Petunjuk Aplikasi untuk Perangkat Pembatas Arus 50kA pada Platform Minyak Lepas Pantai

1. Operasi Sistem Dengan dan Tanpa CLiP (Perangkat Pembatas Arus)

Dalam kondisi operasi normal, panel kontrol beroperasi sebagai berikut:

• Semua pemutus bus terhubung, menghubungkan tiga bagian bus secara paralel;
• Dua generator online dan menyuplai daya ke panel kontrol.

Dalam konfigurasi ini, arus gangguan prospektif di panel kontrol kurang dari 50kA. Oleh karena itu, perangkat pembatas arus (CLiP) tidak dimasukkan ke dalam rangkaian.

Selama operasi pemeliharaan yang melibatkan pembukaan satu generator (mengambilnya offline) dan penutupan lainnya (sinkronisasi dan penghubungan), sistem beroperasi sebagai berikut:

• Semua pemutus bus tetap tertutup, menjaga ketiga bagian bus tetap terhubung;
• Tiga generator sementara terhubung ke sistem (untuk durasi terbatas selama pergantian generator).

Dalam kondisi ini, kapasitas gangguan pendek sistem meningkat, dan arus gangguan prospektif melebihi 50kA. Karena batas tahanan gangguan pendek panel kontrol adalah 50kA, perangkat pembatas arus harus dimasukkan ke dalam rangkaian untuk memastikan keselamatan peralatan.

CLiP memantau laju kenaikan arus seiring waktu. Ketika arus melebihi ambang batas yang ditetapkan, perangkat aktif dan mengganggu hubungan bus dengan melelehkan elemen pelebur internal. Ini membatasi arus gangguan aktual ke bawah 50kA, memastikannya tetap dalam batas desain aman panel kontrol.

Proses ini memungkinkan isolasi gangguan tanpa menyebabkan pemadaman total sistem distribusi daya eHouse.

Ringkasan:

• Ketika arus gangguan prospektif > 50kA (semua pemutus bus tertutup dan tiga generator online), CLiP harus ada di dalam rangkaian. Kondisi ini terjadi hanya selama fase transisional pemeliharaan generator tunggal.
• Ketika arus gangguan prospektif < 50kA (hanya dua generator online atau dua dari tiga pemutus bus terbuka), CLiP harus diputus dari rangkaian.

2. Persyaratan Operasi dan Pemeliharaan

Pemilik fasilitas harus menyetujui susunan operasi alternatif yang diusulkan. Keputusan juga harus didasarkan pada data tambahan terkait pelebur pembatas arus, termasuk persyaratan pemeliharaan, estimasi umur layanan, dan kemampuan personel yang melakukan pemeliharaan peralatan. Tindakan-tindakan ini harus dimasukkan ke dalam manual operasi dan pemeliharaan.

3. Desain dan Pengujian Pelebur Pembatas Arus

Pelebur pembatas arus harus dirancang dan diuji sesuai dengan standar yang diakui seperti IEC 60282-1:2009/2014 dan seri IEEE C37.41, dan harus sesuai untuk aplikasi dan kondisi lingkungan/operasional yang dimaksud. Hanya satu pelebur pembatas arus yang digunakan; kombinasi pelebur pembatas arus memerlukan pertimbangan dan evaluasi khusus.

CLiP telah mendapatkan laporan uji tipe KEMA yang mencakup kapasitas pemutusan, kenaikan suhu, dan uji isolasi, serta catatan kalibrasi untuk peralatan pengukuran. Pengujian telah dilakukan sesuai dengan standar IEC 60282 dan seri ANSI/IEEE C37.40.

4. Tingkat Isolasi Penyimpan Pelebur

• Penyimpan pelebur memiliki tegangan impulsi tahanan nominal 110kV BIL;
• Trafo isolasi telah lulus uji 150kV BIL dan dapat digunakan dalam sistem kelas 27kV;
• Setiap trafo isolasi menjalani uji dielektrik AC 50kV selama produksi.

5. Verifikasi Kelayakan Pelebur untuk Suhu Operasi

Pelebur pembatas arus telah dibuat dan diuji sesuai dengan standar IEC 60282-1 atau seri IEEE C37.41.

IEC 60282-1 menentukan suhu lingkungan maksimum 40°C, sementara standar masyarakat klasifikasi SVR 4-1-1, Tabel 8, mensyaratkan 45°C. Bukti yang sesuai dengan Lampiran E IEC 60282-1 (atau standar setara) harus disediakan untuk menunjukkan bahwa pelebur cocok untuk suhu lingkungan maksimum yang diharapkan 45°C.

Pengujian mencakup persyaratan IEC 60282-1 dan ANSI/IEEE C37.41. Uji interupsi Seri II lebih ketat daripada persyaratan IEC, karena menuntut 100% tegangan uji (IEC mengizinkan 87%). G&W menguji tugas Seri I pada 100% tegangan dan 100% arus—melebihi semua persyaratan standar. Proyek sebenarnya menggunakan perangkat berperingkat 4000A.

Untuk switchgear 5000A tanpa pendinginan paksa, marjin kenaikan suhu 5K pada suhu lingkungan 40°C, memungkinkannya membawa 5000A pada 40°C dan 4000A pada suhu lingkungan 50°C.

6. Karakteristik Waktu-Arus dan Kinerja Pembatasan Arus

Jenis perangkat ini tidak memiliki kurva waktu-arus konvensional (TCC). Operasinya selesai dalam 0,01 detik—jauh sebelum titik awal kurva TCC biasa—secara efektif menjadikannya perangkat instan.

Dalam praktiknya, setiap aplikasi dievaluasi berdasarkan kasus per kasus, menggunakan skenario terburuk (gangguan sepenuhnya asimetris). Arus sistem digambarkan dengan resolusi waktu yang sesuai untuk menggambarkan semua interaksi. Pendekatan ini lebih unggul dibandingkan penggunaan kurva arus lewat puncak yang bisa menyesatkan.

7. Overvoltage Puncak dan Disipasi Daya Selama Operasi Arus Gangguan Tinggi

• Menurut persyaratan IEC dan ANSI/IEEE untuk peralatan berperingkat 15,5kV, tegangan puncak selama operasi (maksimum terukur 47,1kV) tetap dalam rentang 49kV, dan tidak melibatkan pelepasan panas atau uap dalam jumlah besar yang terkait dengan interupsi jenis ekspulsi.

• Struktur disipasi panas CLiP pada dasarnya adalah busbar dengan bagian pembatas arus yang dikerjakan mesin.

• Total disipasi panas sistem CLiP tiga fasa pada 4000A sekitar 500W.

8. Studi Gangguan Pendek dan Validasi Perlindungan Bertingkat

Studi gangguan pendek harus menunjukkan fungsi perangkat pembatas arus dan bagaimana ia mengurangi arus gangguan simetris di bawah tingkat tahanan yang ditetapkan panel kontrol. Jika susunan yang diusulkan dimaksudkan untuk beroperasi sebagai "perlindungan bertingkat," kepatuhan terhadap kondisi yang ditentukan dalam standar masyarakat klasifikasi SVR 4-8-2 / 9.3.6 harus diverifikasi. Titik pemicu dan penentuan arus lewat dalam setiap arah harus didefinisikan dengan jelas.

9. Perhitungan Kemampuan Tahan Busbar untuk Arus Gangguan Pendek Maksimum

Perhitungan harus dilakukan sesuai dengan standar IEC untuk memverifikasi kemampuan busbar menahan efek mekanis dan termal yang disebabkan oleh arus gangguan pendek prospektif maksimum.