Bobina de Rogowski + TC de Baixo Consumo (LPCT) Solução Integrada de Medição de Corrente de Banda Larga para GIS

Contexto: Nas estações de conversão de corrente contínua (CC), fornos elétricos de arco em larga escala e outros ambientes com poluição harmônica severa e condições transitórias elevadas, as transformadoras de corrente (TCs) eletromagnéticas tradicionais dentro do Equipamento de Comutação Isolado a Gás (GIS) enfrentam desafios significativos: a banda de frequência limitada causa distorção de sinais de alta frequência e transitórios; a precisão de medição é insuficiente para análise harmônica e requisitos de proteção; e as unidades de fusão externas (MUs) aumentam os custos e a complexidade.

​Solução:​ Esta solução inovadora integra bobinas de Rogowski e Transformadoras de Corrente de Baixa Potência (LPCTs) dentro da caixa do GIS, combinada com tecnologia de digitalização local, fornecendo medição precisa de banda completa, desde quase CC até altas frequências, com saída digital direta compatível com o padrão IEC 61850.

​Pontos Técnicos:​

1. ​Tecnologia de Fusão de Dúplice Sensor:​
• ​Bobina de Rogowski:​ Responsável por capturar harmônicas de banda larga/de ordem superior e correntes transitórias. A ausência de saturação magnética garante uma resposta linear em uma banda ultra-larga de 0,1 Hz a 2 MHz, capturando com precisão processos transitórios rápidos nas estações de conversão (por exemplo, falhas de comutação) e harmônicas de ordem superior geradas pelos fornos de arco, que podem chegar a várias centenas de vezes.
• ​Transformadora de Corrente de Baixa Potência (LPCT):​ Responsável pela medição de alta precisão e proteção das componentes de frequência de potência. Ela atinge uma classe de precisão de 0,2S, garantindo medição de corrente estável, confiável e conforme padrões sob frequência fundamental (50/60Hz) e condições de harmônicas de baixa ordem próximas, atendendo aos requisitos de medição de energia e fontes de sinal de proteção.
• ​Fusão Inteligente:​ Uma unidade de processamento de dados realiza sincronização e calibração inteligentes dos dois caminhos de sinal, alcançando uma costura sem costura em toda a banda de frequência (0,1 Hz a 2 MHz), produzindo um fluxo de dados de corrente unificado e de alta precisão.
2. ​Digitalização no Sensor:​
• ​Amostragem:​ Integra o chip ADC de alto desempenho AD7606 (resolução de 16 bits, taxa de amostragem de 200 kSPS) diretamente no lado da flange de montagem da TC.
• ​Saída:​ Os dados digitalizados são transmitidos via fibra óptica, compatíveis com o padrão de protocolo IEC 61850-9-2LE, substituindo a unidade de fusão externa (MU) tradicional.
• ​Vantagens:​ Elimina completamente a atenuação, interferência de ruído e problemas de aterramento introduzidos pela transmissão de sinal analógico de longa distância; simplifica significativamente a estrutura do sistema; melhora a qualidade do sinal e a capacidade de resistência a interferências.
3. ​Design de Alta Resistência a Interferências (Garantia de Confiabilidade Chave):​
• ​Estrutura da Unidade de Fusão (Módulo MU):​
• ​Carcasa:​ A carcaça de alumínio fundido de alta rigidez fornece resistência mecânica e blindagem eletromagnética básica.
• ​Camada de Blindagem Central:​ Utiliza Permalloy (permeabilidade magnética μ ≥ 10⁴), formando um caminho de blindagem magnética de permeabilidade ultra-alta. A capacidade de blindagem deste material para campos magnéticos fortes de baixa frequência supera amplamente a de carcaças de alumínio comuns ou chapas de aço silício, tornando-o a escolha ideal para o ambiente eletromagnético rigoroso dentro do GIS.

​Cenários de Aplicação:​

• ​Estações de Conversão de Corrente Contínua de Alta Tensão (HVDC):​ Mede com precisão as correntes transitórias com frente de onda íngreme (di/dt extremamente alto) e harmônicas características (por exemplo, ordens 12k±1 geradas por sistemas de 12 pulsos) produzidas durante a comutação dos válvulas de conversão, garantindo operação estável e eficiente do sistema de controle e proteção de CC.
• ​Grandes Fornos Elétricos de Arco / Laminações e outras Cargas de Impacto:​ Captura com precisão a partida/parada rápida da carga, correntes de curto-circuito e as harmônicas de largo espectro (de 2ª a 50ª ordem e além), fornecendo dados de alta fidelidade para análise de qualidade de energia, mitigação de harmônicas e proteção por relés.
• ​Subestações Inteligentes:​ Atende aos requisitos rigorosos de largura de banda e precisão de dados de corrente de novas aplicações avançadas, como Monitoramento Baseado em Condição (CBM), Unidades de Medição de Fasores (PMU) e proteção de banda larga.

​Vantagens Principais:​

1. ​Precisão Ultra-Alta em Banda Completa:​ O erro total é estritamente controlado em ±0,5% em toda a faixa de medição (0,1 Hz - 2 MHz), atendendo simultaneamente às necessidades de medição de alta precisão em frequência de potência (classe 0,2S) e medição de alta frequência/transitória.
2. ​Avanço nas Limitações de Banda:​ A resposta de frequência ultra-larga da bobina de Rogowski (0,1 Hz - 2 MHz) abrange componentes DC, harmônicas de ordem extremamente baixa até interferência RF de alta frequência, inatingível pelas TCs tradicionais.
3. ​Economia Significativa de Custos e Espaço:​ Elimina a unidade de fusão externa (MU) e cabos associados, espaço de instalação, reduzindo os custos totais de aquisição, instalação e manutenção do equipamento do sistema em aproximadamente 30%. A estrutura principal do GIS torna-se mais compacta.
4. ​Operação Forte Anti-Interferência & Confiável:​ A combinação de carcaça de alumínio fundido e blindagem magnética de Permalloy proporciona proteção eletromagnética excepcional, garantindo operação estável e confiável a longo prazo no ambiente rigoroso do GIS.
5. ​Integração Digital Sem Costuras:​ Saída digital de fibra óptica nativa IEC 61850-9-2LE, totalmente compatível com a arquitetura moderna de subestação digital, simplificando o cabeamento secundário.

​Visão Geral dos Parâmetros de Desempenho Principais​