Peningkatan Logika Perlindungan dan Aplikasi Teknikal dari Transformator Grounding dalam Sistem Pemrosesan Daya Transportasi Rel

1. Konfigurasi Sistem dan Kondisi Operasional
Transformer utama di Substasiun Utama Pusat Pameran dan Olahraga Kota Zhengzhou menggunakan koneksi gulungan bintang/delta dengan mode operasi titik netral tidak terhubung ke tanah. Di sisi bus 35 kV, digunakan transformer grounding Zigzag yang terhubung ke tanah melalui resistor bernilai rendah, dan juga menyuplai beban stasiun. Ketika terjadi gangguan pendek satu fasa ke tanah pada jalur, terbentuklah jalur melalui transformer grounding, resistor grounding, dan jaringan grounding, menghasilkan arus sekuens nol.

Hal ini memungkinkan perlindungan sekuens nol selektif dengan sensitivitas tinggi dalam bagian yang mengalami gangguan untuk beroperasi secara andal dan segera memutus pemutus sirkuit yang sesuai, sehingga mengisolasi gangguan dan membatasi dampaknya. Jika transformer grounding diputus, sistem menjadi sistem tidak terhubung ke tanah. Dalam kondisi ini, gangguan satu fasa ke tanah akan sangat mengancam isolasi sistem dan keamanan peralatan. Oleh karena itu, setelah perlindungan transformer grounding beroperasi, tidak hanya transformer grounding itu sendiri yang harus diputus, tetapi transformer utama yang terkait juga harus diputus secara interlock.

2. Keterbatasan Skema Perlindungan yang Ada
Dalam sistem pasokan listrik Substasiun Utama Pusat Pameran dan Olahraga Kota Zhengzhou, perlindungan yang ada untuk transformer stasiun grounding hanya mencakup perlindungan overcurrent. Ketika gangguan menyebabkan transformer grounding diputus dan dikeluarkan dari layanan, hanya memutus peralatan switchgear-nya sendiri tanpa melakukan interlock untuk memutus pemutus sirkuit pengumpan masuk yang sesuai.

Ini menyebabkan bagian bus yang terpengaruh beroperasi untuk jangka waktu yang lama tanpa titik grounding. Dalam kondisi seperti ini, jika terjadi gangguan satu fasa ke tanah, mungkin terjadi overvoltage atau sistem perlindungan gagal mendeteksi arus sekuens nol, menyebabkan perlindungan sekuens nol salah beroperasi atau gagal beroperasi—potensial meningkatkan insiden dan mengancam keselamatan sistem listrik secara keseluruhan.

Selain itu, selama operasi transfer otomatis bus (bus tie auto-switching), transformer stasiun grounding pada bagian bus yang tidak dialiri listrik tidak diputus secara interlock. Hal ini dapat menyebabkan kedua bagian bus menjadi terhubung melalui pemutus sirkuit bus tie, menghasilkan kondisi dua titik grounding dalam sistem. Skenario dua titik grounding tersebut dapat menyebabkan dua masalah serius: (1) klasifikasi salah arus sekuens nol selama gangguan ke tanah, menyebabkan perlindungan menolak beroperasi atau tripping palsu; dan (2) arus sirkulasi yang disebabkan oleh arus sekuens nol, menyebabkan peralatan panas berlebihan dan kerusakan isolasi.

Logika perlindungan saat ini memiliki keterbatasan signifikan. Perangkat perlindungan konvensional hanya memantau status operasional transformer grounding dan tidak menetapkan logika interlock dengan pemutus sirkuit pengumpan masuk atau pemutus sirkuit bus tie—kurang mekanisme blocking/interlock yang diperlukan.

3. Rekomendasi untuk Meningkatkan Keterbatasan Perlindungan yang Ada

3.1 Langkah-langkah Perbaikan yang Diusulkan

Tambahkan Logika Lembut "Interlock Trip Transformer Stasiun Grounding"

• Kondisi Trigger: Pemutus sirkuit transformer stasiun grounding terbuka. Jika sistem menggunakan grounding resistansi rendah, hilangnya arus resistor grounding dapat ditambahkan sebagai kriteria tambahan.

• Desain Logika Interlock Trip: Putuskan pemutus sirkuit pengumpan masuk: Jika transformer stasiun grounding dikeluarkan dan tidak ada titik grounding lain pada bagian bus, putuskan secara interlock pemutus sirkuit pengumpan masuk untuk memaksa transfer beban ke bus lain. Putuskan pemutus sirkuit bus tie: Jika kedua bagian bus beroperasi secara paralel melalui pemutus sirkuit bus tie, putuskan secara interlock pemutus sirkuit bus tie untuk mengisolasi bagian bus yang tidak terhubung ke tanah.

