Kombinirana rešitev transformatorja meril (CIT): Perspektiva inženirskega razčlena in integracije

1. Glavni koncept rešitve: Modularna platforma z deljenim izoliranjem

Dizajn: Razvijte unificirano, modularno platformo, ki v eni optimizirani strukturi združuje funkcije za merjenje tokov in napetosti.
Izolacija: Uporabite deljeno izolacijsko omotovalo. Inženirsko so razviti dve možnosti:

SF6 plin: Dokazana visoka dielektrična trdota in odlične lastnosti za ugasanje lukov za višje napetostne razrede (npr. 72,5 kV in višje). Dizajn vključuje spremljanje gostote plina in dokazano tehnologijo zapiranja.
Kompozitna omota (trdna izolacija): Okoljsko održljivo rešitev s uporabo visokokakovostnih polimerov z silikonskimi oklepaji. Idealno za nižje do srednje napetosti ali tam, kjer je zahtevano izogibanje SF6. Optimizirano za kripanje in odpornost na onesnaženost.

Skalabilnost na različne napetostne razrede (npr. preko prilagoditve dolžine izolatorja).
Prilagoditev specifičnim zahtevam za priključke.
Mogočnost nadgradnje senzorske tehnologije v prihodnosti.

2. Implementacija integrirane meritve

Senzor: Visoko natančni, temperaturno kompensirani Rogowski koili. Izbrani zaradi:

Širok dinamični obseg: Odlična linearnost od majhnih ulomkov nominalnega toka do visokih prehodnih tokov (npr. >40 kA).
Brez nasititve: Temeljno prednost pred železnimi jedričnimi pretoki, ki eliminira tveganje nasititve med prehodi.
Lahki: Značilno zmanjša mehanični stres na celotno strukturo.

Integracija: Koili strategično postavljene znotraj izolacijske omotovalne, koncentrično s primarnim vodnikom. Trdno mehanično montaža, odporna proti vibracijam.

Senzor: Visoko stabilni kapacitivni delilniki napetosti (CVD) kot standard. Umetniški delilniki (RVD) so upoštevani za specifične DC ali širokopasovne aplikacije, ki zahtevajo hitro prehodno odzivnost.
Integracija: CVD meritveni elektrodi (nizko impedanca) integrirani neposredno v strukturo izolatorja. Natančni elektrodi za gradnjo zagotavljajo enakomerno porazdelitev električnega polja in termalno/polutnično stabilnost. Kritično ščitilo preprečuje motnje zunanjega polja.

3. Napredno modeliranje elektromagnetnega polja in izolacija (kritični inženirski izziv)

Modeliranje: Obvezno, visoko verodostojno 3D metoda končnih elementov (FEM) za modeliranje cele platforme:

Natančno karakterizira notranja elektromagnetna polja pod vsemi operativnimi pogoji (sinusoidni, prehodni, zakriveni valovi).
Ocenjuje bliskostni učinki od vodnikov, omara in sosednjih faz.

Fizična ločenost: Optimalna geometrijska razporeditev meritvenih elementov (koilov, CVD elektrod) na podlagi rezultatov modeliranja. Maksimizirajte razdaljo znotraj omejitev.
Aktivno ščitilo: Implementacija zazemljenih elektrostatičnih ščitov, strategično postavljenih med senzorskimi elementi na podlagi podatkov simulacije polja.
Ščitne obrati: Uporaba vodljivih ščitnih obratov okoli izhodov Rogowskega koila, da odvadijo premakne trenutke.

Posebne poti signalov: Usmerjanje signalov od posameznih senzorjev z zazemljenimi, skrčenimi parnicami znotraj omare takoj po zajemu.
Kompensiran dizajn vezij: Elektronske kondicionirne vezije, zasnovane z tehnikami za odstranitev križnega govora, informirane s FEM modeli.
Potrjava: Štirnatovarsko testiranje v tovarni (vključno s testi harmoničnih vstavljanj) za karakterizacijo in preverjanje mej izolacije in raven križnega govora (< 0,1% določeno).

