Tren Pengembangan GIS

Modularisasi Peralatan Pengalihan Tegangan Tinggi

Karena tindakan miniaturisasi yang diambil untuk setiap komponen dan bagian, serta tata letak miniatur secara keseluruhan, ukuran peralatan pengalihan tegangan tinggi terus berkurang. Terdapat berbagai macam kombinasi peralatan pengalihan, dengan metode kombinasi yang fleksibel dan struktur yang sangat padat. Peralatan pengalihan logam tertutup yang diisolasi gas (GIS) mencakup sebagian besar peralatan listrik tegangan tinggi dan perangkat deteksi pelindung, mengintegrasikan fungsi dari peralatan listrik yang awalnya terpisah menjadi satu entitas. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa tingkat desain dan produksi GIS mewakili tingkat peralatan pengalihan logam tertutup yang diisolasi gas.

Peralatan pengalihan logam tertutup yang diisolasi gas (GIS) adalah jenis peralatan listrik baru yang muncul pada pertengahan tahun 1960-an. Karena tertutup dan modular, memiliki jejak yang kecil, membutuhkan ruang yang lebih sedikit, tidak terpengaruh oleh lingkungan eksternal, tidak menghasilkan suara atau gangguan radio, dan beroperasi dengan aman dan andal dengan pekerjaan pemeliharaan minimal, sehingga telah mengalami perkembangan yang signifikan. Sejak diperkenalkan, GIS terus berkembang menuju tegangan yang lebih tinggi, kapasitas yang lebih besar, dan miniaturisasi. Melalui pengalaman operasional bertahun-tahun di Indonesia dan perbaikan desain yang berkelanjutan, GIS tidak hanya maju dalam hal tegangan yang lebih tinggi dan kapasitas yang lebih besar, tetapi juga terus inovatif.

Ciri Dasar dan Prinsip Pemadam Busur Gas Heksafloorida Sulfur (SF6)

Dalam beberapa tahun terakhir, gas SF6 telah mengalami perkembangan cepat sebagai media pemadam busur untuk pemutus sirkuit. Gas SF6 awalnya dikenal sebagai gas isolasi dengan kekuatan isolasi beberapa kali lipat dari udara. Gas ini memiliki kemampuan pemadam busur yang sangat kuat, dan transisi dari busur konduktif ke isolator terjadi dengan kecepatan yang sangat tinggi. Oleh karena itu, dalam pemutus sirkuit tegangan tinggi, gas SF6 dapat berfungsi baik sebagai media pemadam busur maupun media isolasi. Ciri paling menonjol dari gas SF6 adalah sebagai berikut:

Sifat Dasar yang Unggul

Gas SF6 murni adalah gas senyawa halogen tanpa warna, tanpa bau, tidak beracun, dan tidak mudah terbakar. Dalam kondisi suhu normal, yaitu pada 20°C dan 0,1 MPa, kepadatannya lima kali lipat dari udara. Koefisien transfer panas gas SF6, termasuk efek konveksi, 1,6 kali lipat dari udara.

Sifat Termokimia Spesifik
Eksperimen menunjukkan bahwa suhu dekomposisi gas SF6 lebih rendah daripada udara, sementara energi dekomposisi yang dibutuhkan lebih tinggi. Akibatnya, gas SF6 menyerap sejumlah besar energi selama dekomposisi, memberikan efek pendinginan yang kuat pada busur. Gas SF6 memiliki afinitas terhadap elektron bebas. Dengan demikian, di ruang zona panas, akan ada hanyalah konduktivitas yang sangat kecil atau bahkan tidak ada konduktivitas sama sekali, namun konduktivitas panasnya cukup tinggi. Gas SF6 mendekomposisi dengan cepat dalam rentang suhu yang relatif rendah (2000-2500K). Ketika gas SF6 mendekomposisi di area penutup busur, ia menyerap sejumlah besar panas dari busur, memberikan gas SF6 kemampuan pemadam busur yang unggul. Dalam gas SF6, ketika arus busur mendekati nol, hanya inti busur yang sangat tipis yang memiliki suhu tinggi, dan area sekitarnya terdiri dari lapisan non-konduktif.

Oleh karena itu, setelah arus melewati nol, kekuatan dielektrik celah busur pulih dengan cepat dan melebihi kecepatan pulih tegangan. Dalam gas SF6, inti busur yang sangat tipis tetap ada bahkan pada level arus yang sangat rendah. Ini adalah ciri yang sangat diinginkan dalam interupsi pemutus sirkuit, karena memenuhi persyaratan transisi cepat dari konduktor yang baik ke isolator saat arus melewati nol. Karena ciri-ciri ini, bahkan ketika memutus arus kecil, inti busur tetap berlanjut hingga arus mencapai nol dan masih dapat berkontraksi secara berkelanjutan. Hal ini mencegah interupsi arus paksa, yaitu pemotongan arus, dan dengan demikian mengurangi terjadinya overvoltage switching.

Elektronegativitas yang Kuat

Elektronegativitas merujuk pada kecenderungan molekul atau atom yang terdisosiasi untuk membentuk ion negatif. SF6 memiliki kemampuan adsorpsi elektron yang kuat, yang dikenal sebagai elektronegativitas. SF6 dan molekul serta atom halogen yang dihasilkan oleh dekomposisinya menyerap elektron dalam busur, membentuk ion negatif. Karena massa ion negatif jauh lebih besar daripada elektron, kecepatan gerak ion negatif di bawah pengaruh medan listrik jauh lebih lambat daripada elektron. Dalam gerakan medan listrik, ion negatif mudah kembali bersatu dengan ion positif untuk membentuk molekul netral. Oleh karena itu, proses hilangnya konduktivitas spasial sangat cepat. Fenomena ini memiliki efek yang sama seperti kapasitas pendinginan yang sangat kuat di ruang ionisasi, menghasilkan perubahan konduktivitas spasial yang sangat cepat di sekitar titik nol arus busur. Ciri ini, ditambah dengan ciri busur yang membentuk inti yang sangat tipis, secara signifikan mempersingkat konstanta waktu busur. Dengan demikian, elektronegativitas yang kuat memberikan gas SF6 sifat isolasi yang unggul.

