Fenomena yang terjadi selama pemutusan transformator beban kosong oleh saklar putus tegangan tinggi AIS
Pengenalan Isolator Tegangan Tinggi
Perbedaan Antara Pemutus Sirkuit Tegangan Tinggi dan Saklar Penyambung Tanah
Pemutus Sirkuit Tegangan Tinggi (Circuit Breaker) dan Saklar Penyambung Tanah adalah dua perangkat pemutus mekanis yang berbeda, masing-masing memainkan peran penting dalam sistem tenaga listrik.
Pemutus Sirkuit Tegangan Tinggi: Utamanya digunakan untuk menunjukkan apakah sirkuit terbuka atau tertutup. Pemutus sirkuit memiliki kemampuan untuk menghentikan arus, memungkinkannya memotong arus besar dalam kondisi hidup dan menjaga stabilitas ketika titik kontak dipisahkan dan tegangan pemulihan dibentuk. Pemutus sirkuit tegangan tinggi biasanya digunakan untuk melindungi sistem tenaga listrik dari gangguan seperti hubungan singkat dan kelebihan beban.
Saklar Penyambung Tanah: Fungsinya utama adalah untuk menghubungkan bagian-bagian sirkuit, termasuk peralatan, ke tanah, memastikan kontak yang aman. Saklar penyambung tanah tidak memiliki kemampuan untuk menghentikan arus, sehingga tidak dapat digunakan untuk memotong arus beban. Biasanya digunakan bersama dengan pemutus sirkuit tegangan tinggi untuk memastikan bahwa setelah pemutus sirkuit dibuka, semua bagian sirkuit dapat dihubungkan ke tanah secara andal untuk mencegah kejutan listrik yang tidak disengaja.
Batasan Operasional Pemutus Sirkuit Tegangan Tinggi AIS
Dalam Air Insulated Switchgear (AIS), pemutus sirkuit tegangan tinggi tidak dapat menghentikan arus saat melakukan konduksi atau setelah kontak dipisahkan dan tegangan pemulihan terbentuk antara keduanya. Ini berarti bahwa jika pemutus sirkuit beroperasi dalam kondisi hidup, ia hanya dapat menghentikan arus kecil secara efektif. Secara khusus, ketika tegangan nominal muncul di antara kontak, pemutus sirkuit dapat menghentikan arus kecil tetapi tidak dapat menangani arus atau beban yang besar.
Fungsi Saklar Penyambung Tanah
Peran utama saklar penyambung tanah adalah untuk menghubungkan bagian-bagian sirkuit ke tanah, memastikan keselamatan selama perawatan atau pemeriksaan. Dapat digunakan bersama dengan pemutus sirkuit tegangan tinggi atau secara independen. Dengan menghubungkan sirkuit ke tanah, saklar penyambung tanah secara efektif menghilangkan akumulasi muatan statis, mencegah kejutan listrik yang tidak disengaja, dan memberikan keselamatan untuk pekerjaan perawatan selanjutnya.
Tinjauan Tentang Pemutusan Kapasitif dan Transformer Tanpa Beban
Kapasitas Pemutusan Arus Kapasitif Pemutus Sirkuit Tegangan Tinggi
Menurut standar IEC, pemutus sirkuit tegangan tinggi tidak dirancang secara khusus untuk menghentikan arus gangguan, tetapi karena beroperasi dalam kondisi hidup, diharapkan untuk menghentikan arus kecil. Definisi IEC tentang isolator (disconnectors) menyatakan bahwa pemutus sirkuit (isolator) dapat membuka atau menutup sirkuit di mana arus yang dihentikan atau dihubungkan sangat kecil, atau di mana tegangan antara terminal kutub pemutus sirkuit tidak berubah.
Meskipun tidak dinyatakan secara eksplisit, deskripsi ini dapat ditafsirkan merujuk pada arus pengisian kapasitif kecil dan pemutusan loop (juga dikenal sebagai pemutusan paralel), yang dalam aplikasi spesifik disebut saklar transfer bus. IEC 62271-102 mengkonfirmasi hal ini dan menetapkan batas atas 0,5 A untuk arus pengisian kapasitif "sangat kecil", dengan nilai yang lebih tinggi memerlukan kesepakatan antara pengguna dan produsen.
Arus Transfer Bus Nominal
Menurut IEC 62271-102, arus transfer bus nominal ditentukan sebagai berikut:
Untuk tingkat tegangan 52 kV < Ur < 245 kV, arus transfer bus adalah 80% dari arus normal pemutus sirkuit yang ditetapkan, tetapi dibatasi hingga 1600 A.
