Apakah Koordinasi Isolasi dalam Sistem Kuasa

Apakah Koordinasi Isolasi dalam Sistem Kuasa?

Koordinasi Isolasi Didefinisikan

Koordinasi isolasi adalah susunan strategik isolasi elektrik untuk mengurangkan kerosakan sistem dan memastikan perbaikan mudah dalam kes gagal.

Tegangan Sistem

Memahami tegangan nominal dan maksimum sistem adalah penting untuk merancang isolasi sistem kuasa yang dapat menangani keadaan operasi yang berbeza.

Tegangan Sistem Nominal

Tegangan Sistem Nominal adalah tegangan fasa ke fasa sistem yang biasanya direka. Contohnya sistem 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV.

Tegangan Sistem Maksimum

Tegangan Sistem Maksimum adalah tegangan frekuensi kuasa maksimum yang dibenarkan yang boleh berlaku mungkin untuk tempoh masa yang lama semasa beban kosong atau beban rendah sistem kuasa. Ia juga diukur dalam cara fasa ke fasa.

Senarai tegangan sistem nominal yang berbeza dan tegangan sistem maksimum yang sepadan diberikan di bawah untuk rujukan,

NB – Dari jadual di atas, didapati bahawa umumnya tegangan sistem maksimum adalah 110 % dari tegangan sistem nominal yang sepadan hingga tahap tegangan 220 KV, dan untuk 400 KV dan ke atas ia adalah 105 %.

Faktor Penyambungan ke Bumi

Ini adalah nisbah antara voltan kuasa frekuensi tertinggi fasa ke bumi pada fasa yang sihat semasa gangguan bumi kepada voltan kuasa frekuensi fasa ke fasa rms yang akan diperoleh di lokasi yang dipilih tanpa gangguan.

Nisbah ini menggambarkan, secara umum, keadaan penyambungan bumi sistem dari sudut pandang lokasi gangguan yang dipilih.

Sistem yang Berkesan Disambungkan ke Bumi

Sistem dikatakan berkesan disambungkan ke bumi jika faktor penyambungan tidak melebihi 80 % dan tidak berkesan disambungkan ke bumi jika ia melakukannya.

Faktor penyambungan adalah 100 % untuk sistem neutral terisolasi, sementara ia adalah 57.7 % (1/√3 = 0.577) untuk sistem yang disambungkan ke bumi secara solid.

Tahap Isolasi

Setiap peralatan elektrik harus mengalami keadaan over voltan transien abnormal yang berbeza pada waktu yang berbeza selama tempoh perkhidmatan hidupnya. Peralatan tersebut mungkin perlu bertahan terhadap impuls petir, impuls pemutusan, dan/atau over voltan frekuensi kuasa jangka pendek. Bergantung kepada tahap maksimum voltan impuls dan over voltan frekuensi kuasa jangka pendek yang satu komponen sistem kuasa boleh tahan, tahap isolasi sistem kuasa tekanan tinggi ditentukan.

Semasa menentukan tahap isolasi sistem yang berperingkat kurang daripada 300 KV, voltan tahanan impuls petir dan voltan tahanan frekuensi kuasa jangka pendek dipertimbangkan. Untuk peralatan yang berperingkat lebih atau sama dengan 300 KV, voltan tahanan impuls pemutusan dan voltan tahanan frekuensi kuasa jangka pendek dipertimbangkan.

Voltan Impuls Petir

Gangguan sistem yang berlaku disebabkan oleh petir alam, boleh diwakili oleh tiga bentuk gelombang asas yang berbeza. Jika voltan impuls petir bergerak sejauh beberapa jarak sepanjang garis penghantaran sebelum mencapai ke insulator, bentuk gelombangnya mendekati gelombang penuh, dan gelombang ini dirujuk sebagai gelombang 1.2/50. Jika semasa bergerak, gelombang gangguan petir menyebabkan flash over di seberang insulator, bentuk gelombang menjadi gelombang terpotong. Jika sambaran petir mengenai insulator secara langsung, maka voltan impuls petir mungkin naik curam sehingga lega oleh flash over, menyebabkan penurunan voltan yang sangat curam. Tiga gelombang ini agak berbeza dalam tempoh dan bentuk.

