Solusi Combined Instrument Transformer (CIT): Perspektif Desain Teknik & Integrasi

​1. Konsep Solusi Inti: Platform Moduler dengan Insulasi Bersama​

• ​Desain:​​ Mengembangkan platform moduler yang terpadu untuk menampung fungsi penginderaan arus dan tegangan dalam satu struktur yang dioptimalkan.
• ​Insulasi:​​ Menggunakan amplop insulasi bersama. Dua opsi dihasilkan:
• ​Gas SF6:​​ Memiliki kekuatan dielektrik tinggi dan sifat pemadam busur yang unggul untuk kelas tegangan lebih tinggi (misalnya, 72,5 kV dan di atasnya). Desain mencakup pemantauan kepadatan gas dan teknologi penyegelan yang terbukti.
• ​Housing Komposit (Insulasi Padat):​​ Solusi berkelanjutan secara lingkungan menggunakan bahan polimer berkualitas tinggi dengan selubung silikon. Ideal untuk tegangan rendah hingga menengah atau di mana penghindaran SF6 diperlukan. Dioptimalkan untuk jarak merayap dan kinerja polusi.
• ​Modularitas:​​ Merancang komponen internal dan antarmuka untuk memungkinkan:
• Keterlibatan lintas kelas tegangan yang berbeda (misalnya, melalui penyesuaian panjang isolator).
• Pengadaptasian ke persyaratan antarmuka bushing tertentu.
• Potensi untuk peningkatan teknologi sensor di masa depan.

​2. Implementasi Teknologi Penginderaan Terpadu​

• ​Pengukuran Arus:​​
• ​Sensor:​​ Koil Rogowski berakurasi tinggi, dikompensasi suhu. Dipilih karena:
• ​Jangkauan Dinamis Luas:​​ Kelinearan yang luar biasa dari fraksi kecil arus nominal hingga arus gangguan tinggi (misalnya, >40 kA).
• ​Tidak Ada Jenuh:​​ Keunggulan dasar dibandingkan CT inti besi, menghilangkan risiko jenuh selama gangguan.
• ​Ringan:​​ Signifikan mengurangi stres mekanis pada struktur keseluruhan.
• ​Integrasi:​​ Koil ditempatkan secara strategis di dalam amplop insulator, sepusat dengan konduktor primer. Pemasangan mekanis yang aman tahan getaran.
• ​Pengukuran Tegangan:​​
• ​Sensor:​​ Pembagi tegangan kapasitif (CVD) berstabilitas tinggi sebagai standar. Pembagi resistif (RVD) dipertimbangkan untuk aplikasi DC atau lebar pita khusus yang memerlukan respons transien cepat.
• ​Integrasi:​​ Elektroda penginderaan CVD (impedansi rendah) diintegrasikan langsung ke dalam struktur insulator. Elektroda grading presisi memastikan distribusi medan yang seragam dan stabilitas termal/polusi. Pelindung kritis mencegah gangguan medan eksternal.

​3. Pemodelan Medan Elektromagnetik Lanjutan & Isolasi (Tantangan Teknik Kritis)​​

• ​Pemodelan:​​ Pemodelan 3D Finite Element Method (FEM) setia kawan seluruh platform wajib:
• Mengkarakterisasi medan elektromagnetik internal di bawah semua kondisi operasional (sinusoidal, transien, gelombang terdistorsi).
• Mengevaluasi efek kedekatan dari konduktor, rangka, dan fase sebelah.
• ​Meminimalisir Crosstalk:​​
• ​Pemisahan Fisik:​​ Penyusunan geometris optimal elemen penginderaan (koil, elektroda CVD) berdasarkan hasil pemodelan. Maksimalkan jarak dalam batasan.
• ​Pelindung Aktif:​​ Implementasi pelindung elektrostatis yang di-groundkan ditempatkan secara strategis antara elemen sensor berdasarkan data simulasi medan.
• ​Cincin Pelindung:​​ Menggunakan cincin pelindung konduktif di sekitar output koil Rogowski untuk menguras arus perpindahan.
• ​Isolasi Pengukuran Presisi:​​
• ​Jalur Sinyal Dedikasi:​​ Menyalurkan sinyal dari sensor individu menggunakan kabel pasangan terpelintir berlapis dalam rangka segera setelah ditangkap.
• ​Desain Rangkaian Pengkondisian yang Dikompensasi:​​ Rangkaian pengkondisian elektronik dirancang dengan teknik pembatalan crosstalk berdasarkan model FEM.
• ​Validasi:​​ Uji pabrik yang ketat (termasuk uji injeksi harmonik) untuk mengkarakterisasi dan memverifikasi margin isolasi dan tingkat crosstalk (< 0,1% yang ditentukan).

