1. Основна концепція рішення: модульна платформа з загальною ізоляцією
- Дизайн: Розробка єдиної, модульної платформи, яка містить функції вимірювання струму та напруги в одній оптимізованій структурі.
- Ізоляція: Використання загальної ізоляційної оболонки. Інженерно розроблено два варіанти:
- Газ SF6: Доведена висока діелектрична стійкість та відмінні властивості гасіння дуги для вищих класів напруги (наприклад, 72,5 кВ і вище). Дизайн передбачає моніторинг густини газу та доведену технологію герметизації.
- Композитна оболонка (твердий ізолятор): Екологічно стабільне рішення, яке використовує матеріали високого класу з полімерів та силиконових шипів. Ідеальний варіант для нижчих до середніх напруг або там, де необхідне уникнення використання SF6. Оптимізований для відстані послизування та забруднення.
- Модульності: Дизайн внутрішніх компонентів та інтерфейсів, щоб дозволити:
- Масштабування на різних класах напруг (наприклад, за допомогою регулювання довжини ізолятора).
- Адаптацію до специфічних вимог до інтерфейсу втулок.
- Можливість майбутнього оновлення технології сенсорів.
2. Реалізація інтегрованої технології вимірювання
- Вимірювання струму:
- Сенсор: Високоточні, компенсовані температурою катушки Роговського. Обрані для:
- Широкий динамічний діапазон: Відмінна лінійність від маленьких частин номінального струму до високих аварійних струмів (наприклад, >40 кА).
- Без насичення: Фундаментальна перевага над трансформаторами струму з залізним сердечником, що елімінує ризик насичення під час аварій.
- Легкий: Значно зменшує механічне напруження на загальну конструкцію.
- Інтеграція: Катушки стратегічно розміщені всередині ізоляційної оболонки, концентрично з основним провідником. Механічне кріплення, стійке до вібрації.
- Вимірювання напруги:
- Сенсор: Високостабільні ємкостні дільники напруги (CVD) як стандарт. Резистивні дільники (RVD) розглядаються для конкретних DC або широкосмугових застосувань, що потребують швидкої трансієнтної відповіді.
- Інтеграція: Електроди CVD (низької імпедансу) інтегровані безпосередньо в структуру ізолятора. Точні електроди розподілу забезпечують рівномірне розподілення поля та термічну/забруднюючу стабільність. Критичне екранировання запобігає зовнішньому втрученню поля.
3. Прогресивне моделювання електромагнітного поля та ізоляція (критична інженерна проблема)
- Моделювання: Обов'язкове, високоякісне 3D моделювання методом скінченних елементів (FEM) всієї платформи:
- Точний характер електромагнітних полів всередині під усіми операційними умовами (синусоїдальні, трансієнтні, спотворені форми хвилі).
- Оцінка ефектів близькості від провідників, оболонки та суміжних фаз.
- Мінімізація перетину сигналів:
- Фізичне розділення: Оптимальна геометрична розстановка сенсорних елементів (катушок, електродів CVD) на основі результатів моделювання. Максимізація відстані в рамках обмежень.
- Активне екранировання: Реалізація заземлених електростатичних екранів, стратегічно розташованих між сенсорними елементами на основі даних моделювання поля.
- Захисні кільце: Використання провідних захисних кілець навколо виходів катушок Роговського для відведення потоків переміщення.
- Точне вимірювання ізоляції:
- Відведені шляхи сигналів: Передача сигналів від окремих сенсорів за допомогою екранированих, скручених пар кабелів всередині оболонки негайно після захоплення.
- Компенсована схема проектування: Електронні схеми умовлення, розроблені з техніками скасування перетину сигналів, отриманими з моделей FEM.
- Перевірка: Суворі заводські випробування (включаючи випробування введення гармонік) для характеристики та перевірки маржі ізоляції та рівнів перетину сигналів (< 0,1% вказано).
4. Інтегроване цифрове оброблення та стандартизовані інтерфейси
- Оброблення сигналів на платформі:
- Спеціалізовані, низьковаттажні ASIC-модулі або високонадійні мікроконтролери, безпосередньо інтегровані на платформу сенсора або суміжний герметичний модуль.
- Функції включають: інтегратор катушок Роговського, масштабування, ADC-перетворення, обчислення гармонік (якщо застосовується), лінеаризацію, температурну компенсацію та проставлення часової метки.
- Стандартизований цифровий вихід:
- Вбудовані інтерфейси: Інтеграція цифрової виходної схеми, відповідної IEC 61869, безпосередньо в одиницю CIT.
- Протоколи: Стандартизована підтримка:
- IEC 61850-9-2: Потік вибіркових значень (SV) через Ethernet (типово мультикаст).
- IEC 61850-9-3LE: Профіль SV Lightning Edition для гарантованої низької затримки детермінізму.
- Додаткові опції: Наявність можливостей для наслідних виходів (аналогових, IEC 60044-8 FT3), де це необхідно, через опціональні модулі.
- Якість даних: Інтегрована функціональність єдиної одиниці (MU), яка відповідає відповідним стандартам точності IEC 61869 (TPE/TPM клас) та синхронізації (PLL синхронізація).
5. Інженерні розробки та розгляд аспектів інтеграції
- Термальне управління: Моделі включають аналіз термального виконання. Виділення тепла від електроніки активно керується за допомогою низьковаттажних компонентів, потенційних локальних теплообмінників та оптимізованих шляхів конвекції всередині ізолятора.
- Міцність EMC/EMI: Конформна покриття, екранировані оболонки, феріти та оптимізовані стратегії заземлення застосовані до внутрішніх електронних компонентів. Захист від вибухів, відповідний відповідним стандартам (IEC 61000-4-5).
- Механічна цілісність: Виконано структурний аналіз для сейсмічних навантажень, вітрових навантажень, льодяних навантажень та динамічних сил під час аварій. Оптимізоване використання матеріалів (композит/порцеляна/SF6) сприяє зниженню сейсмічної маси.
- Заводська калібрування та випробування: Комплексне калібрування відповідно до референтних стандартів (оптичні/VTBI методи). Включає перевірку ефективності електромагнітної ізоляції, точності часових параметрів, відповідності протоколам та повноцінні випробування диелектричних властивостей.
- Життєвий цикл та обслуговування: Розроблено для мінімального обслуговування (особливо SF6 або твердий ізолятор). Модульна електроніка, потенційно доступна/тестова без великої розборки. Шляхи виключення в кінці життєвого циклу враховані (відновлення/переробка SF6).
Переваги, досягнуті завдяки такому підходу до розробки та інтеграції:
- Зменшення площі: До 40-50% економії простору порівняно з окремими CT/VT - важливо для модернізації та компактних GIS/AIS конструкцій.
- Покращена точність та безпека: Елімінує ризик насичення традиційних CT, покращує трансієнтну відповідь (Роговський/CVD), зменшує зовнішні з'єднання/ризики.
- Спрощена установка: Одночасне монтаж та введення в експлуатацію значно зменшує трудові витрати та складність кабельних систем.
- Зниження витрат на життєвий цикл: Зменшення витрат на установку, кабелювання, будівельні роботи, обслуговування.
- Готовність до цифрової підстанції: Безпосередній вихід IEC 61850-9-2/3LE забезпечує безперебійну інтеграцію в сучасні системи захисту, контролю та моніторингу (SAS).
- Платформа, готова до майбутнього: Модульний дизайн дозволяє адаптацію до нових технологій сенсорів та стандартів комунікації.
- Зменшення впливу на навколишнє середовище (варіант твердого ізолятора): Елімінує використання SF6 та пов'язані з ним ризики.
Увійти