Persyaratan dasar untuk media pemadam busur bukan hanya kekuatan dielektrik yang tinggi, tetapi lebih penting lagi, kecepatan pemulihan kekuatan dielektrik yang tinggi. Media tersebut juga harus memiliki ciri penting lainnya: konstanta waktu termal yang sangat kecil ketika arus busur melewati nol. Gas SF6, sebagai media pemadam busur, memiliki ciri-ciri ini. Ia bergantung tidak hanya pada efek pendinginan isentrop yang terbentuk oleh gradien tekanan aliran gas, tetapi utamanya pada sifat termokimia spesifik dan elektronegativitas yang kuat dari gas SF6, yang memberikan gas SF6 kemampuan pemadam busur yang sangat kuat. Karena gas SF6 memiliki sifat pemadam busur dan isolasi yang unggul, serta sifat kimianya stabil dan tidak beracun, penggunaan gas SF6 di bidang seperti transmisi dan transformasi listrik, trafo, pelindung arus, dan kontak listrik terus berkembang.

Peralatan pengalihan logam tertutup yang diisolasi gas (GIS) telah dikembangkan lebih lanjut berdasarkan pemutus sirkuit SF6. GIS melingkupi pemutus sirkuit, disconnector, grounding switch, transformator arus dan tegangan, pelindung petir, dan busbar penghubung dalam rangka logam dan diisi dengan gas SF6, yang memiliki sifat pemadam busur dan isolasi yang unggul, berfungsi sebagai isolasi antara fase dan ke tanah. Karena tertutup dan modular, GIS memiliki jejak yang kecil, membutuhkan ruang yang lebih sedikit, tidak terpengaruh oleh lingkungan eksternal, tidak menghasilkan suara atau gangguan radio, beroperasi dengan aman dan andal, dan membutuhkan pekerjaan pemeliharaan minimal, sehingga telah mengalami perkembangan yang signifikan.

Struktur GIS Tertutup Tiga Fase

Dalam GIS tertutup tiga fase, tiga fase komponen rangkaian utama dipasang dalam satu rangka luar yang terhubung ke tanah, didukung dan diisolasi oleh insulator cetakan epoxy. Jenis GIS ini memiliki struktur yang padat, dengan jumlah rangka luar yang berkurang, yang dapat menghemat material secara signifikan. Selain itu, karena berkurangnya titik penyegelan dan pendeknya panjang penyegelan, laju kebocoran gas rendah. Selain itu, juga dapat mengurangi arus sirkulasi selama operasi dan menyederhanakan pekerjaan pemeliharaan. GIS tertutup tiga fase memiliki ukuran keseluruhan yang relatif kecil, komponen yang lebih sedikit, aus pada rangka luar yang lebih sedikit, dan siklus pemasangan yang pendek. Namun, kelemahannya adalah medan listrik internal yang tidak merata, dengan pengaruh fase ke fase yang saling mempengaruhi, membuatnya rentan terhadap flashover antar fase.

Tipe tertutup tiga fase juga dikenal sebagai tipe tangki bersama tiga fase. Busbar tiga fase diperbaiki di dalam silinder melalui insulator, disusun dalam pola segitiga. Setiap unit fungsional GIS terdiri dari beberapa kompartemen. Pembagian kompartemen harus memenuhi persyaratan operasi normal dan juga mampu membatasi busur dalam kasus kerusakan internal. Kompartemen yang berbeda memungkinkan tekanan gas yang berbeda. Misalnya, kompartemen disconnector, mempertimbangkan efek pemadam busur, membutuhkan tekanan gas sekitar 0,6 MPa, sementara kompartemen lainnya memiliki tekanan yang relatif lebih rendah.

Teknologi Kunci untuk Kecerdasan Peralatan Pengalihan Tegangan Tinggi

Kandungan teknologi peralatan pengalihan tegangan tinggi cerdas sangat luas. Teknologi utamanya meliputi:

• Kecerdasan Operasi Pemutusan: Monitoring dan diagnosis keadaan operasi perangkat pembuka dan penutup;

• Kecerdasan Kontrol Sekunder: Menggunakan arsitektur terdistribusi, teknologi jaringan, dan teknologi monitoring komprehensif untuk mencapai pengambilan sinyal - teknologi sensor, seperti toroid Rogowski air-core untuk sensor arus dan tegangan komposit, sensor stroke, dan sensor kepadatan gas;

• Monitoring Kinerja Isolasi: Deteksi pelepasan parsial, deteksi konduksi abnormal, dan deteksi partikel mikro;

• Sistem Diagnostik Kesalahan dan Pengambilan Keputusan: Menganalisis sinyal melalui analisis sinyal untuk membuat penilaian dan keputusan;

• Kompatibilitas Elektromagnetik (EMC): Utamanya menekan gangguan dari jalur coupling anti-interferensi, yaitu menghilangkan atau melemahkan berbagai faktor yang membentuk impedansi umum yang terkait. Metodenya termasuk perisai, isolasi, dan penyaringan;

• Riset dan Pengembangan Mikrokomputer Khusus: Mengembangkan sirkuit terintegrasi dan perangkat lunak khusus untuk meningkatkan keterapan, performa real-time, dan sistem operasi mikrokomputer, serta meningkatkan tingkat operasi dan keandalan peralatan pengalihan tegangan tinggi.