​4. Proses Digital Terpadu & Antarmuka Standarisasi​

• ​Pemrosesan Sinyal Onboard:​​
• ASIC daya rendah atau mikrokontroler andal tinggi yang diintegrasikan langsung ke platform sensor atau modul tersegel sebelah.
• Fungsi meliputi: integrator koil Rogowski, penskalaan, konversi ADC, perhitungan harmonik (jika berlaku), linearisasi, kompensasi suhu, dan pencatatan waktu.
• ​Output Digital Standarisasi:​​
• ​Antarmuka Tersemat:​​ Menyertakan rangkaian output digital yang sesuai IEC 61869 langsung dalam unit CIT.
• ​Protokol:​​ Dukungan standarisasi untuk:
• ​IEC 61850-9-2:​​ Aliran Nilai Sampel (SV) melalui Ethernet (biasanya multicast).
• ​IEC 61850-9-3LE:​​ Profil SV Lightning Edition untuk determinisme berlatensi rendah yang terjamin.
• ​Opsi Tambahan:​​ Provinsi untuk output warisan (analog, IEC 60044-8 FT3) jika diperlukan melalui modul opsional.
• ​Kualitas Data:​​ Fungsi Unit Penggabungan (MU) terintegrasi yang memenuhi standar akurasi IEC 61869 (kelas TPE/TPM) dan sinkronisasi (PLL).

​5. Pertimbangan Desain & Integrasi Teknik​

• ​Manajemen Termal:​​ Model termasuk analisis kinerja termal. Disipasi daya dari elektronik dikelola aktif menggunakan komponen daya rendah, heatsink lokal potensial, dan jalur konveksi yang dioptimalkan di dalam insulator.
• ​Ketahanan EMC/EMI:​​ Lapisan konformal, rangkaian terlindungi, ferrites, dan strategi grounding yang dioptimalkan diterapkan ke elektronik internal. Perlindungan lonjakan sesuai dengan standar relevan (IEC 61000-4-5).
• ​Integritas Mekanis:​​ Analisis struktural dilakukan untuk beban gempa, beban angin, beban es, dan gaya dinamis selama gangguan. Penggunaan material yang dioptimalkan (komposit/porcelain/SF6) berkontribusi pada massa gempa yang lebih rendah.
• ​Kalibrasi & Pengujian Pabrik:​​ Kalibrasi komprehensif terhadap standar referensi (metode optik/VTBI). Termasuk verifikasi efektivitas isolasi EM, akurasi waktu, kepatuhan protokol, dan pengujian dielektrik daya penuh.
• ​Lifecycle & Layanan:​​ Dirancang untuk pemeliharaan minimal (terutama SF6 atau insulasi padat). Elektronik modular mungkin dapat diakses/diuji tanpa perlu dislempangkan. Jalur pembuangan akhir hidup dipertimbangkan (pemulihan/daur ulang SF6).

​Manfaat yang Diwujudkan Melalui Pendekatan Desain & Integrasi Ini:​​

• ​Pengurangan Footprint:​​ Hemat ruang hingga 40-50% dibandingkan CTs/VTs terpisah – penting untuk retrofit dan desain GIS/AIS yang padat.
• ​Akurasi & Keamanan Ditingkatkan:​​ Menghilangkan risiko jenuh CT tradisional, meningkatkan respons transien (Rogowski/CVD), mengurangi koneksi eksternal/risiko.
• ​Pemasangan yang Dipermudah:​​ Pemasangan dan komisioning unit tunggal secara signifikan mengurangi tenaga kerja lapangan dan kompleksitas kabel.
• ​Biaya Lifecycle yang Lebih Rendah:​​ Mengurangi instalasi, kabel, pekerjaan sipil, overhead pemeliharaan.
• ​Kesiapan Substasi Digital:​​ Output IEC 61850-9-2/3LE langsung memungkinkan integrasi mulus ke sistem perlindungan, kontrol, dan monitoring modern (SAS).
• ​Platform Berkelanjutan:​​ Desain modular mengakomodasi teknologi sensor dan standar komunikasi yang berkembang.
• ​Pengurangan Dampak Lingkungan (Opsi Insulasi Padat):​​ Menghilangkan penggunaan SF6 dan risiko terkait.