Analisis peluruhan sebagian dari busbar GIS bersama-sama

CIS (Gas Insulated Switchgear) merujuk pada perakitan switchgear tertutup yang terisolasi dengan gas. Busbar adalah jalur umum tempat beberapa perangkat dihubungkan secara paralel. Dalam CIS ruang internal busbar relatif kecil, namun beroperasi di bawah tegangan dan arus tinggi. Jika terjadi peluruhan lokal, hal ini dapat sangat mempengaruhi isolasi antar fase dan membahayakan operasi aman dan stabil peralatan. Artikel ini menyajikan analisis dan solusi dari kerusakan peluruhan lokal pada busbar CIS, serta memperkenalkan skema pengencangan ulang untuk baut busbar CIS sebagai referensi.

Kondisi Kerusakan

Sebuah CIS 220 kV di suatu gardu induk mulai beroperasi pada tanggal 20 Desember 2016. Pada Maret 2017, selama deteksi hidup di gardu induk, petugas operasi dan pemeliharaan mendeteksi sinyal very-high-frequency (VHF) yang jelas pada busbar, menentukan awal bahwa ada kerusakan peluruhan lokal pada busbar.

Saat menggunakan detektor peluruhan parsial (model PDT-840MS) untuk deteksi hidup, petugas operasi dan pemeliharaan mendeteksi sinyal VHF yang jelas pada sensor bawaan busbar antara pemutus sirkuit 204 pada sisi 220 kV trafo utama No. 4 dan pemutus sirkuit 225 jalur Xinguo 220 kV. Sinyal tersebut menunjukkan dua kluster yang jelas dan simetris, dengan jumlah peluruhan yang besar. Amplitudo maksimum mencapai 67 dB, dan suara peluruhan internal abnormal dapat didengar di lokasi, menunjukkan adanya peluruhan lokal pada peralatan. Perusahaan mengatur agar pusat pemeliharaan melakukan pengukuran ulang, dan sinyal VHF dan ultrasonik abnormal dideteksi secara bersamaan.

Deteksi ultrasonik menunjukkan nilai puncak dalam mode kontinu sekitar 120 mV, dengan korelasi frekuensi 100 Hz tertentu, dan nilai maksimum dalam mode fase sekitar 70 mV. Setelah dianalisis, ditentukan bahwa peluruhan mengambang disebabkan oleh getaran isolasi antar fase di dalam ruang gas busbar 2B antara bagian pemutus sirkuit 204 pada sisi 220 kV trafo utama No. 4 dan bagian pemutus sirkuit 225 jalur Xinguo 220 kV.

Analisis Penyebab Kerusakan
Statistik Beban dan Pemeriksaan Bagian Busbar yang Rusak

Beberapa beban jalur Xinguo 220 kV dan pemutus sirkuit 204 trafo utama No. 4 dianalisis. Beban busbar B-seksi 220 kV tidak menunjukkan perubahan signifikan dan tidak melebihi nilai nominalnya.

Petugas pemeliharaan, bersama teknisi produsen, melakukan pemeriksaan pembongkaran pada bagian busbar di mana peluruhan lokal terjadi. Bagian busbar ini panjangnya 7 m dan memiliki 6 dukungan isolasi antar fase di dalamnya. Setelah busbar dibongkar, ditemukan tiga baut longgar: fase V komponen isolasi antar fase pertama, fase V komponen isolasi antar fase kelima, dan fase W komponen isolasi antar fase keenam. Di antaranya, baut pertama paling longgar, bisa dilepas langsung, dan ada banyak debu di sekitarnya.

Benang logam pada insulator antar fase lainnya tidak menunjukkan kerusakan yang jelas, dan permukaan material insulator tidak memiliki retakan, goresan, atau depresi abnormal. Bagian lain dari konduktor tiga fasa insulator antar fase lainnya dan titik-titik sambungan lainnya tidak menunjukkan aneh. Torsi pengencangan baut sambungan antara 15 insulator antar fase lainnya dan konduktor memenuhi persyaratan yang ditentukan.

