Penyelesaian Transformator Instrumen Gabungan (CIT): Perspektif Reka Bentuk & Integrasi Kejuruteraan

1. Konsep Penyelesaian Utama: Platform Modul dengan Insulasi Bersama

Reka Bentuk: Membangunkan platform modul yang bersatu menyatukan fungsi pengesanan arus dan voltan dalam satu struktur yang dioptimumkan.
Insulasi: Menggunakan amplop insulasi bersama. Dua pilihan telah direka:

Gas SF6: Kekuatan dielektrik tinggi dan sifat pemadam ark yang cemerlang untuk kelas voltan yang lebih tinggi (contohnya, 72.5 kV dan ke atas). Reka bentuk ini termasuk pemantauan ketumpatan gas dan teknologi penyegelan yang terbukti.
Housing Komposit (Insulasi Padat): Penyelesaian yang lestari secara alam sekitar menggunakan bahan polimer berkualiti tinggi dengan lapisan silikon. Sesuai untuk voltan rendah hingga sederhana atau di mana pengelakan SF6 diperlukan. Dioptimumkan untuk jarak merayap dan prestasi pencemaran.

Keterluasan merentasi kelas voltan yang berbeza (contohnya, melalui penyesuaian panjang isolator).
Penyesuaian kepada keperluan antara muka bushing tertentu.
Kemungkinan untuk penambahbaikan teknologi sensor masa depan.

2. Pelaksanaan Teknologi Pengesanan Terintegrasi

Julat Dinamik Luas: Lineariti yang cemerlang dari pecahan kecil arus nominal hingga arus kesalahan yang tinggi (contohnya, >40 kA).
Tiada Jenuh: Kelebihan asas berbanding CT berinti besi, menghapuskan risiko jenuh semasa kesalahan.
Ringan: Mengurangkan tekanan mekanikal pada struktur keseluruhan secara signifikan.

Integrasi: Kawat diletakkan secara strategik dalam amplop insulator, berpusat dengan konduktor utama. Pemasangan mekanikal yang tahan getaran.

Sensor: Pembahagi voltan kapasitif (CVD) yang stabil sebagai standard. Pembahagi resistif (RVD) dipertimbangkan untuk aplikasi DC atau lebar jalur tertentu yang memerlukan respons transien yang cepat.
Integrasi: Elektrod pengesan CVD (rendah impedans) diintegrasikan langsung ke dalam struktur insulator. Elektrod peringkat yang tepat memastikan pembahagian medan seragam dan kestabilan termal/pencemaran. Perisai penting mencegah gangguan medan luar.

3. Pemodelan Medan Elektromagnetik Lanjutan & Isolasi (Cabaran Kejuruteraan Kritikal)

Pemodelan: Pemodelan Metod Elemen Hingga (FEM) 3D yang setia wajib bagi seluruh platform:

Menggambarkan medan elektromagnetik dalaman dengan tepat di bawah semua keadaan operasi (sinusoidal, transien, gelombang terdistorsi).
Mengevaluasi kesan kedekatan daripada konduktor, enklosur, dan fasa bersebelahan.

Pisahan Fizikal: Susunan geometri elemen pengesanan (kawat, elektrod CVD) yang optimum berdasarkan hasil pemodelan. Memaksimumkan jarak dalam batasan.
Perisai Aktif: Pelaksanaan perisai elektrostatik yang dipenyala diletakkan secara strategik antara elemen sensor berdasarkan data simulasi medan.
Cincin Penjaga: Menggunakan cincin penjaga konduktif di sekitar output kawat Rogowski untuk menguras arus perpindahan.

Laluan Sinyal Dedikasi: Menyalurkan sinyal dari sensor individu menggunakan kabel pasangan terpelintir yang disekat dalam enklosur segera setelah ditangkap.
Reka Bentuk Litar Berkompaun: Litar kondisioning elektronik direka dengan teknik pembatalan crosstalk yang didasarkan pada model FEM.
Pengesahan: Ujian kilang yang teliti (termasuk ujian injeksi harmonik) untuk menggambarkan dan mengesahkan marjin isolasi dan tahap crosstalk (< 0.1% yang ditetapkan).

