Perlindungan fusible trafo kotak gaya Amerika

Pengenalan Sekring pada Trafo Kotak Gaya Amerika
Trafo kotak gaya Amerika umumnya menggunakan kombinasi sekring colokan dan sekring cadangan dalam rangkaian seri untuk memberikan perlindungan. Prinsip perlindungannya canggih dan andal, serta operasinya sederhana. Sekring cadangan adalah sekring pembatas arus yang terendam minyak, biasanya dipasang di dalam trafo kotak. Ini akan beroperasi hanya ketika terjadi gangguan di dalam trafo kotak, dan digunakan untuk melindungi jalur tegangan tinggi. Sekring colokan adalah sekring colokan yang terendam minyak, yang akan meledak ketika terjadi gangguan pendek sirkuit pada sisi sekunder, atau ketika ada kelebihan beban atau suhu minyak terlalu tinggi. Sekring colokan merupakan aksesori utama untuk perlindungan kelebihan arus pada trafo kotak terendam minyak dalam sistem distribusi listrik.

Sekring di dalam dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis: tipe arus, tipe sensitif ganda, dan tipe faktor ganda. Sekring dapat ditarik untuk penggantian tanpa mematikan trafo kotak. Sekring tipe arus, ketika dihubungkan secara seri dengan sekring cadangan, membentuk "perlindungan ganda sekring". Sekring tipe arus digunakan untuk perlindungan kelebihan beban, dan sekring cadangan digunakan untuk melindungi terhadap gangguan internal trafo (seperti pendek sirkuit kumparan, dll.). Sekring sensitif ganda, ketika dihubungkan secara seri dengan sekring cadangan, juga membentuk "perlindungan ganda sekring". Sekring sensitif ganda melindungi terhadap gangguan atau kelebihan beban pada sisi tegangan rendah trafo dari segi arus dan suhu.

Sekring cadangan digunakan untuk melindungi terhadap gangguan internal trafo (seperti gangguan pendek sirkuit kumparan, dll.). Kurva ampere-detik standar dapat bekerja sama dengan tepat dengan sekring dan pemutus sirkuit di tingkat atas dan bawah. Sekring tipe faktor ganda, ketika dihubungkan secara seri dengan sekring cadangan, membentuk "perlindungan ganda sekring". Sekring tipe faktor ganda melindungi terhadap gangguan atau kelebihan beban pada sisi tegangan rendah trafo dari segi arus dan suhu. Sekring cadangan digunakan untuk melindungi terhadap gangguan internal trafo (seperti gangguan pendek sirkuit kumparan, dll.), dan kurva ampere-detik standarnya dapat bekerja sama dengan tepat dengan sekring dan pemutus sirkuit di tingkat atas dan bawah.
Struktur Dasar Sekring
Sekring memiliki struktur yang berbeda sesuai dengan fungsi yang mereka lakukan. Artikel ini singkat menjelaskan sekring pembatas arus tipe NX McGraw Edison dari Perusahaan COOPER (Cooper) di Amerika Serikat.

Struktur sekring pembatas arus tipe NX McGraw Edison ditunjukkan pada Gambar 1. Ini mengandung elemen fusibel dengan strip sekring perak murni. Strip sekring perak murni dililit pada penyangga mika (komponen penyangga tipe laba-laba), dan penyangga ini dapat menghasilkan gas ionisasi yang membantu membuka rangkaian. Sekring dan pasir silika dipasang dalam tabung isolasi serat kaca.

1 - Isi pasir silika berkualitas tinggi; 2 - Penyangga mika; 3 - Terminal tembaga padat; 4 - Sistem segel ganda; 5 - Label identifikasi; 6 - Tutup serat kaca; 7 - Strip sekring perak murni.

Gambar 1. Elemen konstituen dasar sekring pembatas arus tipe NX McGraw Edison.

Seperti ditunjukkan pada Gambar 1, sekring pembatas arus tipe NX McGraw Edison (model sekring lain memiliki struktur yang serupa dengan sekring ini) terutama mencakup:

•  Isi pasir silika berkualitas tinggi. Ukuran partikel, kebersihan, dan densitas tertentu memberikan karakteristik penyerapan panas dan pemadam busur, yang penting bagi sekring untuk mempertahankan karakteristik pembersihan yang konsisten dan tingkat energi yang melewati yang rendah.

•  Penyangga mika. Selama operasi sekring, penyangga mika memberikan dukungan gulungan yang stabil tanpa menghasilkan gas dan akumulasi tekanan.

• Terminal tembaga padat. Konektor konduktif listrik dipilih dari kuningan dengan panjang berkisar antara 0,25 hingga 10 inci.

• Sistem segel ganda. Karet nitril dan sealant resin epoksi dapat memastikan integritas segel sekring.

• Label identifikasi yang kuat. Ini memudahkan pengguna untuk mendapatkan parameter tegangan, arus, nomor pesanan, dan informasi lainnya.

• Tutup serat kaca. Ini memberikan kekuatan tinggi bagi sekring dan integritas pemeliharaan, memungkinkan sekring untuk menahan jangkauan perlindungan dari arus fusing minimum hingga maksimum 50 kA selama proses pemutusan apapun.