4. Integrirano digitalno obdelavo in standardizirane vmesnike

Dedikirani, nizkonapetostni ASIC-i ali mikrokontrolerji z visoko zanesljivostjo neposredno integrirani na senzorsko platformo ali bližnji zatečeni modul.
Funkcije vključujejo: integrator Rogowskega koila, merila, ADC pretvorbo, izračun harmonik (če je primerno), linearizacijo, temperaturno kompenzacijo in označevanje časa.

Vdelani vmesniki: Vključite vmesnike za digitalni izhod, skladne s IEC 61869, neposredno znotraj CIT enote.
Protokoli: Standardizirana podpora za:

IEC 61850-9-2: Odpinjani vrednosti (SV) preko Ethernet (običajno multicast).
IEC 61850-9-3LE: Profil SV za garantirano nizko-latentno determinizmo.

Dodatne možnosti: Predvidena oprema za naslednje izhode (analogni, IEC 60044-8 FT3), če je potrebno, preko dodatnih modulov.

Kakovost podatkov: Integrirana funkcija združevalne enote (MU), ki izpolnjuje relevantne standarde IEC 61869 za natančnost (TPE/TPM razred) in čas (PLL sinhronizacija).

5. Inženirska zasnova in integracijski vidiki

Upravljanje toplote: Modeli vključujejo analizo toplinske učinkovitosti. Toplinska oddaja od elektronike aktivno upravljana z uporabo nizkonapetostnih komponent, potencialno lokalnih hladilnikov in optimiziranih konvekcijskih poti znotraj izolatorja.
Trdnost EMC/EMI: Konformalno prelivanje, zazemljene omare, ferriti in optimizirane strategije zazemljenja uporabljeni za notranje elektroniko. Zaščita pred prepadom v skladu z relevantnimi standardi (IEC 61000-4-5).
Mehanska celovitost: Strukturna analiza izvedena za sejsmične opterečbe, opterečbe vetra, ledeno opterečenje in dinamične sile med prehodi. Optimizirana uporaba materialov (kompozit/porcelan/SF6) prispeva k nižji sejsmični masi.
Tovarnska kalibracija in testiranje: Kompleksna kalibracija glede na referenčne standarde (optične/VTBI metode). Vključuje preverjanje učinkovitosti EM izolacije, natančnosti časovanja, skladnosti s protokoli in popolno napetostno dielne testiranje.
Življenjski cikel in servisnost: Zasnovan za minimalno vzdrževanje (posebej SF6 ali trdno izoliranje). Modularna elektronika potencialno dostopna/testna brez večjega razmontiranja. Poti za odstranitev na koncu življenjskega cikla so upoštevane (obratna vrnitev/recikliranje SF6).

Ugodnosti, dosežene s to zasnovno in integracijsko pristopom:

Zmanjšanje površine: Do 40-50% manj prostora v primerjavi z ločenimi CT/VT – ključno za modernizacije in kompaktna GIS/AIS zasnove.
Povečana natančnost in varnost: Eliminira tradicionalna tveganja nasititve CT, izboljša prehodno odzivnost (Rogowski/CVD), zmanjša zunanje povezave/tveganja.
Poenostavljena namestitve: Namestitev in komisioniranje enega enega enotno znatno zmanjšata terensko delo in kompleksnost kablage.
Nižji stroški življenjskega cikla: Zmanjšani stroški namestitve, kablage, grajskih del, vzdrževanja.
Pripravljenost za digitalno podstanicno: Direkten IEC 61850-9-2/3LE izhod omogoča brezhibno integracijo v moderne sisteme za zaščito, nadzor in spremljanje (SAS).
Platforma pripravljena za prihodnost: Modularna zasnova acommodira evolucijske senzorske tehnologije in komunikacijske standarde.
Zmanjšan vpliv na okolje (možnost trdne izolacije): Eliminira uporabo SF6 in povezana tveganja.