• Rekomendasi Implementasi Teknis: Tambahkan perlindungan arus sekuens nol. Ketika overcurrent atau arus sekuens nol beroperasi, perangkat perlindungan harus memutus pemutus sirkuit lokalnya dan secara bersamaan mengirim perintah interlock trip ke pemutus sirkuit pengumpan masuk dan pemutus sirkuit bus tie yang sesuai. Pabrikan perangkat perlindungan harus memodifikasi diagram logika interlock sesuai dan melakukan pembaruan perangkat lunak berdasarkan logika ini.

3.2 Peningkatan Perlindungan Berdasarkan Tegangan Sekuens Nol

• Fungsi Blocking/Trip Overvoltage Sekuens Nol: Tambahkan perlindungan overvoltage sekuens nol ke skema perlindungan bus sebagai cadangan ketika transformer stasiun grounding tidak beroperasi. Jika tegangan sekuens nol melebihi ambang batas yang ditetapkan selama lebih dari waktu tunda yang telah ditetapkan, putuskan secara otomatis pemutus sirkuit pengumpan masuk atau pemutus sirkuit bus tie.

• Koordinasi dengan Status Transformer Grounding: Hubungkan fungsi perlindungan tegangan sekuens nol dengan sinyal status operasional transformer stasiun grounding: Ketika transformer grounding beroperasi normal, perlindungan tegangan sekuens nol beroperasi dalam mode alarm. Ketika transformer grounding tidak beroperasi, perlindungan tegangan sekuens nol beralih ke mode trip.

• Catatan Implementasi - Tindakan Anti-Maloperation: Tambahkan waktu tunda untuk menghindari tripping palsu akibat gangguan sementara. Gunakan kriteria logika "AND" (misalnya, tegangan sekuens nol + status off transformer grounding) untuk meningkatkan keandalan.

3.3 Modifikasi Rangkaian Kontrol (Peningkatan Perangkat Keras)

• Tambahkan rangkaian interlock hardwired antara perangkat perlindungan transformer stasiun grounding dan perangkat perlindungan pemutus sirkuit pengumpan masuk. Ketika transformer grounding diputus, sinyal trip dari terminal output perangkat perlindungannya → memicu terminal output perangkat perlindungan pemutus sirkuit pengumpan masuk → memutuskan pemutus sirkuit pengumpan masuk.

• Selama operasi transfer otomatis bus tie, ketika perangkat pelindung bus tie mengirim sinyal untuk memutus pemutus masuk, ia juga mengirim sinyal melalui terminal output interlock-nya → ke terminal output perangkat pelindung transformator stasiun grounding → untuk memutus pemutus transformator grounding.

3.4 Implementasi Pembaruan di Lokasi
Seperti ditunjukkan dalam Tabel 1, baik Opsi 1 maupun Opsi 2 memerlukan modifikasi dan peningkatan perangkat pelindung. Namun, Gardu Induk Pusat Pameran & Konvensi dan Gardu Induk Stadion Kota adalah gardu tua yang peralatannya sudah jauh melewati masa garansi. Melaksanakan Opsi 1 atau Opsi 2 akan membutuhkan produsen perangkat pelindung asli untuk melakukan peningkatan perangkat lunak, yang melibatkan investasi tenaga kerja dan keuangan yang signifikan. Oleh karena itu, personel operasional memilih Opsi 3—melakukan modifikasi di lokasi dengan menambahkan rangkaian interlock kawat keras.

Ketika trafo grounding terputus karena adanya gangguan, diperlukan interlock-trip pada pemutus sirkuit pengumpan daya masuk. Setelah dilakukan pemeriksaan, ditemukan bahwa output cadangan 1, 2, dan 3 tidak digunakan. Setelah operasi kereta api selesai, personel pemeliharaan mengajukan permohonan izin kerja ("permintaan otorisasi pekerjaan") kepada dispatcher peralatan. Dispatcher melakukan transfer beban sesuai dengan kebutuhan operasional dan menyetujui izin kerja setelah kondisi memungkinkan untuk konstruksi.

