Birleşik Ölçüm Trafonu (CIT) Çözümü: Mühendislik Tasarımı ve Entegrasyon Perspektifi

1. Çekirdek Çözüm Kavramı: Paylaşılan yalıtım ile modüler platform

Tasarım: Tek, optimize edilmiş yapı içinde hem akım hem de gerilim algılama fonksiyonlarını barındıran birleşik, modüler bir platform geliştirin.
Yalıtım: Paylaşılan bir yalıtım zarfı kullanın. İki seçenek mühendislikleştirildi:

SF6 Gazı: Yüksek voltaj sınıfları (örneğin, 72.5 kV ve üzeri) için kanıtlanmış yüksek dielektrik gücü ve mükemmel yayma söndürme özellikleri. Tasarım gaz yoğunluğu izleme ve kanıtlanmış kaplama teknolojisini içerir.
Karma Cihaz (Katı Yalıtım): Yüksek kaliteli polimer malzemeler ve silikon şeritler kullanılarak çevresel sürdürülebilir çözüm. Düşük ila orta voltajlar veya SF6 kaçınılması zorunlu olduğu durumlar için idealdir. Kayma mesafesi ve kirlilik performansı için optimize edilmiştir.

Farklı voltaj sınıfları arasında ölçeklendirilebilirlik (örneğin, yalıtıcı uzunluğu ayarıyla).
Belirli bushing arayüzü gereksinimlerine uyum sağlama.
Gelecekteki sensör teknolojisi güncellemeleri için potansiyel.

2. Entegre Algılama Teknolojisinin Uygulanması

Sensör: Yüksek doğruluk, sıcaklık kompansasyonlu Rogowski bobinleri. Aşağıdaki nedenlerle seçilmiştir:

Geniş Dinamik Aralığı: Nominal akımdan küçük kesirlerden yüksek hata akımlarına (örneğin, >40 kA) kadar mükemmel doğrusallık.
Doyma Yok: Demir çekirdekli CT'lerin temel avantajı, hatalar sırasında doyma riskini ortadan kaldırır.
Hafif: Genel yapı üzerinde mekanik stresi önemli ölçüde azaltır.

Entegrasyon: Bobinler, anailet ile merkezi olarak yerleştirilen yalıtıcı zarf içinde stratejik olarak yerleştirilir. Titremeye karşı dayanıklı güvenli mekanik montaj.

Sensör: Standart olarak yüksek istikrarlı kapasitif gerilim bölücüleri (CVD). Hızlı geçici yanıt gerektiren belirli DC veya geniş bant uygulamaları için dirençli bölücüler (RVD) göz önünde bulunduruldu.
Entegrasyon: CVD algılama elektrotları (düşük empedans) doğrudan yalıtıcı yapıya entegre edilir. Hassas derecelendirme elektrotları düzgün alan dağılımı ve termal/kirlilik istikrarını sağlar. Kritik ekranlama dış alan müdahalelerini önler.

3. İleri Elektromanyetik Alan Modelleme ve İzolasyon (Kritik Mühendislik Zorluğu)

Modelleme: Tüm platformun yüksek sadakli 3D Sonlu Eleman Yöntemi (FEM) modellemesi zorunludur:

Tüm işleyiş koşullarında (sinüzoidal, geçici, bozuk dalga biçimleri) iç elektromanyetik alanları hassas bir şekilde karakterize eder.
İletkenler, kap ve bitişik fazlardan yola çıkarak yakınlık etkilerini değerlendirir.

Fiziksel Ayrıştırma: Modelleme sonuçlarına dayalı olarak algılama elemanlarının (bobin, CVD elektrotları) optimal geometrik düzeni. Kısıtlamalar içinde maksimum mesafeyi sağlar.
Etkin Ekranlama: Alan simülasyon verilerine dayalı olarak sensör elemanları arasında stratejik olarak yerleştirilmiş topraklı elektrostatik ekranların uygulanması.
Koruma Halkaları: Rogowski bobin çıkışları etrafında yerleştirilen iletken koruma halkaları yer değiştirme akımlarını boşaltır.

Özel Sinyal Yolları: Bireysel sensörlerden alınan sinyalleri, hemen yakalanan koruyucu, ipleri kıvrılmış kablolar kullanarak kap içinde yönlendirme.
Kompansal Devre Tasarımı: FEM modelleriyle bilgilendirilen crosstalk iptal teknikleriyle tasarlanmış elektronik kondisyon devreleri.
Doğrulama: Fabrika testleri (harmonik enjeksiyon testleri dahil) izolasyon marjlarını ve crosstalk seviyelerini (< 0.1% belirtilmiş) karakterize etmek ve doğrulamak için sıkı bir şekilde gerçekleştirilir.

