Studi awal tentang konfigurasi perlindungan transformator distribusi 10KV

1. Bentuk Koneksi Ring - Main Unit
1.1 Komposisi Ring - Main Unit

Ring - Main Unit (RMU) terdiri dari kompartemen. Secara umum, ia memiliki setidaknya tiga kompartemen, termasuk dua kompartemen untuk masuk dan keluar kabel ring dan satu kompartemen untuk sirkuit trafo.

1.2 Konfigurasi Mode Perlindungan untuk Ring - Main Unit

Baik kompartemen feeder kabel ring maupun kompartemen feeder trafo menggunakan saklar beban, biasanya saklar beban tiga posisi dengan fungsi membuat, memutus, dan grounding. Kompartemen feeder trafo juga dilengkapi dengan pelindung arus pembatas daya tinggi sebagai perlindungan. Praktek operasi telah membuktikan bahwa ini adalah metode distribusi tenaga listrik yang sederhana, handal, dan ekonomis.

1.3 Karakteristik Konfigurasi Perlindungan untuk Ring - Main Unit

Saklar beban digunakan untuk beralih arus beban nominal. Ia memiliki karakteristik seperti struktur sederhana dan biaya rendah, tetapi tidak dapat memutus arus pendek. Pelindung arus pembatas daya tinggi berfungsi sebagai elemen perlindungan dan dapat memutus arus pendek. Menggabungkan kedua elemen ini secara organik dapat memenuhi persyaratan operasi dan perlindungan sistem distribusi tenaga listrik dalam berbagai mode operasi normal dan gangguan. Penentuan parameter pemutus sirkuit dan desain serta pembuatan strukturnya dilakukan sesuai standar yang ketat.

Ia memiliki fungsi operasi dan perlindungan, sehingga strukturnya kompleks dan biayanya tinggi, menjadikan penggunaan skala besar tidak praktis. Dalam unit utama cincin, sejumlah besar perangkat kombinasi saklar beban dan pelindung arus pembatas daya tinggi digunakan. Fungsi operasi dan perlindungan untuk peralatan listrik, yang tidak sama persis, direalisasikan oleh dua komponen sederhana dan murah. Yaitu, saklar beban digunakan untuk menyelesaikan sejumlah besar operasi beralih beban, sementara pelindung arus pembatas daya tinggi digunakan untuk melindungi peralatan di mana arus pendek jarang terjadi. Ini menyelesaikan masalah dengan baik, menghindari penggunaan pemutus sirkuit yang kompleks dan mahal sambil memenuhi persyaratan operasi sebenarnya.

• Pemutus sirkuit memiliki semua fungsi perlindungan dan operasi, tetapi harganya mahal.

• Saklar beban memiliki kinerja yang hampir sama dengan pemutus sirkuit, tetapi tidak dapat memutus arus pendek.

• Kombinasi saklar beban dan pelindung arus pembatas daya tinggi dapat memutus arus pendek. Kapasitas pemutusan beberapa pelindung bahkan lebih tinggi daripada pemutus sirkuit. Oleh karena itu, menggunakan kombinasi ini tidak kurang efektif dibandingkan menggunakan pemutus sirkuit, tetapi biayanya dapat sangat dikurangi.

1.4 Keuntungan Kombinasi Saklar Beban dan Pelindung Arus Pembatas Daya Tinggi

Kombinasi saklar beban dan pelindung arus pembatas daya tinggi memiliki keuntungan berikut:

1.4.1 Kinerja Baik dalam Beralih Trafo Tanpa Beban

Sebagian besar beban dalam unit utama cincin adalah trafo distribusi. Secara umum, kapasitasnya tidak melebihi 1250 KVA, dan dalam kasus langka mencapai 1600 KVA. Arus tanpa beban trafo distribusi umumnya sekitar 2% dari arus nominal, dan arus tanpa beban trafo distribusi yang lebih besar lebih kecil. Ketika unit utama cincin beralih arus kecil trafo tanpa beban, kinerjanya baik dan tidak menghasilkan tegangan overvoltage yang tinggi.

1.4.2 Perlindungan Efektif Trafo Distribusi

Terutama untuk trafo berpendingin minyak, menggunakan saklar beban dengan pelindung arus pembatas daya tinggi lebih efektif daripada menggunakan pemutus sirkuit. Kadang-kadang, yang terakhir mungkin bahkan tidak memberikan perlindungan yang efektif. Informasi terkait menunjukkan bahwa ketika trafo berpendingin minyak mengalami gangguan arus pendek, tekanan yang dihasilkan oleh busur naik, dan gelembung yang terbentuk dari penguapan minyak akan mengisi ruang yang sebelumnya dimiliki oleh minyak. Minyak akan mentransfer tekanan ke tangki trafo. Seiring berlanjutnya arus pendek, tekanan semakin meningkat, menyebabkan tangki trafo deformasi dan retak.

