Fuse Tegangan Menengah | Perlindungan Cepat 10ms untuk Trafo

Fusible penghambat arus tegangan menengah terutama digunakan untuk melindungi beban seperti transformator dan motor. Fusible adalah perangkat yang, ketika arus melebihi nilai tertentu dalam durasi yang cukup lama, memutus sirkuit di mana ia dipasang dengan melelehkan satu atau lebih komponen khusus yang dirancang dan proporsional. Fusible penghambat arus mungkin mengalami kesulitan membersihkan nilai arus antara (beban berlebih antara 6 hingga 10 kali arus nominal), sehingga biasanya digunakan dalam kombinasi dengan perangkat beralih.

Fusible penghambat arus tegangan menengah bekerja dengan menyisipkan konduktor logam (elemen fusible) secara seri dengan sirkuit. Ketika arus beban berlebih atau arus pendek melewati elemen, pemanasan sendiri yang dihasilkan menyebabkannya meleleh setelah arus melebihi nilai nominalnya, sehingga membuka sirkuit. Akibatnya, fusible memiliki resistansi relatif tinggi, yang menyebabkan pembangkitan panas yang signifikan di bawah arus nominal. Misalnya, fusible 125A menghasilkan sekitar 93W panas, fusible 160A menghasilkan 217W, dan fusible 200A menghasilkan 333W. Di pasaran, fusible 12kV tersedia dengan rating arus hingga 355A, yang menghasilkan pembuangan daya yang bahkan lebih tinggi.

Dalam aplikasi switchgear praktis, arus nominal fusible harus sekitar 1,25 kali arus operasi jangka panjang beban. Ketika fusible dipasang dalam lemari tiga fase tertutup atau dipasang secara individual dalam tabung resin-encapsulated isolasi, ruang terbatas dari kompartemen fusible tidak dapat mendispersikan panas secara efektif. Pembangkitan panas melebihi 100W mungkin menyebabkan kenaikan suhu melebihi batas yang dapat diterima, sehingga perlu penurunan kapasitas fusible.

Selain itu, karena batasan ukuran pada unit ring main (RMU), diameter kompartemen fusible pada RMU gas-insulated yang kompak biasanya sekitar 90 mm, memungkinkan pemasangan fusible hingga 160A (umumnya digunakan hingga 125A). Ini membatasi perlindungan hanya untuk transformator hingga sekitar 1250 kVA. Transformator yang lebih besar dari 1250 kVA memerlukan perlindungan melalui pemutus sirkuit. Demikian pula, untuk sirkuit F-C (fusible-contact) yang digunakan untuk melindungi motor, solusi umumnya dibatasi untuk motor hingga 1250 kW. Motor yang lebih besar memerlukan kontrol dan perlindungan berbasis pemutus sirkuit.

Dalam aplikasi kontrol motor, kombinasi F-C menggunakan fusible penghambat arus tegangan tinggi sebagai perangkat pelindung cadangan. Dalam sirkuit F-C, ketika arus gangguan sama dengan atau kurang dari kapasitas pemutusan kontak vakum, relay proteksi terintegrasi harus beroperasi, menyebabkan kontak memutus arus. Fusible hanya beroperasi ketika arus gangguan melebihi pengaturan relay atau jika kontak vakum gagal beroperasi.

Perlindungan terhadap arus pendek disediakan oleh fusible. Fusible biasanya dipilih dengan arus nominal yang lebih tinggi daripada arus penuh motor untuk menahan arus inrush selama startup, tetapi tidak dapat memberikan perlindungan terhadap beban berlebih secara bersamaan. Oleh karena itu, relai waktu invers atau waktu pasti diperlukan untuk melindungi terhadap beban berlebih. Komponen seperti kontak, trafo arus, kabel, motor itu sendiri, dan peralatan sirkuit lainnya mungkin rusak akibat beban berlebih yang berkepanjangan atau energi yang melewati melebihi kemampuan tahan mereka.

Perlindungan motor terhadap arus berlebih yang disebabkan oleh beban berlebih, single-phasing, kunci rotor, atau mulai ulang berulang disediakan oleh relai waktu invers atau waktu pasti, yang mengoperasikan kontak. Untuk gangguan fasa-ke-fasa atau fasa-ke-tanah dengan arus di bawah kapasitas pemutusan kontak, perlindungan disediakan oleh relai. Untuk arus gangguan yang melebihi kapasitas pemutusan kontak hingga level tahan maksimum, perlindungan disediakan oleh fusible.

Switchgear kombinasi fusible terutama digunakan untuk perlindungan transformator. Aplikasi tipikal termasuk sirkuit feeder transformator dalam unit ring main (RMU), di mana sakelar beban SF6 dikombinasikan dengan fusible untuk mencapai desain yang kompak dan bebas perawatan. Konfigurasi lain adalah solusi troli yang dapat ditarik, di mana unit kombinasi fusible-sakelar beban diintegrasikan ke dalam switchgear tegangan menengah (misalnya, switchgear metal-clad), memungkinkan penarikan yang mudah untuk perawatan dan penggantian fusible.

Ketika perangkat kombinasi digunakan untuk perlindungan transformator, skema perlindungan dua tahap ditetapkan dengan mengintegrasikan perlindungan relay. Untuk kondisi beban berlebih atau arus berlebih sedang, relay mengirim perintah trip ke sakelar beban untuk membersihkan gangguan. Untuk gangguan arus pendek parah, fusible beroperasi dan memicu sakelar untuk trip, sehingga memutus sirkuit.

Ketika terjadi gangguan internal seperti pendek sirkuit dalam transformator, busur yang dihasilkan memecah minyak isolasi menjadi gas. Seiring berlanjutnya gangguan, tekanan internal meningkat dengan cepat, yang berpotensi menyebabkan retak tangki atau ledakan. Untuk mencegah kegagalan tangki, gangguan harus dibersihkan dalam 20 milidetik (ms). Namun, waktu pemutusan total pemutus sirkuit—yang terdiri dari waktu operasi relay, waktu tripping inheren, dan waktu busur—biasanya tidak kurang dari 60 ms, yang tidak cukup untuk perlindungan transformator yang efektif. Sebaliknya, fusible penghambat arus menyediakan pemutusan gangguan yang sangat cepat, mampu membersihkan gangguan dalam 10 ms, sehingga memberikan perlindungan yang sangat efektif untuk transformator.