Kombinovano transformator rešenje (CIT): Inženjerski dizajn i integracija perspektiva

​1. Osnovni koncept rešenja: Modularna platforma sa zajedničkom izolacijom​

• ​Dizajn:​​ Razviti unifikovanu, modularnu platformu koja sadrži funkcije osećanja struje i napona unutar jedne, optimizovane strukture.
• ​Izolacija:​​ Koristiti zajedničku izolacionu omotnicu. Dve opcije su inženjirane:
• ​SF6 gas:​​ Dokazana visoka dielektrička čvrstoća i odlične osobine ugasevanja luka za više klase napona (npr., 72.5 kV i više). Dizajn uključuje nadzor gustoće gaza i dokazanu tehnologiju zatvaranja.
• ​Kompozitna kućišta (čvrsta izolacija):​​ Ekološki održivo rešenje koristeći materijale visokog kvaliteta polimera sa silikonskim ščepcima. Idealno za niže do srednje klase napona ili gdje je potrebno izbegavanje SF6. Optimizovano za rastojanje kripanja i performanse pri zagađenju.
• ​Modularnost:​​ Dizajnirati interne komponente i sučelja kako bi se omogućilo:
• Skalabilnost preko različitih klasa napona (npr., prilagođavanjem dužine izolatora).
• Prilagodba specifičnim zahtevima za sučelje bušenja.
• Mogućnost budućih nadogradnji tehnologije senzora.

​2. Implementacija integrirane tehnologije osećanja​

• ​Merenje struje:​​
• ​Senzor:​​ Visoko precizni, temperaturno kompenzirani Rogowski-ovi cevi. Odabrani zbog:
• ​Širok dinamički opseg:​​ Odlična linearnost od malih frakcija nominalne struje do visokih struja greške (npr., >40 kA).
• ​Bez nasitljivosti:​​ Fundamentalni prednost nad transformatorima struje sa železnim jezgrom, eliminira rizik nasitljivosti tokom grešaka.
• ​Lagan:​​ Značajno smanjuje mehanički stres na celu strukturu.
• ​Integracija:​​ Cevi strategijski postavljene unutar izolacione omotine, koncentrične sa primarnim vodnikom. Siguran mehanički montaža otporna na vibracije.
• ​Merenje napona:​​
• ​Senzor:​​ Visoko stabilni kapacitivni delioci napona (CVD) kao standard. Rezistivni delioci (RVD) razmatraju se za specifične DC ili širokopojasne aplikacije koje zahtevaju brzu transijentnu odgovornost.
• ​Integracija:​​ Elektrode senzora CVD (niski impedans) direktno integrirane u strukturu izolatora. Precizne elektrode za gradiranje obezbeđuju uniformnu distribuciju polja i termalnu/polutantnu stabilnost. Kritična štitnica sprečava interferenciju vanjskog polja.

​3. Napredni modelovanje elektromagnetnog polja i izolacija (Ključni inženjerski izazov)​​

• ​Modelovanje:​​ Obavezno, visokovezno 3D metoda konačnih elemenata (FEM) modeliranje cele platforme:
• Tačno karakterizuje interne elektromagnetne polja pod svim uslovima rada (sinusoidni, transijentni, iskrivljeni talasi).
• Ocenjuje efekte blizine od vodnika, kućišta i susednih faza.
• ​Smanjenje krstog govora:​​
• ​Fizička separacija:​​ Optimalna geometrijska raspodela elementa osećanja (cevi, elektrode CVD) na osnovu rezultata modeliranja. Maksimizujte rastojanje unutar ograničenja.
• ​Aktivna štitnica:​​ Implementacija zemljenih elektrostatičkih štitnica strategijski postavljenih između elemenata senzora na osnovu podataka simulacije polja.
• ​Okružni kolaci:​​ Koristite provodne okružne kolace oko izlaza Rogowski-ovih cevi da bi se odvodile raspoložajne struje.
• ​Precizna izolacija merenja:​​
• ​Posvećeni putovi signala:​​ Rutiranje signala od individualnih senzora koristeći ekranirane, zakrivljene parove kabla unutar kućišta odmah nakon uhvatanja.
• ​Kompensovani dizajn sklopova:​​ Elektronski kondicionirani sklopovi dizajnirani sa tehnikama otkazivanja krstog govora informisane FEM modelima.
• ​Validacija:​​ Rigorozno fabrično testiranje (uključujući testiranje ubacivanja harmonika) da bi se karakterizovali i verifikovali margini izolacije i nivoi krstog govora (< 0.1% specificirano).