4. Entegre Dijital İşleme ve Standartlaştırılmış Arayüzler

Dedikat, düşük güç tüketimli ASIC'ler veya yüksek güvenilirlikli mikrodenetleyiciler doğrudan sensör platformuna veya bitişik sigilli modüle entegre edilir.
İşlevler şunları içerir: Rogowski bobin integratörü, ölçeklendirme, ADC dönüştürme, harmonik hesaplama (uygunsa), doğrusallaştırma, sıcaklık kompansasyonu ve zaman damgası.

Gömülü Arayüzler: IEC 61869 uyumlu dijital çıkış devresini doğrudan CIT ünitesi içinde entegre edin.
Protokoller: Standart destek:

IEC 61850-9-2: Ethernet üzerinden Örneklenen Değerler (SV) akışı (genellikle çok noktalı).
IEC 61850-9-3LE: Garanti edilen düşük gecikme determinizmi için Lightning Edition SV profili.

Ek Seçenekler: Gerektiğinde analog, IEC 60044-8 FT3 gibi eski çıkışlar için opsiyonel modüller sağlanır.

Veri Kalitesi: İlgili IEC 61869 doğruluk (TPE/TPM sınıfı) ve zamanlama (PLL senkronizasyonu) standartlarına uygun olan entegre Birleştirme Birimi (MU) işlevselliği.

5. Mühendislik Tasarımı ve Entegrasyon Göz önünde Bulguları

Isı Yönetimi: Modeller termal performans analizi içerir. Elektroniklerden kaynaklanan güç dağılımı, düşük güç tüketimli bileşenler, potansiyel yerelleştirilmiş ısı alıcılar ve yalıtıcı içinde optimize edilmiş konveksiyon yollarıyla aktif olarak yönetilir.
EMC/EMI Dayanıklılığı: Konformal kaplama, ekranlı kaplar, ferritler ve iç elektronikler için optimize edilmiş topraklama stratejileri uygulanır. İlgili standartlara (IEC 61000-4-5) uygun darbe koruması.
Mekanik Bütünlük: Deprem yükleri, rüzgar yükleri, buz yükleri ve hatalar sırasında dinamik kuvvetler için yapısal analiz gerçekleştirilir. Malzemelerin (kompozit/porselein/SF6) optimize kullanımı daha düşük seismik kütleye katkıda bulunur.
Fabrika Kalibrasyonu ve Testi: Referans standartlarına (optik/VTBI yöntemleri) karşı kapsamlı kalibrasyon. EM izolasyon etkinliğinin, zamanlama doğruluğunun, protokol uyumluluğunun ve tam güç dielektrik testinin doğrulanması.
Yaşam Döngüsü ve Bakımlar: Minimum bakım (özellikle SF6 veya katı yalıtım) için tasarlandı. Modüler elektronikler büyük bir demontaj olmadan erişilebilir/test edilebilir olabilir. Hayat sonu atık yolları dikkate alınmıştır (SF6 geri kazanım/devretme).

Bu Tasarım ve Entegrasyon Yaklaşımı ile Gerçekleştirilen Faydalar:

İz Yüzölçümü Azalması: Ayri CT'ler/VT'ler'e göre %40-50'ye kadar alan tasarrufu - yeniden yapılanmalarda ve kompakt GIS/AIS tasarımlarında kritik öneme sahiptir.
Geliştirilmiş Doğruluk ve Güvenlik: Geleneksel CT doyma risklerini ortadan kaldırır, geçici yanıtta (Rogowski/CVD) iyileştirme sağlar, dış bağlantıları/riskleri azaltır.
Basitleştirilmiş Kurulum: Tek bir ünite montajı ve komisyona alma, alan çalışmasını ve kablo karmaşıklığını önemli ölçüde azaltır.
Düşük Yaşam Döngüsü Maliyetleri: Kurulum, kablo, inşaat, bakım maliyetlerini azaltır.
Dijital Substation Hazırlığı: Doğrudan IEC 61850-9-2/3LE çıkışı modern koruma, kontrol ve izleme sistemlerine (SAS) sorunsuz entegrasyonu sağlar.
Gelecekten Emniyetli Platform: Modüler tasarım gelişmekte olan sensör teknolojileri ve iletişim standartlarına uyum sağlar.
Azaltılmış Çevresel Etki (Katı Yalıtım Seçeneği): SF6 kullanımını ve ilişkili riskleri ortadan kaldırır.