Kombinētās pārveidotāja (CIT) risinājuma: Inženierzinātniskais dizains un integrācijas perspektīva

1. Galvenā risinājuma ideja: Modulāra platforma ar kopīgu izolāciju

Dizains: Izstrādāt vienotu, modulāru platformu, kas ietver gan strāvas, gan sprieguma mērīšanas funkcijas vienā optimizētā struktūrā.
Izolācija: Izmantot kopīgu izolējošo apakšgrāmatu. Ir izstrādātas divas opcijas:

SF6 gāze: Droši pierādīta augsta dielektriskā stipruma un lieliska loka apgāšanas īpašība augstākiem sprieguma klasēm (piemēram, 72,5 kV un augstāk). Dizains ietver gāzes blīvuma uzraudzību un droši pierādīto uzsargāšanas tehnoloģiju.
Kompozīta apakšgrāmata (sānu izolācija): Vides ilgtspējīgs risinājums, izmantojot augstas kvalitātes polimēru materiālus ar silikona šķidrinām. Ideāls zemākiem un vidējiem spriegumiem vai gadījumos, kad ir jāizvairās no SF6. Optimizēts pieplūdes attālumam un piesārņojuma rādītājiem.

Mērogošanai dažādās sprieguma klasēs (piemēram, caur izolatora garuma pielāgošanu).
Pielāgošanai konkrētiem būšanas saskaru prasībām.
Mērīšanas tehnoloģiju nākotnes atjaunināšanai.

2. Integrētās mērīšanas tehnoloģijas ieviešana

Sensors: Augstas precizitātes, temperatūras kompensētie Rogowski spiņģi. Izmanto tiek izvēlēti tādēļ:

Plašs dinamiskais diapazons: Atbilstoša lineāritāte no maziem nomālās strāvas daļējiem līdz augstām traucējumu strāvām (piemēram, >40 kA).
Nav satura: Pamata priekšrocība saldenkopiem, izslēdzot satura risku traucējumu laikā.
Garmais: Būtiski samazina mehānisko spriedzi uz visu struktūru.

Integrācija: Spiņģi stratēģiski novietoti izolatora apakšgrāmatā, koncentriski ar primāro vadi. Droša mehāniskā montāža, kas ir noturīga pret vibrācijām.

Sensors: Augstas stabilitātes kapacitatīvie sprieguma dalītāji (CVD) kā standarts. Rezistīvās dalītāji (RVD) tiek ņemti vērā specifiskiem DC vai plašām dažādu frekvencu aplikācijām, kas prasa ātru tranzienta reakciju.
Integrācija: CVD mērīšanas elektrodas (zema impedancē) tiek integrētas tieši izolatora struktūrā. Precīzas gradēšanas elektrodas nodrošina vienmērīgu lauka sadalījumu un termisko/piesārņojuma stabilitāti. Kritiskā aizsardzība novērš ārējo lauka iejaukšanos.

3. Uzlabota elektromagnētiskā lauka modelēšana un izolācija (kritisks inženierzinātniskais izaicinājums)

Modelēšana: Nodibināma, augstās precizitātes 3D Galveno elementu metode (FEM) modelēšana veselai platformai:

Tieši raksturo iekšējos elektromagnētiskos laukus visās darbības stāvokļos (sinusoidālie, tranzienti, deformētie formas).
Novērtē blīvības efektus no vadi, apakšgrāmatas un blakus esošajiem fazēm.

Fiziskā atdalīšana: Optimāla sensora elementu (spiņģi, CVD elektrodas) ģeometriskā izvietošana balstoties uz modelēšanas rezultātiem. Maksimizē attālumu ierobežojumos.
Aktīvā aizsardzība: Apzemes elektrostatisks aizsargs stratēģiski novietots starp sensora elementiem balstoties uz lauka simulācijas datiem.
Aizsargriki: Izmanto elektiski vedamus aizsargriki ap Rogowski spiņģu izvades, lai izveidotu pārvietojuma strāvas.

Atsevišķi signālu ceļi: Individuālo sensoru signālu maršrutēšana izmantojot aizsargātu, apvijumu kabeli apakšgrāmatā tūlīt pēc uztveres.
Kompensēta shēmas dizains: Elektroniskās kondicionēšanas shēmas ir izstrādātas ar pārklusa novēršanas tehnoloģijām, balstoties uz FEM modeļiem.
Apstiprināšana: Rūpīgi ražotāja testi (ieskaitot harmonisku injicēšanas testus), lai raksturotu un apstiprinātu izolācijas robežas un pārklusa līmeņus (< 0,1% norādīts).

