Kaedah Ujian untuk Peralatan GIS Gas-Insulated Switchgear 35 kV yang Baru Dipasang

GIS (Gas-Insulated Switchgear) menawarkan kelebihan seperti struktur padat, operasi fleksibel, interlocking yang dapat diandalkan, umur layanan yang panjang, operasi bebas pemeliharaan, dan jejak tanah yang kecil. Ia juga memiliki banyak kelebihan yang tidak tergantikan dalam hal kinerja isolasi, ramah lingkungan, dan penghematan energi, dan semakin banyak diterapkan di perusahaan industri dan pertambangan, bandara, kereta api, metro, stasiun tenaga angin, dan bidang lainnya.

Sebuah perusahaan tertentu dengan substasiun indoor 35 kV awalnya dilengkapi dengan switchgear isolasi udara yang terdiri dari 10 panel. Peningkatan ini menambah 4 panel baru. Namun, area situs asli tidak dapat menampung persyaratan panel yang diperluas. Selain itu, mempertimbangkan usia peralatan dan kinerja keselamatan, substasiun 35 kV sedang direnovasi dengan switchgear logam tertutup isolasi gas SF₆. Area ruang switchgear yang ada dapat memenuhi persyaratan peningkatan, dan kinerja keselamatan keseluruhan peralatan listrik akan meningkat secara signifikan.

Artikel ini mempelajari, berdasarkan komponen utama switchgear, uji berikut secara berturut-turut: uji isolasi rangka dan busbar, uji pemutus sirkuit vakum, uji transformator tegangan, uji transformator arus, uji pelindung lonjakan arus metal oksida, dan uji kabel daya.

1. Klasifikasi Item Uji dan Penyusunan Urutan
Bagian Bus III dari substasiun 35 kV terdiri dari sistem dua bus yang dibentuk oleh 14 unit switchgear isolasi gas SF₆ tipe ZX2. Semua bagian hidup primer di dalam kabinet dipasang dalam enklosur gas yang tertutup, sehingga membuat uji pencegahan langsung sulit. Oleh karena itu, uji harus dilakukan dengan membentuk rangkaian uji menggunakan unit switchgear yang bersebelahan. Banyak bagian konduktif, seperti transformator tegangan dan busbar, menggunakan koneksi plug-in. Untuk memastikan kontak yang baik di semua sambungan plug busbar, pengukuran resistansi kontak DC harus dilakukan pada semua sambungan. Selama uji, plug uji sementara harus dipasang di soket kabel untuk digunakan sebagai titik akses uji, yang meningkatkan kesulitan dan beban kerja uji. Oleh karena itu, urutan uji harus disusun dengan wajar untuk meminimalkan beban kerja. Memperhitungkan faktor-faktor di atas, uji peralatan listrik untuk Bagian Bus 35 kV III diimplementasikan melalui dua metode: uji internal kabinet dan uji eksternal kabinet.

2. Uji Karakteristik Peralatan di Dalam Switchgear
Uji internal kabinet dilakukan dalam dua putaran. Dalam putaran pertama, plug suntikan arus rendah digunakan; plug ini mudah dipasang—cukup dimasukkan langsung ke dalam soket instalasi kabel di dalam switchgear. Dalam putaran kedua, plug uji tegangan tinggi dimasukkan ke dalam soket instalasi kabel di dalam switchgear dan dikencangkan dengan sekrup untuk memasukkan tegangan uji ke dalam peralatan yang diuji.

2.1 Uji Putaran Pertama
2.1.1 Uji Pemutus Sirkuit Vakum
Dalam putaran ini, uji karakteristik mekanis dan uji mekanisme operasi dilakukan terlebih dahulu, keduanya menggunakan alat uji karakteristik dinamis pemutus sirkuit. Dua unit switchgear yang bersebelahan dikelompokkan bersama. Tiga ujung kabel uji fase dihubungkan di satu ujung, dan ujung lainnya di-ground. Karakteristik mekanis dan tegangan operasi coil dari dua pemutus sirkuit yang tersambung seri diukur secara terpisah—yaitu, ketika mengukur karakteristik mekanis satu pemutus sirkuit, pemutus sirkuit lainnya ditutup untuk digunakan sebagai jalur uji. Metode uji sama dengan prosedur standar. Untuk panel pemutus sambungan bus 9AH, yang menghubungkan bus utama dan bus bantu dari sistem dua bus, dapat dihubungkan seri dengan pemutus sirkuit kiri 10AH dan pemutus sirkuit kanan 8AH (total tiga pemutus sirkuit) untuk menggunakan jalur uji 10AH dan 8AH.

