Desain dan Kasus Aplikasi Sistem Ruang Pemadam Busur Pemutus Sirkuit SF6 Dead Tank 252kV

Pendahuluan

Dalam beberapa tahun terakhir, permintaan listrik di Nigeria meningkat seiring dengan perkembangan ekonomi dan masyarakatnya. Sistem transmisi listrik yang stabil dan andal sangat penting untuk perkembangannya. Gardu induk tegangan tinggi 252kV memainkan peran penting dalam jaringan listrik Nigeria, dan kinerja pemutus sirkuit secara langsung mempengaruhi keamanan dan stabilitas jalur-jalur ini. ABB, sebagai produsen peralatan listrik terkemuka dunia, telah mengembangkan pemutus sirkuit SF6 tangki mati 252kV dengan sistem ruang padam busur api yang canggih, yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan spesifik jaringan listrik Nigeria dan telah mendapatkan sertifikasi SONCAP, menjamin kepatuhannya terhadap standar lokal.

Desain Sistem Ruang Padam Busur Api
Desain Dual-Break Seri

Ruang padam busur api pada pemutus sirkuit SF6 tangki mati 252kV menggunakan desain dual-break seri. Dalam desain ini, dua pemutus dihubungkan secara seri, dan setiap pemutus dirancang untuk menanggung sekitar 50% dari total tegangan, yaitu 126kV. Pendekatan inovatif ini secara signifikan mengurangi tekanan pemulihan dielektrik pada satu pemutus.

Ketika terjadi gangguan arus pendek di jaringan listrik, busur api dengan arus besar akan terbentuk di dalam pemutus sirkuit. Pada pemutus sirkuit single-break tradisional, seluruh tegangan 252kV harus ditanggung oleh satu pemutus selama proses pemadaman busur, yang memberikan tekanan besar pada pemulihan dielektrik pemutus. Namun, dalam desain dual-break seri, tegangan dibagi antara kedua pemutus. Ini tidak hanya mengurangi stres elektrik pada setiap pemutus tetapi juga mempersingkat waktu yang diperlukan untuk pemulihan dielektrik. Akibatnya, efisiensi pemadaman busur ditingkatkan, dan risiko pembakaran ulang busur setelah pemadaman berkurang secara signifikan.

Untuk memastikan operasi stabil dari sistem dual-break seri, ABB juga mengembangkan serangkaian teknologi kontrol pembagian tegangan yang presisi. Kapasitor paralel khusus dipasang di kedua ujung setiap pemutus. Kapasitor-kapasitor ini dikalibrasi dengan hati-hati untuk memastikan bahwa distribusi tegangan antara kedua pemutus seimbang mungkin, bahkan dalam kondisi gangguan transien yang kompleks. Mekanisme pembagian tegangan ini lebih lanjut meningkatkan keandalan sistem ruang padam busur api.

Struktur Silinder Tekanan Piston Tipe T

Silinder tekanan dalam sistem ruang padam busur api dirancang dengan struktur piston tipe T, yang merupakan komponen kunci untuk menghasilkan aliran gas SF6 berkecepatan tinggi. Ketika pemutus sirkuit menerima perintah trip, piston tipe T mulai bergerak. Selama proses pembukaan, piston tersebut mengompresi gas SF6 di dalam silinder hingga tekanan 1,2MPa.

Proses kompresi ini dikontrol dengan presisi untuk memastikan dapat menghasilkan aliran gas berkecepatan 600m/s. Aliran gas SF6 berkecepatan tinggi memainkan peran vital dalam proses pemadaman busur. Ketika busur api terbentuk, aliran gas berkecepatan tinggi dapat dengan cepat mendinginkan plasma busur, menurunkan suhu busur, dan menghilangkan partikel ionisasi di saluran busur. Dengan demikian, proses pemulihan kekuatan dielektrik di celah pemadam busur dipercepat, memungkinkan pemutus sirkuit untuk memotong arus gangguan dengan cepat dan menyelesaikan tugas pemadaman busur.

Struktur piston tipe T juga memiliki keuntungan struktur sederhana, kekuatan mekanis tinggi, dan kinerja penyegelan yang baik. Struktur sederhana ini menguntungkan dalam pembuatan dan perawatan silinder tekanan, sementara kekuatan mekanis tinggi memastikan bahwa piston dapat menahan gerakan bertekanan dan berkecepatan tinggi selama operasi. Kinerja penyegelan yang baik dari silinder tekanan memastikan bahwa gas SF6 tidak bocor, menjaga operasi normal pemutus sirkuit dan menjamin keamanan jaringan listrik.

Nozzle Serat Karbon Diperkuat PTFE

Nozzle adalah bagian penting dari ruang padam busur, dan kinerja materialnya secara langsung mempengaruhi umur layanan dan kinerja pemadaman busur pemutus sirkuit. ABB telah memilih serat karbon diperkuat PTFE sebagai material untuk nozzle ruang padam busur api pada pemutus sirkuit SF6 tangki mati 252kV.