• Strip sekring perak murni. Ini dapat mempertahankan stabilitas di bawah sirkulasi arus dan kondisi tekanan termal dan memberikan karakteristik fusing yang konsisten. Selama pemutusan arus besar, strip sekring dapat mengontrol dan mengurangi level puncak tegangan busur secara efektif. Selama proses pemutusan, komponen ini dapat mengontrol dan membatasi arus dan energi yang diperbolehkan melewati.

Karakteristik Operasional dan Prinsip Perlindungan Sekring
Proses kerja sekring bergantung pada model elemen sekring di dalamnya. Untuk semua sekring, pembersihan arus gangguan besar pada dasarnya sama. Aliran arus akan melelehkan elemen fusibel sepanjang panjangnya, dan busur yang dihasilkan akan menyebabkan elemen fusibel meledak, mengubah pasir silika menjadi kaca dan membentuk saluran kaca yang membatasi perkembangan busur. Saluran kaca ini membatasi busur dengan meningkatkan nilai resistansi, mengurangi arus dan memaksanya mencapai nol lebih awal.

Dalam sekring lokal atau full-range, pembersihan arus sedang atau kecil harus dicegah. Misalnya, dalam sekring pembatas arus tipe McGraw Edison, titik "M" (yaitu, kawat paduan timah) ditempatkan di tengah elemen fusibel utama untuk menurunkan suhu leburnya, seperti ditunjukkan pada Gambar 2(a). Setelah elemen fusibel meleleh di titik M, arus dialihkan ke elemen fusibel bantu. Kawat tipis terhubung ke elemen fusibel utama dengan celah 1/4 dari ujung elemen utama. Gradien tegangan melintasi busur di titik M dan celah elemen fusibel bantu, seperti ditunjukkan pada Gambar 2(b). Oleh karena itu, jika elemen fusibel utama terus berbusur, koneksi kawat ini akan muncul di tiga posisi, memperluas panjang busur tiga kali dan menggunakan area ini untuk mendispersikan energi sirkuit, seperti ditunjukkan pada Gambar 2(c). Pada tahap awal berbusur, panas yang cukup terkumpul untuk mendekomposisi struktur laba-laba di area tersebut, dan gas yang ditiupkan dari struktur laba-laba dapat mendinginkan batu lebur dan mengurangi panjang busur hingga titik gangguan dapat diputuskan.

Gambar 2 Proses pengurangan arus oleh sekring pembatas arus tipe NX McGraw Edison

Pemilihan sekring pembatas arus terutama didasarkan pada parameter tegangan nominalnya. Ketika menentukan parameter yang tepat, beberapa faktor perlu dipertimbangkan, termasuk jenis sistem listrik, tegangan maksimum sistem, kondisi gulungan trafo (jika sekring digunakan untuk perlindungan trafo), status grounding kabel netral, dan jenis beban.

Secara umum, sirkuit fase tunggal dapat dilindungi oleh sekring pembatas arus dengan parameter nominal yang lebih besar dari tegangan grounding fase tunggal. Namun, untuk sirkuit tiga fase, sekring harus memiliki parameter inter-fase yang sesuai. Dalam kasus spesifik, dengan asumsi tegangan putus positif-sekuensial yang diterapkan pada sekring tidak melebihi tegangan desain maksimum, parameter grounding fase tunggal mungkin berlaku untuk sistem tiga fase. Dalam situasi seperti itu, diasumsikan bahwa dua sekring pembatas arus yang dihubungkan seri akan membagi tegangan yang diterapkan dalam kondisi gangguan tertentu. Tabel 1 menggambarkan hubungan antara parameter tegangan nominal yang direkomendasikan dan parameter aplikasi sekring pembatas arus.

Untuk perlindungan perangkat listrik, persyaratan pemutusan sekring pembatas arus harus disesuaikan dengan perangkat yang dilindungi. Selain itu, kurva waktu-arus sekring juga harus disesuaikan dengan perangkat perlindungan dalam sistem, terutama ketika sekring cadangan terlibat dan pemutusan gangguan arus rendah bergantung pada sekring ekspulsi.

Tabel 1 Parameter Tegangan Nominal yang Direkomendasikan untuk Sekring Pembatas Arus dan Parameter Aplikasi Sekring Pembatas Arus

Sama seperti sekring biasa, sekring pembatas arus juga mungkin mengalami penurunan daya pada suatu suhu lingkungan. Faktor derating untuk berbagai skenario aplikasi ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3 Faktor Derating Suhu Lingkungan untuk Aplikasi Sekring Pembatas Arus Tipe NX

Kunci untuk menerapkan perlindungan sekring pada trafo distribusi adalah bahwa sekring harus memenuhi persyaratan berikut:

• Memberikan perlindungan pendek sirkuit dan memisahkan trafo yang rusak dari sistem terlebih dahulu. Sekring seharusnya tidak meledak selama arus inrush, arus starting beban dingin, dan kelebihan arus jangka pendek. Harus bekerja sama dengan perangkat tingkat atas (meledak sebelum pemutus sirkuit beroperasi).

• Mencegah situasi kelebihan arus yang parah yang dapat menyebabkan kerusakan overheating atau kerusakan mekanis pada trafo. Perlu dicatat bahwa jika diperlukan, item ② dapat ditunda karena tujuan utama perlindungan sekring adalah perlindungan kelebihan beban daripada perlindungan pendek sirkuit.

Kurva waktu-arus arus inrush/ar