2.1.2 Uji Resistansi Kontak DC Rangkaian Konduktif dan Sambungan Plug Bus
Untuk mengukur resistansi kontak semua pemutus sirkuit vakum, saklar pemutus bus utama/bantu, dan sambungan plug bus utama/bantu, unit switchgear yang bersebelahan masih dikelompokkan berpasangan, tetapi diuji secara berurutan—yaitu, 1AH–2AH, 2AH–3AH, ..., 13AH–14AH. Untuk setiap pasangan, ketika saklar pemutus bus utama (atau bantu) dari dua unit switchgear yang bersebelahan ditutup, resistansi DC tiga fasa dari jalur bus utama (atau bantu) yang sesuai diukur. Alat uji resistansi loop digunakan dengan arus uji sekitar 100 A. Misalnya, untuk pemutus sambungan bus 9AH, dapat dihubungkan seri dengan 10AH kiri dan 8AH kanan untuk membentuk dua jalur uji: 10AH–bus utama–9AH–bus bantu–8AH dan 10AH–bus bantu–9AH–bus utama–8AH. Metode uji sama dengan unit switchgear lainnya, dengan nilai resistansi berkisar antara 200 hingga 300 μΩ.

2.1.3 Uji Transformator Arus
Bagian konduktif primer transformator arus khusus isolasi gas yang dipasang di dalam kabinet tertutup di dalam enklosur; oleh karena itu, uji mereka harus diselesaikan secara bersamaan selama uji internal kabinet. Dalam putaran ini, uji rasio, pemeriksaan polaritas, dan uji kurva karakteristik eksitasi dilakukan terlebih dahulu. Uji ini dilakukan menggunakan alat uji transformator multifungsi otomatis sepenuhnya.

Untuk uji rasio dan pemeriksaan polaritas: konfigurasi rangkaian uji konsisten dengan uji karakteristik mekanis pemutus sirkuit—yaitu, dua unit switchgear yang bersebelahan dikelompokkan, dengan pemutus sirkuit dan saklar pemutus bus sisi yang sama ditutup. Arus besar disuntikkan fase per fase, dan arus sekunder yang diinduksi diambil dari terminal arus sekunder yang sesuai untuk mengukur rasio dan polaritas semua transformator arus yang tersambung seri dalam loop. Metode uji sama dengan prosedur standar.

Untuk uji kurva karakteristik eksitasi: uji ini hanya memerlukan rangkaian primer terbuka dan dapat dilakukan kapan saja. Mengingat bahwa uji ini menggunakan peralatan uji yang sama dan berbagi terminal arus sekunder yang sama dengan uji rasio—yaitu, arus uji disuntikkan melalui terminal arus sekunder yang sesuai—dapat dilakukan secara bersamaan dengan uji rasio untuk meningkatkan efisiensi kerja.

2.2 Ujian Pengeasingan Peralatan di Dalam Switchgear
Dalam ujian kedua, ujian pengeasingan switchgear dan busbar dilakukan serentak, termasuk: ujian pengeasingan bahagian hidup pemutus litar ke tanah dan antara kontak, ujian pengeasingan bahagian hidup utama/pembantu pemutus busbar ke tanah dan antara kontak, ujian pengeasingan transformator arus primer ke sekunder dan ke tanah, serta ujian pengeasingan semua busbar utama/pembantu dalaman dan bahagian konduktif ke tanah dan antara fasa.

Setiap unit switchgear dikenakan voltan dua kali. Pertama, busbar utama dan pembantu di dalam kabinet di-ground melalui unit switchgear yang dipilih—yaitu, pemutus litar dan pemutus busbar utama (atau pembantu) unit switchgear yang dipilih ditutup. Kemudian, pemutus litar bus-tie dan pemutus busbar utama/pembantunya ditutup, dan wayar grounding sementara dipasang pada soket kabel unit switchgear tersebut, dengan itu meng-ground seluruh sistem busbar utama dan pembantu di dalam kabinet.

Unit switchgear yang diuji menggunakan plug ujian voltan tinggi, yang dikencangkan rapat ke dalam soket kabel untuk memperkenalkan voltan ujian.

Semasa penerapan voltan pertama ke unit switchgear, pemutus litar terbuka, dan pemutus busbar utama tiga posisi diset ke posisi grounding (atau diset ke posisi perkhidmatan dengan bus grounded di tempat lain), membolehkan ujian daya tahan voltan antara transformator arus primer-ke-sekunder dan primer-ke-tanah, serta antara kontak pemutus litar.

Semasa penerapan voltan kedua, pemutus litar ditutup, dan kedua-dua pemutus busbar utama dan pembantu tiga posisi berada dalam posisi terbuka, membolehkan ujian daya tahan voltan seluruh perakitan pemutus litar ke tanah dan antara kontak pemutus busbar utama/pembantu.

