Penyalaan Tegangan pada Penggantian Reaktor Seri dalam Pemutus Sirkuit
Pengalihan Reaktor Seri: Praktek Umum dalam Pengalihan Beban Induktif
Pengalihan reaktor seri adalah salah satu praktek umum dalam pengalihan beban induktif. Reaktor seri dipasang untuk mengkompensasi kapasitansi garis overhead dan dihidupkan atau dimatikan berdasarkan beban garis saat itu. Karena reaktor seri dapat diperlakukan sebagai elemen sirkuit terkonsentrasi dengan kapasitansi parasit, sirkuit beban setara dapat disederhanakan menjadi sirkuit LC (induktor-kapasitor) yang sederhana.
Oscilasi Tegangan pada Pemutusan
Pada saat pemutusan, yang sering melibatkan penghentian arus, sirkuit LC menghasilkan oscilasi tegangan. Tegangan maksimum, , mencapai puncak yang sebesar 1 per unit (p.u.) dari tegangan sistem ditambah kontribusi tambahan dari penghentian arus. Biasanya, transien pemulihan tegangan (TRV) osilator tunggal frekuensi tinggi, standarisasi oleh IEC 62271-110 ke nilai antara 6,8 kHz pada tegangan nominal 72,5 kV dan 1,5 kHz pada 800 kV.
Waktu Busur Pendek dan Risiko Penyalaan Ulang
Sama seperti pengalihan arus kapasitif, arus reaktor cukup rendah sehingga pemutusan dapat terjadi setelah waktu busur yang sangat singkat. Durasi singkat ini menunjukkan bahwa celah pemutus sirkuit mungkin belum mencapai jarak yang cukup pada titik nol arus untuk menahan TRV. Jika hal ini terjadi, terjadi penyalaan ulang, menyebabkan penyalaan ulang. Dalam kasus ini, penyalaan ulang disebut penyalaan ulang karena TRV frekuensi tinggi menyebabkannya terjadi dalam seperempat periode frekuensi daya setelah pemutusan.
Pelepasan Energi Rendah dalam Penyalaan Ulang Induktif
Berbeda dengan restrike pada sirkuit kapasitif, energi yang disalurkan ke penyalaan ulang induktif relatif rendah, sebagian besar merupakan pelepasan kapasitansi parasit. Arus penyalaan ulang frekuensi tinggi akan mengalir untuk waktu yang singkat, dan celah mungkin atau mungkin tidak pulih dari peristiwa tersebut. Selama aliran arus penyalaan ulang, celah bukaan hanya mencapai tegangan pembusukan sedikit lebih tinggi. Setelah arus penyalaan ulang diputus, TRV yang lebih tinggi selanjutnya dapat lagi menyebabkan penyalaan ulang. Ini lebih mungkin terjadi karena, selama periode konduksi singkat, arus frekuensi daya di reaktor meningkat sedikit, menyebabkan TRV kedua lebih curam dan potensial lebih tinggi dari yang sebelumnya.
Penyalaan Ulang Ganda dan Eskalasi Tegangan
Urutan penyalaan ulang disebut penyalaan ulang ganda, dan peningkatan bertahap dalam nilai tegangan penyalaan ulang disebut (induktif) eskalasi tegangan. Penyalaan ulang ganda dapat menjadi tantangan khusus bagi pemutus sirkuit gas dan minyak, itulah sebabnya pengalihan reaktor seri kadang-kadang disebut "mimpi buruk pemutus sirkuit." Hal ini terutama benar karena pengalihan reaktor seri adalah operasi harian, menjadikannya sumber stres yang sering bagi perangkat-perangkat tersebut.
Analisis Uji Pemutus Sirkuit SF6 dengan Penyalaan Ulang Ganda
Dalam gambar yang diberikan untuk uji pemutus sirkuit SF6, dapat diamati tujuh penyalaan ulang sebelum pemulihan dicapai. Segera setelah setiap penyalaan ulang, arus penyalaan ulang frekuensi sangat tinggi mempertahankan konduksi celah selama sekitar 100 μs. Tegangan maksimum yang dicapai di reaktor beban adalah 2,3 p.u.. Tanpa penyalaan ulang, tegangan maksimum akan menjadi 1,08 p.u. karena arus pemotongan yang sangat kecil. Nilai puncak transien pemulihan tegangan (TRV) adalah 3,3 p.u..
Pengamatan Utama:
Penyalaan Ulang Ganda: Meskipun arus pemotongan sangat kecil, tegangan beban meningkat secara signifikan setelah penyalaan ulang ganda. Ini menyoroti dampak kritis penyalaan ulang terhadap tingkat tegangan sistem.
Arus Penyalaan Ulang Frekuensi Tinggi: Arus penyalaan ulang ditandai dengan frekuensi sangat tinggi, yang mempertahankan konduksi celah untuk periode singkat (sekitar 100 μs). Durasi konduksi singkat ini memungkinkan tegangan meningkat dengan cepat, menyebabkan penyalaan ulang berikutnya.
Eskalasi Tegangan: Tegangan maksimum di reaktor beban mencapai 2,3 p.u., yang lebih dari dua kali tegangan yang diharapkan tanpa penyalaan ulang (1,08 p.u.). Nilai puncak TRV 3,3 p.u. semakin menekankan keparahan eskalasi tegangan yang disebabkan oleh penyalaan ulang ganda.
Mencegah Penyalaan Ulang Ganda dalam Pengalihan Reaktor Seri
Penyalaan ulang ganda selama pengalihan reaktor seri dapat dihindari secara efektif melalui teknik pengalihan terkontrol. Alih-alih mengandalkan pemisahan kontak acak, pengalihan terkontrol memastikan bahwa kontak dipisahkan jauh sebelum titik nol arus. Pendekatan ini menawarkan beberapa keuntungan:
Menghindari Waktu Busur Pendek: Dengan memisahkan kontak lebih awal, waktu busur diperpanjang, memungkinkan celah mencapai jarak yang cukup sebelum arus secara alami mencapai nol. Ini mengurangi risiko penyalaan ulang, karena celah lebih siap untuk menahan transien pemulihan tegangan (TRV).
Pemutusan Tepat Waktu: Pengalihan terkontrol memastikan bahwa pemutusan terjadi ketika celah telah mencapai jarak yang cukup. Timing ini meminimalkan kemungkinan penyalaan ulang dan membantu menjaga kinerja sistem yang stabil.
Reduksi Eskalasi Tegangan: Dengan mencegah penyalaan ulang, pengalihan terkontrol juga mengurangi risiko eskalasi tegangan. Tegangan sistem tetap lebih dekat dengan nilai yang diharapkan, mengurangi stres pada isolasi dan komponen lainnya.
Manfaat Pengalihan Terkontrol
Keandalan yang Ditingkatkan: Pengalihan terkontrol meningkatkan keandalan keseluruhan pemutus sirkuit, terutama dalam aplikasi yang melibatkan reaktor seri. Ini mengurangi terjadinya penyalaan ulang ganda, yang dapat menyebabkan kerusakan peralatan atau ketidakstabilan sistem.
Kinerja yang Ditingkatkan: Dengan menghindari penyalaan ulang, pengalihan terkontrol memastikan bahwa pemutus sirkuit beroperasi dalam parameter desainnya, mempertahankan kinerja optimal dan memperpanjang umur peralatan.
Hemat Biaya: Mengurangi frekuensi penyalaan ulang dapat menghemat biaya dengan meminimalkan kebutuhan perawatan dan mencegah potensi kegagalan peralatan.