Untuk rangkaian interlock trip: output cadangan 2 (terminal 517/518) pada papan plug-in sinyal 5# dari perangkat perlindungan WCB-822C—kontak normal terbuka—dihubungkan secara seri ke dalam rangkaian interlock hardwired baru. Rangkaian ini kemudian diarahkan ke terminal normal terbuka dari output 5 (terminal 13/14) pada papan plug-in output 4# dari perangkat perlindungan WBH-818A untuk switchgear pengumpan daya masuk. Setelah sinyal output dari blok terminal, pemutus sirkuit pengumpan masuk terputus. Kabel keras dipasang antara switchgear trafo grounding dan switchgear pengumpan masuk, dan diintegrasikan ke dalam rangkaian blocking hardwired melalui tautan pelat tekan fisik. Aktivasi atau deaktivasi fungsi blocking ditentukan oleh pengenggangan atau pembukaan pelat tekan keras ini.

Titik-titik modifikasi untuk bagian bus lainnya identik dengan yang di atas. Selama retrofit kedua bagian bus, pengumpan masuk yang terbagi digunakan untuk memastikan pasokan daya yang tidak terputus ke area layanan masing-masing, sehingga meminimalkan dampak pada pemeliharaan peralatan pasca-operasional.

Setelah penyelesaian modifikasi, dilakukan uji relay perlindungan untuk memverifikasi fungsi interlock-trip. Setelah diverifikasi normal, sistem langsung dimasukkan ke dalam layanan.

Mengenai interlock trip trafo stasiun grounding pada bus tanpa energi selama operasi auto-transfer bus tie (BATS): setelah diperiksa, output cadangan 3 hingga 7 ditemukan tidak digunakan. Setelah operasi kereta api selesai, personel pemeliharaan mengajukan permohonan izin kerja kepada dispatcher peralatan. Dispatcher melakukan switching beban sesuai kebutuhan operasional dan memberikan persetujuan setelah kondisi konstruksi terpenuhi.

Untuk retrofit lapangan trafo stasiun grounding bus Bagian I: rangkaian kabel keras baru ditambahkan. Output cadangan 3 (terminal 519/520) pada papan plug-in sinyal 5# dari perangkat perlindungan WBT-821C—kontak normal terbuka—dihubungkan secara seri ke dalam rangkaian kabel keras baru, yang kemudian diarahkan ke terminal normal terbuka dari output cadangan 1 (terminal 514/515) pada papan plug-in output 5# dari perangkat perlindungan WCB-822C dalam switchgear trafo stasiun grounding bus Bagian I. Setelah output terminal, pemutus sirkuit trafo grounding terputus. Rangkaian kabel keras baru dipasang di pintu kabinet sekunder baik dari switchgear trafo grounding maupun switchgear bus tie, dan dihubungkan ke rangkaian blocking hardwired melalui tautan pelat tekan fisik. Fungsi blocking dapat diaktifkan atau dinonaktifkan dengan mengenggant atau membuka pelat tekan keras.

Untuk retrofit lapangan trafo stasiun grounding bus Bagian II: rangkaian kabel keras baru ditambahkan. Output cadangan 4 (terminal 311/312) pada papan plug-in ekspansi 3# dari perangkat perlindungan WBT-821C—kontak normal terbuka—dihubungkan secara seri ke dalam rangkaian kabel keras baru, yang kemudian diarahkan ke terminal normal terbuka dari output cadangan 1 (terminal 514/515) pada papan plug-in output 5# dari perangkat perlindungan WCB-822C dalam switchgear trafo stasiun grounding bus Bagian II. Setelah output terminal, pemutus sirkuit trafo grounding terputus. Rangkaian kabel keras baru dipasang di pintu kabinet sekunder baik dari switchgear trafo grounding maupun switchgear bus tie, dan dihubungkan ke rangkaian blocking hardwired melalui tautan pelat tekan fisik. Fungsi blocking dapat diaktifkan atau dinonaktifkan dengan mengenggant atau membuka pelat tekan keras.

Modifikasi sinyal interlock-trip untuk trafo stasiun grounding pada bus tanpa energi selama startup auto-transfer bus tie diselesaikan selama proses retrofit single-bus untuk bagian bus yang bersangkutan.

4. Kesimpulan

Sebagai titik netral buatan dalam sistem tenaga listrik dengan konfigurasi netral tidak ter-grounding, trafo grounding memainkan peran penting dalam memastikan keamanan dan operasi stabil sistem. Perbaikan yang dijelaskan di atas secara signifikan meningkatkan keamanan sistem ketika trafo grounding dikeluarkan dari layanan, secara efektif menghindari risiko overvoltage dan kerusakan peralatan yang disebabkan oleh operasi tanpa titik grounding. Sebelum implementasi aktual, verifikasi detail harus dilakukan berdasarkan model peralatan dan parameter sistem spesifik.