​4. Integrirana digitalna obrada i standardizovana sučelja​

• ​Obrada signala na ploči:​​
• Dedicirani, niskopotrosni ASIC-i ili mikrokontroleri visoke pouzdanosti direktno integrirani na platformu senzora ili susedni zapečaćeni modul.
• Funkcije uključuju: integrator Rogowski-ovih cevi, skaliranje, ADC konverzija, izračunavanje harmonika (ako je primenjivo), linearizacija, kompenzacija temperature i označavanje vremena.
• ​Standardizovani digitalni izlaz:​​
• ​Ugrađena sučelja:​​ Uključiti IEC 61869 kompatibilnu digitalnu izlaznu kola direktno unutar CIT jedinice.
• ​Protokoli:​​ Standardizovana podrška za:
• ​IEC 61850-9-2:​​ Izuzetne vrednosti (SV) toka preko Ethernet-a (obično multicast).
• ​IEC 61850-9-3LE:​​ Lightning Edition SV profil za garantovanu nisku-latentnu determinizam.
• ​Dodatne opcije:​​ Prudba za nasleđene izlaze (analog, IEC 60044-8 FT3) gde je potrebno preko opcioni modula.
• ​Kvalitet podataka:​​ Integrirana funkcionalnost Merging Unit (MU) koja zadovoljava relevantne IEC 61869 standarde tačnosti (TPE/TPM klasa) i vremena (PLL sinhronizacija).

​5. Inženjerski dizajn i integrisane razmatranja​

• ​Upravljanje toplinskom performansom:​​ Modeli uključuju analizu toplinske performanse. Potrošnja snage od elektronike aktivno upravljana korišćenjem niskopotrosnih komponenti, potencijalno lokalizovanim toplinskim sinkovima i optimizovanim putevima konvekcije unutar izolatora.
• ​Robustnost EMC/EMI:​​ Konformna pokriva, ekranirana kućišta, ferriti i optimizovane strategije zemljenja primenjene na interne elektronike. Zaštita od strujnih valova u skladu sa relevantnim standardima (IEC 61000-4-5).
• ​Mehanička integritet:​​ Strukturna analiza izvršena za seizmičke opterećenja, vetreni opterećenja, ledeni opterećenja i dinamičke sile tokom grešaka. Optimizovana upotreba materijala (kompozit/porcelan/SF6) doprinosi nižoj seizmičkoj mase.
• ​Fabrična kalibracija i testiranje:​​ Kompleksna kalibracija u odnosu na referentne standarde (optičke/VTBI metode). Uključuje verifikaciju učinkovitosti EM izolacije, tačnosti vremena, u skladu sa protokolima i punosnagu dielektričko testiranje.
• ​Ciklus života i servisanje:​​ Dizajniran za minimalno održavanje (posebno SF6 ili čvrsta izolacija). Modularna elektronika potencijalno dostupna/testabilna bez velikog demontiranja. Putanje za odstranjivanje na kraju života su razmatrane (oporavak/recikliranje SF6).

​Prednosti ostvarene ovim pristupom dizajna i integracije:​​

• ​Smanjenje površine:​​ Do 40-50% ušteda prostora u odnosu na odvojene CT/VT - ključno za modernizacije i kompaktni GIS/AIS dizajn.
• ​Poboljšana tačnost i sigurnost:​​ Eliminira tradicionalne rizike nasitljivosti CT, poboljšava transijentnu odgovornost (Rogowski/CVD), smanjuje spoljne veze/rizike.
• ​Prostorno instaliranje:​​ Montaža i komisioniranje jedne jedinice značajno smanjuje radno vreme u terenu i kompleksnost kablove.
• ​Niži troškovi ciklusa života:​​ Smanjeni troškovi instalacije, kablove, građevinskih radova, održavanja.
• ​Spremnost za digitalnu podstanicu:​​ Direktan IEC 61850-9-2/3LE izlaz omogućava bezbednu integraciju u moderne sisteme zaštite, kontrole i monitoringa (SAS).
• ​Platforma za budućnost:​​ Modularni dizajn akomodira evoluirajuće tehnologije senzora i komunikacioni standardi.
• ​Smanjen uticaj na okruženje (opcija čvrste izolacije):​​ Eliminira upotrebu SF6 i povezane rizike.