Analisis dan Verifikasi

• Kualitas Komponen Modul Busbar dan Instalasi. Berdasarkan pemeriksaan, kualitas shell saluran busbar dan konduktor sesuai dengan persyaratan kualitas teknis gambaran produsen. Kekakuan komponen-komponennya sendiri memenuhi toleransi bentuk yang ditentukan pada gambar. Insulator dan sisipan logam pengegradasiannya diproduksi dengan cara dicetak dan mengeras dalam cetakan. Selama proses perakitan di pabrik, alat khusus digunakan untuk menempatkan posisi spasial relatif dari konduktor tiga fasa. Namun, torsi pengencangan baut sambungan antara konduktor dan insulator tidak sepenuhnya memenuhi persyaratan produsen dalam beberapa kasus.

• Saat busbar beroperasi hidup, arus tiga fasa simetris, dan setiap konduktor fase mengalami gaya elektrodinamis yang sama. Ketiga fasa tersebar simetris dalam ruang. Konduktor busbar adalah konduktor kosong, yang memiliki kekuatan lentur lebih tinggi daripada konduktor. Dalam instalasi normal, konduktor tiga fasa tidak akan menyimpang ke posisi sudut tetap manapun karena gaya elektrodinamis saat beroperasi.

• Perhitungan Kekuatan Mekanis. Produsen menghitung kekuatan sambungan dari fastener dan menentukan bahwa panjang sambungan antara benang luar baut dan benang dalam sisipan insulator perlu lebih besar dari desain saat ini 16 mm, dan ketebalan cincin logam perlu ditingkatkan menjadi setidaknya 7 mm (saat ini 4 mm). Ini dapat memenuhi persyaratan kekuatan mekanis dalam kondisi sambungan satu baut dan gaya elektrodinamis 10 kN selama pendek arus busbar.

• Uji Tipe. Hasil uji stabilitas termal 500 A/3 s (arus tahan singkat), uji stabilitas dinamis 135 kA (arus puncak tahan), terutama uji kenaikan suhu pada arus busbar 7 h/4000 A, menunjukkan tidak ada longgar mekanis atau sambungan abnormal setelah uji. Ini menunjukkan bahwa desain pengencangan konduktor busbar yang ada dapat diandalkan dalam kondisi uji tipe.

Penentuan Penyebab

Melalui pemeriksaan lapangan dan analisis teoretis, penyebab utama kerusakan ini ditentukan sebagai berikut: Torsi pengencangan baut selama perakitan produsen tidak memenuhi standar, dan panjang sambungan baut serta ketebalan cincin tidak memenuhi persyaratan operasional.

Solusi

Berdasarkan hasil pemeriksaan lapangan dan analisis teoretis, skema pengencangan baut baru telah diajukan untuk memastikan operasi busbar yang andal.

• Gunakan sekrup ujung ganda yang tersambung dengan benang dalam sisipan logam insulator cincin (di sisi benang sekrup yang lebih pendek). Terapkan lem Loctite 603 nomor 2 pada permukaan benang luar sekrup. Terapkan tiga strip longitudinal lem Loctite 603 dengan jarak sekitar 120° sepanjang benang 24 mm, memastikan seluruh permukaan 360° benang dilapisi lem setelah sekrup dimasukkan. Setelah baut sepenuhnya dimasukkan, gunakan kertas pembersih khusus untuk menghapus lem berlebih.

• Gunakan mur pengunci diri/pencegah longgar dalam kombinasi untuk efektif mencegah baut longgar. Adopsi komponen cincin padat dengan ketebalan 8 mm.

• Gunakan kunci torsi untuk mengencangkan baut, dengan nilai 75 N·m, yang berada di ujung atas rentang (70±7) N·m. Untuk memastikan torsi setiap baut memenuhi standar, laksanakan sistem di mana satu orang bekerja dan satu orang memeriksa.

Setelah pengencangan selesai, gunakan vacuum cleaner, kertas pembersih khusus, dan alkohol untuk membersihkan area yang dikencangkan dan area rongga konduktor secara menyeluruh.

Pengobatan Lapangan

Baut ujung ganda digunakan untuk meningkatkan gaya pengencangan baut, dan mur pengunci diri digunakan untuk mencegah baut longgar karena gaya elektrodinamis selama operasi normal. Produsen melakukan pekerjaan modifikasi baut pada busbar GIS ini sesuai dengan skema yang disebutkan, dan hasil setelah modifikasi memuaskan.