Összetett mérőátalakító (CIT) megoldás: Mérnöki tervezés és integráció szempontjából

1. Alapmegoldás fogalma: Moduláris platform közös izolációval

Tervezés: Egyesített, moduláris platform kifejlesztése, amely egyetlen optimalizált szerkezetben tárolja a feszültség- és áramerősség-mérő funkciókat.
Izoláció: Közös izoláló burkolat használata. Két opció tervezésre került:

SF6 gáz: Bizonyított magas dielektrikus ereje és kiváló ívkioltó tulajdonságai magasabb feszültségi osztályoknál (pl. 72,5 kV és felette). A tervezés gáz sűrűség monitorozást és bizonyított szellőzési technológiát tartalmaz.
Kompozit burkolat (szilárd izoláció): Környezetbarát megoldás, amely magasminőségű polimereket használ silikonos hártyákkal. Ideális alacsonyabb és közepes feszültségeknél, vagy ahol az SF6 elkerülése előírás. Optimalizálva a csúszású távolság és a szennyezés teljesítményére.

Modularitás: Belső komponensek és interfészek tervezése, hogy lehetővé tegyen:

Méretezhetőséget különböző feszültségi osztályokon (pl. izolátor hosszának beállítása).
Pecset interfész követelményekhez való alkalmazkodást.
Jövőbeli szenzortechnológiai frissítések lehetőségét.

2. Integrált érzékelőtechnológia implementálása

Szenzor: Magas pontosságú, hőmérséklet-kompenzált Rogowski ciklusok. Kiválasztva a következőkre:

Széles dinamikus tartomány: Kiváló linearitás a nominális áramerősség kis törtekétől nagy hibáig (pl. >40 kA).
Nincs telítés: Alapvető előny a vasmagú CT-khoz képest, ami kiküszöböli a telítés kockázatát hibák során.
Könnyű: Jelentősen csökkenti a mechanikai stresszt az egész szerkezeten.

Integráció: A ciklusok stratégiai helyen vannak elhelyezve a burkolat belsejében, koncentrikusan a fő vezetéssel. Erős mechanikai rögzítés rezgések ellen.

Szenzor: Magas stabilitású kapacitív feszültségosztók (CVD) mint alapértelmezett. Ellentétes osztók (RVD) specifikus DC vagy széles sávszélességű alkalmazásokra, amelyek gyors tranzient választ igényelnek.
Integráció: A CVD érzékelőelektrodák (alacsony impedanciájú) közvetlenül integrálva a burkolat szerkezetébe. Pontos gradációs elektrodák garantálják az egyenletes mezőeloszlást és a hő- és szennyezésmegfelelő stabilitást. Kritikus fénykivetés megakadályozza a külső mezők zavarait.

3. Fejlett elektromágneses mező modellezés és izoláció (kritikus mérnöki kihívás)

Modellezés: Szükséges, magas minőségű 3D Véges Elem Módszer (FEM) modellezés az egész platformra:

Pontosan jellemzi a belső elektromágneses mezőket minden működési feltétel mellett (sinuszoid, tranzien, torzított hullámformák).
Bizonyítja a vezetékek, a burkolat és a szomszédos fázisok közeli hatásait.

Fizikai szeparáció: Az érzékelőelemek (ciklusok, CVD elektrodák) optimális geometriai elrendezése a modellezési eredmények alapján. Maximalizálja a távolságot a korlátok között.
Aktív fénykivetés: Földezett elektrostatisztikus fénykivetések kifejlesztése a szenzorelemek között a mező szimulációs adatok alapján.
Védő gyűrűk: Vezető védő gyűrűk használata a Rogowski ciklus kimenetei körül a töltési áramok lecsökkentésére.

Dedikált jelútak: A különféle szenzorok jelének útvonalválasztása védelemmel ellátott, forgácsolt párcablaggal a burkolatban azonnal a rögzítés után.
Kiegyensúlyozott áramkörtervezés: Elektronikus kondicionáló áramkörök kifejlesztése crosstalk megszüntetési technikákkal, amelyek információkat nyernek a FEM modellekből.
Érvényesítés: Rendszeres gyári tesztelés (harmonikus injekció teszt is) az izolációs margók és crosstalk szintek jellemzésére és ellenőrzésére (< 0,1% előírás).