Untuk bay pemutus litar bus-tie khas 9AH, ujian boleh dirancang bersama dengan ujian daya tahan voltan bus utama dan pembantu, memerlukan tiga penerapan voltan. Semasa penerapan voltan pertama, pemutus litar bus-tie dan pemutus busbar utama ditutup, sementara pemutus busbar pembantu terbuka. Busbar pembantu di-ground melalui unit switchgear lain, dan voltan ujian diperkenalkan ke busbar utama melalui unit switchgear tertentu. Ujian daya tahan voltan kemudiannya dilakukan pada sistem busbar utama, seluruh pemutus litar bus-tie ke tanah, dan jurang kontak pemutus busbar pembantu, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1.

Semasa penerapan voltan kedua, pemutus litar bus-tie dan pemutus busbar pembantu ditutup, sementara pemutus busbar utama dibuka. Busbar utama di-ground melalui unit switchgear lain, dan voltan ujian diperkenalkan ke busbar pembantu melalui unit switchgear tertentu. Ujian daya tahan voltan kemudiannya dilakukan pada sistem busbar pembantu, seluruh pemutus litar bus-tie ke tanah, dan jurang kontak pemutus busbar utama.

Semasa penerapan voltan ketiga, jurang kontak pemutus litar bus-tie diuji melalui busbar pembantu. Secara khusus, pemutus busbar pembantu bus-tie ditutup, pemutus litar bus-tie dibuka, dan pemutus busbar utama bus-tie diset ke posisi "ground". Voltan ujian diperkenalkan ke busbar pembantu melalui unit switchgear tertentu untuk melakukan ujian daya tahan voltan pada jurang kontak pemutus litar bus-tie.

3.Ujian yang Dilakukan di Luar Switchgear
Untuk peralatan seperti pelindung kilat, transformator voltan, dan kabel, semua ujian diselesaikan sebelum pemasangan.

3.1 Ujian Pelindung Kilat Oksida Logam
Semua bay pemutus litar pada Bahagian Bus 35 kV III (kecuali bay bus-tie) dilengkapi dengan pelindung kilat oksida logam, tanpa jurang, disekat, dan dapat dimasukkan. Ujian dilakukan sebelum pemasangan pelindung kilat. Rintangan pengeasingan diukur sebelum dan sesudah ujian. Generator voltan DC tinggi digunakan, dan ujian dilakukan mengikut spesifikasi pengeluar:

• Voltan rujukan DC pada 1 mA ≥ 73 kV

• Arus bocor pada 75% U₁ₘₐ ≤ 50 μA

Semasa ujian, lengan insulator khusus mesti dipasang pada terminal voltan tinggi pelindung kilat; jika tidak, di udara ambien, flashover permukaan akan berlaku akibat voltan tinggi dan jarak kecil, merosakkan pengeasingan permukaan pelindung kilat—membuat ujian mustahil dan risiko kerusakan peralatan.

3.2 Ujian Transformator Voltan (VT)
Sejumlah 14 transformator voltan satu fasa, dapat dimasukkan, khusus untuk kabinet gas-insulated dipasang pada Bahagian Bus 35 kV III. VT bus berbeza dari VT garis kerana ia termasuk gulungan residu tambahan untuk pengukuran voltan urutan nol.

• Ujian Nisbah dan Polariti: Pengujian nisbah voltan antara gulungan primer dan setiap gulungan sekunder (termasuk gulungan residu) dan verifikasi hubungan polariti dilakukan menggunakan alat pengujian multifungsi CT/VT.

• Lengkung Ciri Eksitasi: Menggunakan alat pengujian yang sama, voltan eksitasi diterapkan pada gulungan sekunder, dan lengkung ciri direkod pada 20%, 50%, 80%, 100%, dan 120% voltan sekunder yang diberi (yaitu 20 V, 50 V, 80 V, 100 V, dan 120 V).

Semasa ujian, topi insulator sementara (insulator kerucut dalaman) mesti dipasang pada terminal voltan tinggi primer; jika tidak, flashover permukaan akan berlaku, merosakkan pengeasingan dan mencegah voltan ujian dicapai.

• Rintangan DC Gulungan: Rintangan DC kedua-dua gulungan primer dan sekunder setiap VT diukur.

