Masalah dan Solusi SPD untuk Sirkuit Sekunder Trafo Tegangan

Makalah ini menganalisis situasi di atas secara mendalam dan merangkum langkah-langkah teknis untuk menyelesaikan masalah-masalah tersebut.

1. Masalah Utama Produk SPD pada Sirkuit Sekunder Trafo Tegangan

Saat ini, ada SPD tanpa arus sisa (penahan petir tipe saklar) di dalam dan luar negeri. Sirkuit pelepasan internal utamanya menggunakan tabung pelepasan/celah, dengan kapasitas arus pelepasan yang tinggi (melebihi varistor oksida seng). Namun, mereka memiliki kekurangan fatal: pembatasan tegangan yang buruk, tegangan tarik busur, dan waktu respons yang panjang (hingga 100 ns). Hal-hal ini mencegah peralatan sirkuit sekunder mendapatkan perlindungan yang tepat. Lebih buruk lagi, tegangan tarik busur sering menurunkan tegangan sirkuit sekunder trafo tegangan (100 V) menjadi beberapa volt, membuat sistem pengukuran dan kontrol menunjukkan hilangnya tegangan jalur tegangan tinggi. Oleh karena itu, penahan petir tipe saklar tidak dapat digunakan.

2. Solusi dan Isi Utama

Elemen pelepasan inti SPD umum di pasar termasuk tabung pelepasan CDT, varistor oksida seng MOV, dan penekan tegangan sementara TVD. TVD memiliki respons yang sangat cepat (1 ns), pembatasan tegangan yang baik, dan arus sisa yang kecil (di bawah 1 μA); setelah rusak, ia akan terbakar dan putus, tanpa hubungan pendek. Namun, arus pelepasannya rendah (1 kA). Selain itu, CDT, GAP, dan TVD memiliki kemampuan anti-pulsasi tegangan tinggi yang lebih kuat daripada MOV, mampu menahan impuls 10 kV tanpa kerusakan struktural.

Dengan menggabungkan keunggulan elemen-elemen ini dan menggunakan rangkaian gabungan, produk (MOV seri dengan paralel CDT dan TVD) dirancang, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1: Prinsip Pelepasan

Ketika arus petir masuk di Titik A, MOV tetap tidak konduktif pada awalnya. Namun, arus sisa MOV menyamakan potensial antara Titik A dan B. Pada saat itu, TVS aktif dalam 1 ns, menciptakan jalur langsung antara Titik B dan C. Akibatnya, seluruh tegangan petir diterapkan pada MOV antara Titik A dan B. Karena tegangan aktivasi MOV Um hanya 50% dari tegangan aktivasi rangkaian gabungan Uc, tegangan tinggi mempercepat aktivasi MOV, mengurangi waktu respons biasanya 25 ns menjadi sekitar 12,5 ns. Selama periode ini, sementara arus pelepasan masih meningkat, jalur langsung dari A ke B memaksa sebagian besar tegangan petir berada di antara Titik B dan C (di mana kapasitas arus maksimum TVD sekitar 1 kA).

Dari perspektif desain, tegangan aktivasi CDT 50% lebih rendah dari Uc. Selain itu, hambatan internal RL dari MOV yang sebagian konduktif menciptakan penurunan tegangan yang meningkatkan tegangan di Titik B melebihi tegangan petir awal. Pengujian menunjukkan hal ini mengurangi waktu aktivasi CDT dari 100 ns menjadi 15 ns, memungkinkan seluruh rangkaian menjadi konduktif penuh dalam 25 ns—sesuai dengan waktu respons MOV tunggal.

Setelah pelepasan, arus sisa TVD yang sangat kecil dan putus total CDT menghilangkan masalah arus sisa MOV, mencegah potensi bahaya. Untuk kinerja pembatasan tegangan, aktivasi presisi TVD (di mana tegangan aktivasi sama dengan tegangan pembatasan) memastikan ambang batas pembatasan yang rendah. Dengan Um = 0.5Uc, tegangan pembatasan MOV dalam rangkaian adalah 1.5Uc, menghasilkan tegangan pembatasan rangkaian gabungan keseluruhan 2Uc—signifikan lebih baik daripada rasio 3× modul MOV tunggal.

Sebuah rangkaian pemantau tambahan diintegrasikan untuk mendeteksi kegagalan komponen. Ketika elemen internal menurun, node pemantau beralih dari terbuka ke tertutup, menandakan kegagalan SPD. Tabel 1 membandingkan kinerja modul MOV tunggal versus SPD rangkaian pelepasan gabungan dalam kondisi yang sama.

SPD jenis baru ini memiliki arus sisa, namun dapat mengontrol over-voltage pada tingkat yang sangat rendah (di bawah 10 μA). Selain itu, ia dapat menjaga parameter arus sisa tetap tidak berubah, dan segera putus setelah over-voltage hilang. Ini adalah produk ideal yang dapat diterapkan pada sirkuit sekunder trafo tegangan.

SPD menggunakan rangkaian pelepasan gabungan untuk menggantikan modul varistor oksida seng tunggal, memberikan tindakan teknis perlindungan over-voltage untuk sirkuit sekunder trafo tegangan. Ini dapat menghindari masalah peningkatan arus sisa usia setelah rangkaian SPD dipengaruhi oleh petir atau over-voltage operasional berkali-kali. Selain itu, ketika terjadi kerusakan dan kegagalan, tidak akan ada fenomena hubungan pendek. Jika SPD memiliki titik kegagalan seperti kerusakan dan hubungan pendek, petugas operasi dan pemeliharaan dapat diberitahu melalui kontak alarm SPD, menghindari terjadinya masalah mal-operasi atau non-operasi perlindungan.

3. Kesimpulan

Dalam proses penggunaan aktual, SPD yang menggunakan rangkaian gabungan memiliki nilai arus sisa yang pada dasarnya tidak berubah dari awal hingga gagal (setelah rusak, langsung terputus), dan dapat dikendalikan di bawah 3 μA. Selain itu, SPD dapat dengan mudah menyediakan titik kontak pemantauan kegagalan melalui rangkaian gabungan, yang mudah bagi petugas operasi dan pemeliharaan untuk memantau.

Dengan menerapkan teknologi penekanan over-voltage untuk sirkuit sekunder trafo tegangan gabungan, risiko mal-operasi atau non-operasi keamanan perlindungan yang disebabkan oleh bahaya grounding SPD pada sirkuit sekunder trafo tegangan dihindari. Ini benar-benar mewujudkan perlindungan terhadap petir dan over-voltage operasional pada sirkuit sekunder trafo tegangan, memastikan operasi aman peralatan sekunder listrik dalam kondisi cuaca ekstrem dan situasi kecelakaan.