Untuk tingkat tegangan 245 kV ≤ Ur ≤ 550 kV, arus transfer bus adalah 60% dari arus normal pemutus sirkuit yang ditetapkan.
Untuk tingkat tegangan Ur > 550 kV, arus transfer bus adalah 80% dari arus normal pemutus sirkuit yang ditetapkan, tetapi dibatasi hingga 4000 A.
Aplikasi Pemutusan Transformer Tanpa Beban
Dalam praktik, terutama di Amerika Utara, pemutus sirkuit udara sering digunakan untuk memutus transformer tanpa beban. Arus magnetisasi transformer tanpa beban biasanya sangat rendah, umumnya 1 A atau kurang. Dalam kasus ini, transformer dapat direpresentasikan sebagai rangkaian RLC seri (seperti ditunjukkan dalam Gambar 1), dengan osilasi terkait yang underdamped, dan faktor amplitudo 1,4 atau kurang per unit.
Pemutusan Loop Paralel Transmisi
Praktik lain yang umum adalah memperluas transfer bus ke pemutusan antara loop transmisi paralel, meskipun arus lebih rendah karena impedansi loop yang lebih tinggi. Pendekatan ini dapat secara efektif mengurangi pembentukan busur dan fluktuasi tegangan selama pemutusan.
Aplikasi Perangkat Pemutus Tambahan
Praktik yang luas digunakan di Amerika Utara, tetapi kurang umum di wilayah lain, adalah penambahan perangkat pemutus tambahan untuk mengurangi keparahan peristiwa pemutusan. Misalnya, perangkat-perangkat ini dapat meminimalkan terjadinya restrikes atau mencapai kapasitas pemutusan yang lebih tinggi. Penggunaan perangkat pemutus tambahan dapat meningkatkan keandalan dan keamanan sistem, terutama saat menangani arus atau sirkuit yang kompleks.
Pemutusan Transformer Tanpa Beban Menggunakan Isolator Tegangan Tinggi AIS
Untuk pemutusan transformer tanpa beban dalam rentang 72,5–245 kV, isolator tegangan tinggi AIS sering digunakan. Karena arus magnetisasi transformer tanpa beban biasanya sangat rendah (umumnya 1 A atau kurang), isolator dapat melakukan operasi pemutusan dengan aman. Transformer dapat disederhanakan sebagai rangkaian RLC seri, dengan osilasi terkait yang underdamped, dan faktor amplitudo 1,4 atau kurang per unit.
Dalam skenario ini, tugas utama isolator adalah memastikan bahwa arus magnetisasi transformer tidak menyebabkan busur atau fluktuasi tegangan yang signifikan selama pemutusan. Melalui desain dan operasi yang tepat, isolator tegangan tinggi AIS dapat secara efektif menyelesaikan tugas ini, memastikan operasi yang aman dan stabil dari sistem tenaga listrik.
Jejak dari peristiwa pemutusan lapangan sebenarnya ditunjukkan dalam Gambar 2.
Tegangan pemulihan transien (TRV) di seberang saklar pemutus adalah perbedaan antara tegangan sumber dan osilasi sisi transformer seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.
Pemutusan Arus: Sebuah Peristiwa Dielektrik
Pemutusan arus pada dasarnya terjadi ketika jarak antara kontak menjadi cukup besar untuk menahan tegangan pemulihan transien (TRV). Proses ini secara inheren merupakan peristiwa dielektrik, di mana kekuatan isolasi udara atau vakum antara kontak melebihi tegangan yang diterapkan, secara efektif memadamkan busur dan menghentikan aliran arus.
Menghentikan Arus Magnetisasi Transformer Tanpa Beban
Menghentikan arus magnetisasi transformer tanpa beban adalah peristiwa buka-tutup berulang yang dapat menghasilkan beberapa restrikes. Setiap restrike dapat menginduksi arus lonjakan, yang memperpanjang durasi busur, memperpanjang waktu pemutusan secara keseluruhan, dan menyebabkan aus pada kontak busur. Sifat berulang dari peristiwa-peristiwa ini dapat menyebabkan stres yang signifikan pada peralatan pemutusan dan potensial mengurangi kinerjanya seiring waktu.
Untuk mengurangi efek-efek ini, sangat penting untuk memastikan bahwa perangkat pemutusan mampu menangani karakteristik spesifik arus magnetisasi, seperti perilaku inrush dan tegangan transien yang terkait. Desain dan seleksi peralatan pemutusan yang tepat, serta penggunaan perangkat bantu seperti arrester surge atau resistor damping, dapat membantu mengurangi kemungkinan restrikes dan meminimalkan dampak pada sistem.