Serat karbon diperkuat PTFE memiliki sifat-sifat unggul seperti tahan panas, tahan aus, dan ketahanan terhadap erosi busur yang kuat. Selama proses pemadaman busur, suhu di area busur dapat mencapai nilai yang sangat tinggi, sering kali melebihi 10.000 °C. Ketahanan panas serat karbon diperkuat PTFE memungkinkan nozzle untuk mempertahankan integritas struktur dan stabilitas kinerja di bawah kondisi yang keras tersebut.

Dalam hal ketahanan terhadap erosi busur, material ini dapat menahan setidaknya 2000 interupsi penuh kapasitas (50kA), yang sangat memperpanjang siklus pemeliharaan pemutus sirkuit. Dibandingkan dengan material nozzle tradisional, nozzle serat karbon diperkuat PTFE memiliki umur layanan yang lebih lama, mengurangi frekuensi pemeliharaan dan penggantian peralatan, dan dengan demikian mengurangi biaya operasi dan pemeliharaan jaringan listrik secara keseluruhan.

Sertifikasi SONCAP dan Kepatuhan

Untuk memasuki pasar Nigeria, sistem ruang padam busur api pemutus sirkuit SF6 tangki mati 252kV yang dikembangkan oleh ABB telah berhasil melalui proses sertifikasi SONCAP. Sertifikasi SONCAP adalah program penilaian yang ketat yang dilaksanakan oleh Organisasi Standar Nigeria untuk memastikan bahwa produk-produk listrik impor memenuhi standar keamanan, kesehatan, dan perlindungan lingkungan lokal.

Selama proses sertifikasi, produk ABB telah menjalani berbagai tes komprehensif, termasuk kinerja listrik, kinerja mekanis, kinerja keamanan, dan adaptabilitas lingkungan. Desain dual-break seri, struktur silinder tekanan piston tipe T, dan nozzle serat karbon diperkuat PTFE semua telah lulus pemeriksaan dan verifikasi yang ketat.

Misalnya, dalam tes kinerja listrik, kinerja pembagian tegangan sistem dual-break, kemampuan pemadaman busur pemutus sirkuit di bawah arus gangguan yang berbeda, dan karakteristik pemulihan dielektrik semuanya memenuhi atau melebihi persyaratan standar Nigeria. Dalam tes kinerja mekanis, kekuatan dan ketahanan struktur piston tipe T, serta keandalan operasi mekanis pemutus sirkuit, juga telah sepenuhnya diakui.

Pencapaian sertifikasi SONCAP tidak hanya membuktikan kualitas dan keandalan tinggi sistem ruang padam busur api pemutus sirkuit SF6 tangki mati 252kV ABB, tetapi juga memberikan jaminan kuat untuk penerapannya yang luas di jaringan listrik Nigeria.

Penerapan di Jaringan Listrik Nigeria

Pemutus sirkuit SF6 tangki mati 252kV dengan sistem ruang padam busur api canggih ini telah berhasil diterapkan dalam beberapa proyek transmisi listrik kunci di Nigeria. Dalam proyek-proyek tersebut, pemutus sirkuit telah menunjukkan kinerja yang luar biasa.

Selama proses operasi, desain dual-break seri telah efektif mengatasi beberapa gangguan arus pendek, memastikan isolasi cepat gangguan dan meminimalkan dampak pada jaringan listrik. Struktur silinder tekanan piston tipe T telah menghasilkan aliran gas SF6 berkecepatan tinggi dengan stabil, memungkinkan pemutus sirkuit menyelesaikan tugas pemadaman busur dalam waktu singkat. Nozzle serat karbon diperkuat PTFE juga telah mempertahankan kinerja yang baik, dan tidak terjadi erosi atau kerusakan yang signifikan bahkan setelah banyak operasi.

Berkat operasi yang andal dari pemutus sirkuit ini, keandalan dan stabilitas jaringan listrik Nigeria telah meningkat secara signifikan. Pemadaman listrik akibat kegagalan pemutus sirkuit telah berkurang secara drastis, menyediakan pasokan listrik yang lebih stabil untuk produksi industri dan kehidupan sehari-hari masyarakat Nigeria. Pada saat yang sama, umur layanan yang panjang dan persyaratan pemeliharaan yang rendah dari pemutus sirkuit juga telah mengurangi biaya operasi dan pemeliharaan departemen listrik lokal, yang sangat penting bagi perkembangan berkelanjutan industri listrik Nigeria.

Kesimpulan

Desain sistem ruang padam busur api pemutus sirkuit SF6 tangki mati 252kV oleh ABB, dengan desain dual-break seri inovatif, struktur silinder tekanan piston tipe T, dan nozzle serat karbon diperkuat PTFE, menyediakan solusi yang luar biasa untuk transmisi listrik tegangan tinggi di Nigeria. Pencapaian sertifikasi SONCAP menjamin kepatuhannya terhadap standar lokal, dan penerapan yang sukses di jaringan listrik Nigeria telah memverifikasi keandalan dan kinerja yang luar biasa. Kasus desain ini tidak hanya memenuhi kebutuhan pengembangan jaringan listrik saat ini di Nigeria, tetapi juga memberikan pengalaman dan referensi berharga untuk desain dan penerapan pemutus sirkuit tegangan tinggi serupa di wilayah lain. Di masa depan, ABB akan terus mengoptimalkan dan meningkatkan teknologi ini untuk berkontribusi lebih banyak pada pengembangan industri listrik global.