• Ujian Tegangan Daya Tahan AC: Oleh kerana VT-VT ini direka khusus untuk peralatan pemutus beralih gas, pengasingan luarannya tidak dapat menahan tegangan ujian yang tinggi apabila diuji di luar kabinet. Oleh itu, tiada ujian daya tahan AC frekuensi kuasa yang dilakukan pada gulungan utama. Sebaliknya, ujian tegangan terinduksi digunakan. Ujian terinduksi ini boleh digabungkan dengan ujian ciri pengerak—mengaplikasikan voltan selama 1 minit pada 120 V pada sisi sekunder.

  • Terapkan 3 kV AC (frekuensi kuasa) selama 1 minit antara terminal N gulungan utama dan semua gulungan/ground lainnya.

  • Terapkan 2 kV AC (frekuensi kuasa) selama 1 minit antara setiap gulungan sekunder (atau sisa) dan semua gulungan/ground lainnya.

• Ujian Komponen Bantu: Ukur rintangan DC pelatuk sisi utama setiap VT dan periksa rintangan pengasingan pelindung percikan titik neutral.

4.Precautions During Testing

4.1 Syarat Asas Sebelum Pengujian

• Gauge tekanan gas SF₆ mesti menunjukkan dalam julat hijau normal.

• Rangkaian peralatan pemutus beralih mesti dipasangkan dengan andalan, dengan rintangan grounding memenuhi keperluan.

• Pastikan bahawa kedudukan sebenar dan penunjuk status pemutus beralih tiga posisi dan pemutus litar adalah betul.

• Semua soket yang tidak digunakan pada peralatan yang diuji mesti ditutup dengan penyumbat pengasingan.

• Semasa ujian daya tahan AC, lubang terminasi kabel, lubang pemasangan pelindung petir, dan lubang pemasangan VT di ruang yang menerima voltan mesti ditutup dengan penyumbat pengasingan khusus; kawasan yang tidak diberi tenaga tidak memerlukan penyumbatan.

• Sahkan bahawa hujung busbar ditutup dengan penyumbat pengasingan dan bahawa kedua-dua kabinet hujung sepenuhnya tertutup.

4.2 Ciri Khas Ujian Tegangan Tinggi
Disebabkan kekuatan pengasingan luaran VT-VT di luar kabinet tidak mencukupi, ujian tegangan terinduksi pada gulungan utama mesti digabungkan dengan ujian pengerak pada voltan yang dikurangkan, yang tidak sepenuhnya menggambarkan keadaan daya tahan standard. Selain itu, pengukuran rintangan kontak DC mencerminkan rintangan total jalur siri—termasuk pemutus litar, pemutus beralih, sambungan bus plug, dan gulungan utama CT—membuatnya sukar untuk mengenal pasti komponen mana yang melebihi had yang dibenarkan jika nilai total berada di luar spesifikasi.

4.3 Sifat Khas Kaedah Ujian Tegangan Tinggi
Kerana pengujian langsung peralatan yang disegel di dalam enklousur gas tidak mungkin, litar ujian mesti dibentuk menggunakan unit-unit pemutus beralih bersebelahan dan busbar. Oleh itu, pengujian menyeluruh bagi keseluruhan Bahagian Bus 35 kV III hanya boleh dilakukan apabila sistem bus tidak diberi tenaga. Walau bagaimanapun, beberapa ujian boleh dijalankan pada ruang-ruang yang tidak diberi tenaga:

• Semua ujian CT (kecuali ujian nisbah)

• Ujian daya tahan pada jurang kontak pemutus litar dan bahagian sisi barisan

• Ujian ciri mekanikal pemutus litar (kecuali pemutus litar hubungan bus)

• Semua ujian pada komponen-komponen yang boleh dilepas seperti kabel, pelindung petir, dan VT

4.4 Pertimbangan Khas untuk Standard Ujian
Semasa ujian daya tahan AC dalaman, kerana pemutus litar, pemutus beralih, CT, dan busbar diuji serentak, voltan ujian mesti dibatasi kepada tahap daya tahan terendah di antara mereka—76 kV (standard CT)—menyebabkan tahap tekanan yang lebih rendah daripada optimum untuk komponen-komponen lain. Selepas mengeluarkan gulungan sekunder untuk ujian, kabel asal mesti segera dipulihkan untuk mengelakkan sambungan yang buruk atau rangkaian terbuka.

5.Kesimpulan
Pengujian tegangan tinggi peralatan pemutus beralih gas padat melibatkan cabaran unik dan keperluan operasi yang sangat kompleks. Oleh itu, pemahaman mendalam tentang ciri-ciri peralatan adalah penting. Memilih peralatan ujian dan metodologi yang sesuai yang disesuaikan dengan ciri-ciri ini, serta merumuskan prosedur dan standard ujian yang efektif, memberikan rujukan dan asas teknikal yang bernilai untuk menyelesaikan cabaran kejuruteraan yang serupa.