Untuk menghindari kerusakan tangki, gangguan harus diselesaikan dalam 20 ms. Jika pemutus sirkuit digunakan, karena adanya perlindungan relai, ditambah waktu operasi dan waktu pemadam busurnya, total waktu buka umumnya tidak kurang dari 60 ms, yang tidak dapat melindungi trafo secara efektif. Namun, pelindung arus pembatas daya tinggi memiliki fungsi pemutusan cepat. Ditambah dengan fungsinya membatasi arus, ia dapat membersihkan gangguan dan membatasi arus pendek dalam 10 ms, melindungi trafo secara efektif. Oleh karena itu, sebisa mungkin gunakan pelindung arus pembatas daya tinggi untuk melindungi peralatan listrik daripada pemutus sirkuit. Bahkan jika beban adalah trafo kering, perlindungan pelindung bertindak cepat dan lebih baik daripada menggunakan pemutus sirkuit.

1.4.3 Dalam Hal Koordinasi Perlindungan Relai

Dalam sebagian besar kasus, tidak perlu menggunakan pemutus sirkuit dalam unit utama cincin. Ini karena pengaturan perlindungan pemutus sirkuit di ujung jaringan distribusi cincin (yaitu, pemutus sirkuit feeder 10KV di substation 110KV atau 220KV) umumnya sebagai berikut: waktu perlindungan instan adalah 0s, waktu perlindungan over-current adalah 0.5s, dan waktu perlindungan zero-sequence adalah 0.5s. Jika pemutus sirkuit digunakan dalam unit utama cincin, meskipun waktu pengaturannya 0s untuk operasi, karena dispersi waktu operasi inheren pemutus sirkuit, sulit untuk memastikan bahwa pemutus sirkuit dalam unit utama cincin, bukan pemutus sirkuit level atas, yang bertindak pertama.

1.4.4 Pelindung Arus Pembatas Daya Tinggi Dapat Memberikan Perlindungan untuk Peralatan Downstream

Seperti transformator arus, kabel, dll. Rentang perlindungan pelindung arus pembatas daya tinggi dapat mulai dari arus lebur minimum (biasanya 2-3 kali arus nominal pelindung) hingga kapasitas pemutusan maksimum. Karakteristik arus-waktu pelindung arus pembatas biasanya adalah kurva invers waktu yang curam. Setelah terjadi arus pendek, ia dapat meleleh dan membersihkan gangguan dalam waktu yang sangat singkat. Jika pemutus sirkuit digunakan untuk perlindungan, hal ini akan meningkatkan signifikan persyaratan stabilitas termal komponen listrik lainnya seperti kabel, transformator arus, dan bushing trafo, meningkatkan biaya peralatan listrik dan biaya proyek. Di sini, perlu dicatat bahwa ketika menggunakan kombinasi saklar beban dan pelindung arus pembatas daya tinggi, keduanya harus dikoordinasikan dengan baik. Ketika pelindung tidak meleleh pada tiga fase, striker pelindung harus segera memutus saklar beban untuk mencegah operasi fase tunggal.

2. Bentuk Koneksi Ruang Tegangan Tinggi untuk Pengguna Akhir

Standar GB14285-1993 "Kode Teknis untuk Perlindungan Relai dan Perangkat Otomatis Keselamatan" menetapkan bahwa ketika memilih peralatan perlindungan untuk trafo distribusi, ketika kapasitasnya sama dengan atau lebih besar dari 800 KVA, pemutus sirkuit dengan perangkat perlindungan relai harus dipilih. Regulasi ini dapat dipahami berdasarkan dua aspek kebutuhan berikut:

• Ketika kapasitas trafo distribusi mencapai 800 KVA dan di atas, di masa lalu, sebagian besar adalah trafo berpendingin minyak dan dilengkapi dengan relai gas. Menggunakan pemutus sirkuit dapat bekerja sama dengan relai gas untuk melindungi trafo secara efektif.

• Untuk pengguna dengan kapasitas perangkat lebih dari 800 KVA, karena berbagai alasan, gangguan ground single-phase mungkin menyebabkan perlindungan zero-sequence bertindak, menyebabkan pemutus sirkuit trip dan mengisolasi gangguan, sehingga tidak menyebabkan pemutus sirkuit feeder substation utama bertindak dan mempengaruhi pasokan listrik normal pengguna lain. Selain itu, standar juga secara jelas menetapkan bahwa bahkan jika satu trafo tidak mencapai kapasitas ini, tetapi jika kapasitas total trafo distribusi pengguna mencapai 800 KVA, persyaratan ini juga harus dipenuhi. Saat ini, skema koneksi ruang switchgear tegangan tinggi sebagian besar pengguna adalah metode koneksi dasar, dan berdasarkan ini, metode koneksi seperti satu masuk-satu cadangan atau dua masuk dengan pengecekan busbar dapat diturunkan.

3. Kesimpulan

Konfigurasi perlindungan untuk trafo distribusi 10kV terutama mencakup pemutus sirkuit, saklar beban, atau kombinasi saklar beban dengan pelindung. Mempertimbangkan faktor kinerja teknis, ekonomi, dan manajemen operasi secara komprehensif, baik dalam unit utama cincin 10kV maupun unit distribusi tegangan tinggi untuk pengguna akhir, konfigurasi perlindungan kombinasi saklar beban dengan pelindung arus pembatas daya tinggi tidak hanya dapat menyediakan arus beban nominal tetapi juga memutus arus pendek dan memiliki kinerja beralih trafo tanpa beban, yang dapat melindungi trafo distribusi secara efektif. Oleh karena itu, konfigurasi kombinasi saklar beban dengan pelindung arus pembatas daya tinggi disarankan sebagai mode perlindungan untuk perlindungan trafo distribusi.