Impuls Pemutusan

Semasa operasi pemutusan, mungkin ada voltan unipolar yang muncul dalam sistem. Bentuk gelombang yang mungkin bergetar atau redam secara berkala. Bentuk gelombang impuls pemutusan mempunyai bahagian depan yang curam dan ekor yang bergetar dan redam.

Voltan Tahanan Frekuensi Kuasa Jangka Pendek

Voltan tahanan frekuensi kuasa jangka pendek adalah nilai rms yang ditetapkan bagi voltan sinusoidal frekuensi kuasa yang peralatan elektrik harus tahan untuk tempoh masa tertentu biasanya 60 saat.

Peranti Perlindungan

Peranti perlindungan over voltan seperti pelindung surga atau pelindung petir direka untuk tahan terhadap tahap tertentu voltan transien di luar mana peranti tersebut menyalurkan tenaga surga ke tanah dan oleh itu mengekalkan tahap voltan transien hingga tahap tertentu. Dengan demikian, voltan transien tidak boleh melebihi tahap tersebut. Tahap perlindungan peranti perlindungan over voltan adalah nilai voltan puncak tertinggi yang tidak boleh dilampau di terminal peranti perlindungan over voltan apabila impuls pemutusan dan impuls petir dikenakan.

Menggunakan Wayar Perisai atau Wayar Bumi

Surge petir dalam garis penghantaran udara boleh berlaku akibat sambaran petir langsung. Memasang wayar perisai atau wayar bumi di atas konduktor atas pada ketinggian yang sesuai boleh melindungi garis-garis ini. Jika wayar perisai ini disambungkan dengan betul ke menara penghantaran dan menara tersebut berbumi dengan baik, ia boleh mencegah sambaran petir langsung pada mana-mana konduktor dalam sudut perlindungan wayar bumi. Wayar perisai juga melindungi substasiun elektrik dan peralatan mereka dari petir.

Kaedah Konvensional Koordinasi Isolasi

Seperti yang telah dibincangkan, komponen dalam sistem kuasa elektrik mungkin mengalami tahap stres voltan transien yang berbeza, termasuk impuls pemutusan dan impuls petir. Menggunakan peranti perlindungan seperti pelindung petir boleh membatasi amplitud maksimum voltan transien ini. Dengan mengekalkan tahap isolasi di atas tahap perlindungan peranti perlindungan, kemungkinan kerosakan isolasi dikurangkan. Ini memastikan bahawa voltan transien yang mencapai isolasi berada dalam had selamat yang ditetapkan oleh tahap perlindungan.

Secara umum, tahap isolasi impuls ditetapkan pada 15 hingga 25 % di atas voltan tahap perlindungan peranti perlindungan.

Kaedah Statistik Koordinasi Isolasi

Pada tegangan penghantaran yang lebih tinggi, panjang rentetan insulator dan jarak di udara tidak meningkat secara linear dengan tegangan tetapi kira-kira V1.6. Bilangan cakera insulator yang diperlukan dalam rentetan gantung untuk over voltan yang berbeza ditunjukkan di bawah. Didapati bahawa peningkatan bilangan cakera hanya sedikit untuk sistem 220 KV, dengan peningkatan faktor over voltan dari 2 hingga 3.5, tetapi terdapat peningkatan yang cepat dalam sistem 750 kV. Oleh itu, walaupun mungkin ekonomi untuk melindungi garis tegangan rendah hingga faktor over voltan 3.5 (misalnya), pasti tidak ekonomi untuk memiliki faktor over voltan lebih daripada kira-kira 2 hingga 2.5 pada garis tegangan yang lebih tinggi. Dalam sistem tegangan yang lebih tinggi, over voltan pemutusan yang dominan. Walau bagaimanapun, ini boleh dikawal dengan reka bentuk peranti pemutusan yang tepat.

Kecekapan Ekonomi

Koordinasi isolasi mesti mengimbangi keperluan teknikal dengan kelayakan ekonomi, terutamanya pada tahap tegangan yang lebih tinggi.