Definisi Pemutus Arus HVDC Hibrid

Definisi untuk Pemutus Sirkuit HVDC Hibrid

Definisi Standar untuk Pemutus Sirkuit AC

• Batasan: Definisi standar untuk pemutus sirkuit AC tidak dapat langsung diterjemahkan ke dalam proteksi HVDC karena kerangka waktu dan dinamika yang terlibat berbeda.
• Kerangka Waktu: Pemutus sirkuit AC memiliki waktu yang relatif lama untuk bertindak dibandingkan dengan pemutus sirkuit DC. Biasanya, arus gangguan yang diputus oleh pemutus sirkuit AC akan hampir mencapai keadaan tunak pada saat proteksi bertindak, tetapi ini tidak selalu terjadi.

Pemutus Sirkuit HVDC

• Waktu Respon: Pemutus sirkuit HVDC harus bertindak sebelum arus gangguan DC mencapai nilai keadaan tunak, karena batasan elektronik dalam pemutus sirkuit dan konverter itu sendiri.

Cabang-cabang Utama dan Fungsinya

1. Cabang Utama:

   • Menghantarkan arus selama operasi normal.

2. Cabang Sekunder:

   • Menghantarkan arus gangguan untuk jangka waktu singkat.

3. Cabang Penyerapan Energi:

   • Membatasi tegangan di seberang pemutus sirkuit dan menyerap energi tambahan dari grid DC.

Definisi Waktu Kunci untuk Pemutus Sirkuit Hibrid

1. Mulai Gangguan (Tf):

   • Saat ketika kondisi listrik jaringan berubah, menghasilkan kondisi overcurrent.

2. Waktu Deteksi:

   • Waktu yang diperlukan dari mulai gangguan hingga sistem proteksi mendeteksi gangguan tersebut.

3. Waktu Lokasi:

   • Waktu yang diperlukan untuk sistem proteksi memutuskan pemutus sirkuit mana yang akan dibuka sejak deteksi gangguan.

4. Waktu Operasi:

   • Waktu yang diperlukan untuk pemutus sirkuit beralih dari keadaan "Tertutup" ke "Terbuka".

5. Waktu Pemutusan (Tint):

   • Waktu antara mulai gangguan hingga pemutus sirkuit membangun tegangan yang cukup untuk secara signifikan menentang arus gangguan.

6. Waktu Komutasi (Tcom):

   • Waktu yang diperlukan untuk arus di cabang utama meredam hingga nol, atau sangat dekat dengan nol sehingga tahap berikutnya dalam operasi pemutus sirkuit dapat dilakukan.

7. Waktu Pembersihan (Tclr):

   • Waktu yang diperlukan dari mulai gangguan hingga arus garis DC mencapai nol, atau arus lutut varistor (I_knee) tercapai.

8. Waktu Operasi Pembatas Arus (Tlim):

   • Waktu ketika pemutus sirkuit mulai beroperasi sebagai pembatas arus gangguan.

Pemutus Sirkuit Hibrid Proaktif (PHCB) HVDC yang Dirancang oleh ABB

Tinjauan Desain

Pemutus Sirkuit Hibrid Proaktif (PHCB) HVDC, yang dirancang oleh ABB, terdiri dari dua cabang paralel:

1. Jalur Arus Normal:

   • Saklar Mekanis: Tetap tertutup selama operasi normal.
   • Saklar Komutasi Beban (LCS): Rangkaian seri switch semikonduktor tekanan rendah yang dinyalakan selama operasi normal.

2. Elemen Pemutus Arus Utama:

   • Pemutus Utama: Rangkaian seri switch semikonduktor yang dimatikan selama operasi normal.

3. Cabang Penyerapan Energi:

   • Dikombinasikan dengan cabang sekunder untuk menambah fungsionalitas pemutus sirkuit. Ini memungkinkan bagian-bagian cabang sekunder dihidupkan atau dimatikan secara independen satu sama lain. Fitur ini memungkinkan pemutus sirkuit berfungsi sebagai pembatas arus gangguan dalam situasi tertentu.

Operasi Normal

• Pemutus: Tertutup
• LCS: Dinyalakan
• Pemutus Utama: Dimatikan

Operasi Kondisi Gangguan

1. Deteksi Gangguan:

   • LCS dimatikan.
   • Pemutus utama dinyalakan.
   • LCS menyediakan tegangan yang cukup untuk komutasi arus dari cabang utama ke cabang sekunder.
   • LCS mungkin dipicu sebelum gangguan dikonfirmasi, memungkinkan algoritma deteksi diproses secara paralel dengan operasi pemutus sirkuit.

2. Transfer Arus:

   • Setelah semua arus mengalir melalui pemutus utama, disconnector mekanis berkecepatan tinggi dibuka.
   • Ketika sakelar mekanis sepenuhnya terbuka, pemutus sirkuit utama dimatikan, arus pemutus utama diputus, dan energi garis diserap oleh varistor.
   • Sakelar pemutus arus residu seri yang relatif lambat digunakan untuk memutus arus bocor melalui pemutus utama dan perangkat terkait, yang mungkin signifikan tergantung pada cara desain cabang penyerapan energi. Sakelar ini juga memberikan isolasi penuh.

Contoh Ilustratif

Gambar 3 menunjukkan bentuk gelombang arus gangguan tipikal dengan label waktu dan rating arus. Dinamika telah ditekankan untuk memudahkan penggambaran definisi:

• Mulai Gangguan (Tf): Saat awal terjadinya gangguan.
• Waktu Deteksi: Waktu dari Tf hingga deteksi gangguan.
• Waktu Lokasi: Waktu dari deteksi hingga penentuan pemutus sirkuit mana yang akan dibuka.
• Waktu Operasi: Waktu untuk pemutus sirkuit beralih dari tertutup ke terbuka.
• Waktu Pemutusan (Tint): Waktu dari Tf hingga pembangunan tegangan yang cukup untuk menentang arus gangguan.
• Waktu Komutasi (Tcom): Waktu untuk arus di cabang utama meredam.
• Waktu Pembersihan (Tclr): Waktu dari Tf hingga arus nol atau Iknee.
• Waktu Operasi Pembatas Arus (Tlim): Waktu ketika pemutus sirkuit mulai membatasi arus gangguan.

Ringkasan

Pemutus Sirkuit Hibrid Proaktif (PHCB) HVDC, yang dirancang oleh ABB, menggabungkan sakelar mekanis dan semikonduktor untuk menyediakan perlindungan gangguan yang cepat, andal, dan efisien untuk sistem HVDC. Definisi dan kerangka waktu untuk pemutus sirkuit HVDC hibrid menyoroti tantangan dan persyaratan unik dari proteksi DC, menekankan kebutuhan untuk operasi cepat dan presisi untuk memastikan keselamatan dan stabilitas sistem.