4. Integrált digitális feldolgozás és standardizált interfészek

Dedikált, alacsony energiájú ASIC-ek vagy magas megbízhatóságú mikrokontroller-ek közvetlen integrálása a szenzor platformra vagy a szomszédos szellőzött modulra.
Funkciók: Rogowski ciklus integráló, skálázás, ADC konverzió, harmonikus számítás (ha alkalmazandó), linearizáció, hőmérséklet-kompenzáció és időbélyegzés.

Beágyazott interfészek: IEC 61869-kompatibilis digitális kimeneti áramkörök közvetlen beépítése a CIT egységbe.
Protokollok: Standardizált támogatás:

IEC 61850-9-2: Mintavételezett értékek (SV) adatfolyama Etherneten keresztül (általában multicast).
IEC 61850-9-3LE: Villám kiadás SV profilja garantált alacsony késleltetésű determinizmusért.

További opciók: Örökölt kimenetek (analog, IEC 60044-8 FT3) támogatása, ahol szükséges, opcionális modulokkal.

Adatminőség: Integrált Merging Unit (MU) funkció, amely megfelel a releváns IEC 61869 pontossági (TPE/TPM osztály) és időzítési (PLL szinkronizáció) szabványoknak.

5. Mérnöki tervezés és integráció szempontjai

Hővezetés kezelése: A modellek hőteljesítmény elemzést tartalmaznak. Az elektronika által termelt hő aktiv módon kezelve alacsony energiájú komponensek, potenciális helyi hőtárak és optimalizált konvekció utak segítségével a burkolatban.
EMC/EMI ellenállás: Konformális bevonat, vízhangolt burkolat, ferritok és optimalizált földelési stratégiák alkalmazva a belső elektronikában. Tükrözési védelem a releváns szabványok (IEC 61000-4-5) szerint.
Mechanikai integritás: Szerkezeti elemzés síkbeli terhelések, szélfeszültség, jégterhelés és dinamikus erők esetén hibák során. Az anyagok (kompozit/porcelán/SF6) optimalizált használata hozzájárul a seismikus tömeg csökkentéséhez.
Gyári kalibrálás és tesztelés: Teljes körű kalibrálás referencia szabványokkal (optikai/VTBI módszerek). Beleértve az EM izoláció hatékonyságának, időzítési pontosság, protokoll megfelelőség, és teljes teljesítményű dielektrikus tesztelés ellenőrzését.
Életciklus és szervizelhetőség: Minimális karbantartásra tervezve (különösen SF6 vagy szilárd izoláció). Moduláris elektronika potenciálisan elérhető/teszthető nagyobb diszasszembli nélkül. Életciklus végéni elhelyezési útvonalak figyelembevétele (SF6 visszaszerzés/újrafeldolgozás).

Ez a tervezési és integrációs megközelítés a következő előnyöket nyújtja:

Lefoglalt hely csökkentése: Akár 40-50%-os helytakarékosítás különálló CT/VT-khoz képest - kulcsfontosságú a modernizálásokhoz és kompakt GIS/AIS tervezéshez.
Növekedett pontosság és biztonság: Kiküszöböli a hagyományos CT telítési kockázatokat, javítja a tranzient választ (Rogowski/CVD), csökkenti a külső kapcsolatokat/riskokat.
Egyszerűbb telepítés: Egyetlen egység rögzítése és üzembe helyezése jelentősen csökkenti a mezőben végzett munka és a kábelszerkezet összetettségét.
Alacsonyabb életciklus költségek: Csökkentett telepítés, kábelszerkezet, építőművészeti munka, karbantartási költségek.
Digitális alváz készültsége: Direkt IEC 61850-9-2/3LE kimenet lehetővé teszi a modern védelmi, irányítási és monitorozási rendszerekbe (SAS) széles körű integrálását.
Jövőképes platform: A moduláris tervezés alkalmazkodik a fejlődő szenzortechnológiákhoz és kommunikációs szabványokhoz.
Csökkentett környezeti hatás (szilárd izoláció opciója): Kiküszöböli az SF6 használatát és a vele járó kockázatokat.