacivanja harmonika) kako bi se karakterizirala i verificirala margina izolacije i nivoi međusobne staze (< 0,1% specificirano).

​4. Integrirana Digitalna Obrada i Standardizirana Sučelja​

• ​Obrada Signala na Ploči:​​
• Dedicirani, niskopotrosni ASIC-i ili mikrokontroleri visoke pouzdanosti direktno integrirani na platformu senzora ili susjedni zapečaćeni modul.
• Funkcije uključuju: integrator Rogowski-jevih zavojnika, skaliranje, ADC pretvorbu, izračun harmonika (ako je primjenjivo), linearizaciju, temperaturnu kompenzaciju i označavanje vremena.
• ​Standardizirani Digitalni Izlaz:​​
• ​Ugrađena Sučelja:​​ Uključiti IEC 61869 kompatibilnu digitalnu izlaznu opremu direktno unutar CIT jedinice.
• ​Protokoli:​​ Standardizirana podrška za:
• ​IEC 61850-9-2:​​ Stream vrijednosti uzorka (SV) preko Ethernet (obično multicast).
• ​IEC 61850-9-3LE:​​ Lightning Edition SV profil za garantiranu determinističku nisku latenciju.
• ​Dodatne Opcije:​​ Provizija za naslijeđene izlaze (analog, IEC 60044-8 FT3) gdje je potrebno putem opcionalnih modula.
• ​Kvaliteta Podataka:​​ Integrirana funkcija Merging Unit (MU) koja zadovoljava relevantne IEC 61869 standarde točnosti (TPE/TPM klasa) i vremena (PLL sinkronizacija).

​5. Inženjerski Dizajn i Integracijski Razmatranja​

• ​Upravljanje Toplinom:​​ Modeli uključuju analizu toplinskog performansa. Potrošnja snage od elektronike aktivno upravljana korištenjem niskopotrosnih komponenti, potencijalno lokaliziranim toplinskim taložnicima i optimiziranim putanjama konvekcije unutar izolatora.
• ​Robustnost EMC/EMI:​​ Konformna preljevlja, štitna kućišta, feriti i optimizirane strategije zemljanja primijenjene na interne elektronike. Zaštita od strujnih talasa u skladu s relevantnim standardima (IEC 61000-4-5).
• ​Mehanička Cjelovitost:​​ Strukturalna analiza provedena za seizmičke opterećenja, vetar, ledenje i dinamičke sile tijekom grešaka. Optimizirana upotreba materijala (kompozit/porcelan/SF6) doprinosi nižoj seizmičkoj masi.
• ​Fabrička Kalibracija i Testiranje:​​ Kompleksna kalibracija u usporedbi s referentnim standardima (optički/VTBI metode). Uključuje verifikaciju učinkovitosti EM izolacije, točnosti vremena, u skladu sa standardima i punosnog dielektričkog testiranja.
• ​Ciklus Života i Servisnost:​​ Dizajniran za minimalnu održavaju (posebno SF6 ili čvrsta izolacija). Modularne elektronike potencijalno dostupne/testirane bez velikog demontaža. Putove za odlaganje na kraju života razmotreni (oporavak/recikliranje SF6).

​Prednosti Realizirane kroz ovaj Dizajn i Integracijski Pristup:​​

• ​Smanjenje Staze:​​ Do 40-50% štednje prostora u usporedbi s odvojenim CT/VT-ima - ključno za nadogradnje i kompaktni GIS/AIS dizajn.
• ​Poboljšana Točnost i Sigurnost:​​ Eliminira tradicionalne rizike nasitnosti CT-a, poboljšava prekidnu odgovornost (Rogowski/CVD), smanjuje vanjske veze/rizike.
• ​Prostorna Instalacija:​​ Montiranje i komisioniranje jedne jedinice značajno smanjuje radnu snagu i složenost kabliranja na terenu.
• ​Niži Troškovi Ciklusa Života:​​ Smanjeni troškovi instalacije, kabliranja, građevinskih radova, održavanja.
• ​Spremni za Digitalnu Postaju:​​ Direktni IEC 61850-9-2/3LE izlaz omogućuje bezprekidnu integraciju u moderne sustave zaštitne, kontrolne i nadzorne (SAS).
• ​Budućnost-Orijentirana Platforma:​​ Modularni dizajn prilagođava se evoluirajućim tehnologijama senzora i komunikacijskim standardima.
• ​Smanjen Utjecaj na Okoliš (Opcija Čvrste Izolacije):​​ Eliminira korištenje SF6 i povezane rizike.