4. Pemprosesan Digital Terintegrasi & Antara Muka Standard

ASIC daya rendah atau mikrokontroler kebolehpercayaan tinggi yang diteruskan langsung ke platform sensor atau modul tertutup bersebelahan.
Fungsi termasuk: integrator kawat Rogowski, penskalaan, penukaran ADC, penghitungan harmonik (jika berkenaan), linearisasi, kompensasi suhu, dan penanda masa.

Antara Muka Terbenam: Menyertakan litar output digital yang sesuai IEC 61869 secara langsung dalam unit CIT.
Protokol: Sokongan standard untuk:

IEC 61850-9-2: Aliran Nilai Sampel (SV) melalui Ethernet (biasanya multicast).
IEC 61850-9-3LE: Profil SV Lightning Edition untuk menjamin determinisme latensi rendah.

Pilihan Tambahan: Bekalan untuk output warisan (analogue, IEC 60044-8 FT3) di mana diperlukan melalui modul pilihan.

Kualiti Data: Fungsi Unit Bergabung (MU) yang terintegrasi memenuhi piawaian ketepatan IEC 61869 (kelas TPE/TPM) dan pengecaman masa (sinkronisasi PLL).

5. Pertimbangan Reka Bentuk & Integrasi Kejuruteraan

Pengurusan Termal: Model termasuk analisis prestasi termal. Penyebaran kuasa dari elektronik dikelola secara aktif menggunakan komponen daya rendah, potensi heatsink tempatan, dan laluan konveksi yang dioptimumkan dalam insulator.
Kekuatan EMC/EMI: Penutup conformal, enklosur disekat, ferrites, dan strategi grounding yang dioptimumkan diterapkan pada elektronik dalaman. Perlindungan lonjakan yang sesuai dengan piawaian yang berkaitan (IEC 61000-4-5).
Integriti Mekanikal: Analisis struktur dilakukan untuk beban seismik, beban angin, beban ais, dan daya dinamik semasa kesalahan. Penggunaan optimum bahan (komposit/porcelain/SF6) memberi sumbangan kepada jisim seismik yang lebih rendah.
Kalibrasi & Ujian Kilang: Kalibrasi komprehensif terhadap standard rujukan (kaedah optik/VTBI). Termasuk pengesahan keberkesanan isolasi EM, ketepatan masa, patuhan protokol, dan ujian dielektrik daya penuh.
Siklus Hayat & Kesediaan Perkhidmatan: Direka untuk pemeliharaan minimal (terutamanya SF6 atau insulasi padat). Elektronik modular mungkin boleh diakses/diuji tanpa pemecahan besar-besaran. Laluan pembuangan akhir hayat dipertimbangkan (pengambilan/sekatan semula SF6).

Manfaat yang Diraih melalui Pendekatan Reka Bentuk & Integrasi Ini:

Pengurangan Jejak: Penghematan ruang sehingga 40-50% berbanding CTs/VTs yang berasingan - penting untuk retrofit dan reka bentuk GIS/AIS yang padat.
Ketepatan & Keselamatan yang Ditingkatkan: Menghapuskan risiko jenuh CT tradisional, meningkatkan respons transien (Rogowski/CVD), mengurangkan sambungan luar/risiko.
Pemasangan yang Disederhanakan: Pemasangan dan komisen unit tunggal mengurangkan tenaga kerja lapangan dan kompleksiti kabel secara signifikan.
Kos Siklus Hayat yang Lebih Rendah: Pengurangan pemasangan, kabel, kerja sipil, kos pemeliharaan overhead.
Kesiapan Substansi Digital: Output IEC 61850-9-2/3LE secara langsung membolehkan integrasi mudah ke dalam sistem perlindungan, kawalan, dan pemantauan moden (SAS).
Platform Siap Masa Depan: Reka bentuk modular menampung teknologi sensor dan standard komunikasi yang berevolusi.
Pengurangan Impak Alam Sekitar (Pilihan Insulasi Padat): Menghapuskan penggunaan SF6 dan risiko yang berkaitan.