4. Integrēta digitālā apstrāde un standartizētas saskari

Specializēti, zemas patēriņa ASIC vai augstas uzticamības mikrokontroleri tiek tieši integrēti sensora platformā vai blakus esošā noslēgtā modulī.
Funkcijas ietver: Rogowski spiņģu integrātoru, skalēšanu, ADC konvertēšanu, harmonisko aprēķināšanu (ja piemērojams), lineārizāciju, temperatūras kompensāciju un laika žīmēšanu.

Iebūvētās saskari: Iekļauts IEC 61869 saskanīgas digitālās izvades shēmas tieši CIT vienībā.
Protokoli: Standartizēta atbalsta:

IEC 61850-9-2: Pārmērīgas vērtības (SV) plūsma pār Ethernet (parasti multicast).
IEC 61850-9-3LE: Laidiena redakcija SV profils, lai garantētu zemu aizkavējumu determinismu.

Papildu opcijas: Piegāde vecāko izvādes (analogas, IEC 60044-8 FT3) nepieciešamībai, izmantojot papildu moduļus.

Datu kvalitāte: Integrētā savienošanas vienības (MU) funkcionalitāte, kas atbilst atbilstošiem IEC 61869 precizitātes (TPE/TPM klase) un laika (PLL sinhronizācija) standartiem.

5. Inženierzinātniskais dizains un integrācijas apsvērumi

Termiskā pārvaldība: Modeļi ietver termiskās veiktspējas analīzi. Elektronikas enerģijas izraisītās siltums tiek aktīvi pārvaldīts, izmantojot zemas patēriņa komponentus, potenciālos lokālos siltuma izplūdes, un optimizētus konvekcijas ceļus izolatorā.
EMC/EMI robustness: Konformālā apklājuma, aizsargātās apakšgrāmatas, ferrīti un optimizētas apzemes stratēģijas piemērošana iekšējai elektronikai. Impulsu aizsardzība atbilst atbilstošiem standartiem (IEC 61000-4-5).
Mehāniskā integritāte: Strukturālā analīze seismiskajiem slodzēm, vēja slodzēm, ledus slodzēm un dinamiskajiem spiedieniem traucējumu laikā. Optimizēts materiālu (kompozīta/porcellāna/SF6) izmantošana iegūst zemāku seismisko masu.
Ražotāja kalibrācija un testēšana: Visaptveroša kalibrācija pret referenčajiem standartiem (optiskā/VTBI metodes). Iekļauj EM izolācijas efektivitātes, laika precizitātes, protokolu saskanības un pilnas jaudas dielektriskās testēšanas apstiprināšanu.
Cikla un apkalpošanas vieglums: Izstrādāts ar minimālo apkopšanu (jo īpaši SF6 vai solidā izolācija). Modulārā elektronika var būt pieejama/testējama bez liela demontāžas. Beigu dzīves cikla izsmalcināšanas ceļi tiek ņemti vērā (SF6 atlīdzināšana/reciklāšana).

Labumi, ko sniedz šis dizains un integrācijas pieeja:

Attāluma samazināšana: Līdz 40-50% telpas ietaupījumi salīdzinājumā ar atsevišķiem CT/VT - būtiski modernizācijām un kompakta GIS/AIS dizainiem.
Palielināta precizitāte un drošība: Novērš tradicionālos saldenkopu satura riskus, uzlabo tranzienta reakciju (Rogowski/CVD), samazina ārējo savienojumu/risku skaitu.
Vienkāršota instalācija: Viens vienības montāža un komisijas darbi būtiski samazina lauka darbinieku un kabēļu sarežģītību.
Zemākas dzīves cikla izmaksas: Samazinātas instalācijas, kabēļu, civilā darba, apkopes izmaksas.
Digitālās apgabala gatavība: Tieša IEC 61850-9-2/3LE izvade ļauj viegli integrēt modernās aizsardzības, kontroles un monitorēšanas sistēmas (SAS).
Nākotnes gatava platforma: Modulārs dizains ļauj adaptēties evoluējošajām sensora tehnoloģijām un komunikācijas standartiem.
Samazināta vides ietekme (solidā izolācija opcija): Novērš SF6 izmantošanu un saistītos riskus.