Perbandingan Pemutus Litar HV: LTB vs DTB vs GIS

Maksud asas pemutus litar voltan tinggi, dengan mudahnya, adalah ia digunakan untuk membuka (mengganggu, menjatuhkan) dan menutup (menyambung, menghidupkan semula) litar, pembekal, atau beban tertentu—seperti yang disambungkan ke transformer atau bank kapasitor. Apabila terjadi kerosakan dalam sistem kuasa, reles pelindung akan mengaktifkan pemutus litar untuk memutuskan arus beban atau arus korsleting, seterusnya memastikan operasi selamat sistem kuasa.

Pemutus litar voltan tinggi adalah jenis peranti beralih voltan tinggi—juga biasanya dirujuk sebagai "switch voltan tinggi"—dan merupakan salah satu peralatan utama di substesen. Walau bagaimanapun, kerana keperluan keselamatan yang ketat di substesen voltan tinggi, orang ramai umumnya tidak dapat memasuki substesen untuk mendekati atau mengakses fizikal peranti ini. Dalam kehidupan seharian, seseorang biasanya hanya melihat litar penghantaran voltan tinggi dari jarak jauh dan jarang berkesempatan untuk mengamati atau menyentuh switch seperti ini.

Jadi, apa sebenarnya penampilan pemutus litar voltan tinggi? Hari ini, kita akan membincangkan secara ringkas klasifikasi dan jenis struktur pemutus litar yang biasa. Berbeza dengan switch voltan rendah yang kita jumpa dalam kehidupan seharian—yang biasanya menggunakan udara sahaja sebagai medium padam busur—pemutus litar voltan tinggi memerlukan prestasi yang sangat tinggi dari segi isolasi dan gangguan busur, dan oleh itu memerlukan media padam busur khas untuk memastikan keselamatan elektrik, integriti isolasi, dan pengganasan busur yang berkesan. (Untuk maklumat lanjut tentang media isolasi, sila rujuk artikel kami yang akan datang.)

Terdapat dua kaedah klasifikasi utama untuk pemutus litar voltan tinggi:

1. Klasifikasi mengikut medium padam busur:

(1) Pemutus Litar Minyak: Terbahagi lagi kepada jenis minyak besar dan minyak minimum. Dalam kedua-duanya, kontak dibuka dan ditutup di dalam minyak, menggunakan minyak transformer sebagai medium padam busur. Kerana prestasi yang terhad, jenis-jenis ini telah banyak ditinggalkan.

(2) Pemutus Litar SF₆ atau Gas Mesra Alam: Menggunakan sulfur heksafluorida (SF₆) atau gas mesra alam lain sebagai media isolasi dan padam busur.

(3) Pemutus Litar Vakum: Kontak dibuka dan ditutup dalam vakum, di mana pengganasan busur berlaku dalam keadaan vakum.

(4) Pemutus Litar Padaman Kokoh: Menggunakan bahan padam busur kokoh yang terurai pada suhu tinggi busur, menghasilkan gas untuk memadam busur.

(5) Pemutus Litar Udara Bertekanan: Menggunakan udara bertekanan tinggi untuk menerbangkan busur.

(6) Pemutus Litar Tiupan Magnet: Menggunakan medan magnet di udara untuk mendorong busur ke dalam jalur busur, di mana ia direnggangkan, didinginkan, dan dipadamkan.

Kini, pemutus litar voltan tinggi kebanyakannya menggunakan gas—seperti SF₆ atau alternatif mesra alam—sebagai media isolasi dan padam busur. Dalam julat voltan sederhana, pemutus litar vakum mendominasi pasaran. Teknologi vakum bahkan telah diperluas hingga tahap voltan 66 kV dan 110 kV, di mana pemutus litar vakum telah dikembangkan dan dikerahkan.

2. Klasifikasi mengikut lokasi pemasangan:

Jenis dalaman dan luaran.

Selain itu, berdasarkan kaedah isolasi berbanding tanah, pemutus litar voltan tinggi boleh dikategorikan kepada tiga jenis struktur:

1) Pemutus Litar Tanduk Hidup (LTB):
Juga hanya dipanggil LTB. Menurut definisi, ini adalah pemutus litar di mana ruang gangguan terletak di dalam enklosur yang diisolasi daripada bumi. Secara struktur, ia mempunyai reka bentuk insulator jenis tiang. Gangguan berada pada potensial tinggi, terkurung di dalam insulator porcelen atau komposit, dan diisolasi daripada tanah melalui insulator sokongan.

Kelebihan utama: Penarafan voltan yang lebih tinggi boleh dicapai dengan menyambung beberapa unit gangguan secara bersiri dan meningkatkan ketinggian insulator sokongan. Ia juga relatif murah.

Peralatan berdasarkan LTB membentuk Alat Beralih Isolasi Udara (AIS), dan substesen yang dibina dengan AIS dikenali sebagai substesen AIS. Ini menawarkan pelaburan rendah dan penyelenggaraan mudah tetapi memerlukan kawasan tanah yang luas dan penyelenggaraan sering. Ia sesuai untuk kawasan luar bandar atau pergunungan di mana ruang berlimpah, keadaan persekitaran baik, dan anggaran terhad.

2) Pemutus Litar Tanduk Mati (DTB):
Juga disingkatkan sebagai DTB. Didefinisikan sebagai pemutus litar di mana ruang gangguan terkurung dalam tanduk logam yang ditanah. Laluan konduktif dikeluarkan melalui bushings.

Secara asas, perbezaan antara LTB dan DTB terletak pada penanahan: dalam DTB, tanduk berada pada potensial bumi.

Kelebihan termasuk kemampuan untuk mengintegrasikan transformator arus (CTs) secara langsung ke bushings, struktur padat, jejak kaki yang jauh lebih kecil berbanding LTB, daya tahan persekitaran yang lebih baik (sesuai untuk keadaan keras), dan pusat graviti yang lebih rendah—menghasilkan prestasi seismik yang lebih baik. Kelemahan utamanya adalah kos yang lebih tinggi.

Alat beralih berdasarkan DTB dikenali sebagai Alat Beralih Gabungan Gas (HGIS), dan substesen yang dihasilkan dipanggil substesen HGIS.

3) Struktur Gabungan Tertutup Sepenuhnya – Alat Beralih Logam Tertutup Gas, biasanya dirujuk sebagai GIS (Gas-Insulated Switchgear) dalam aplikasi voltan tinggi. Istilah ini merangkumi peralatan sedemikian secara luas. Komponen pemutus litar sendiri mungkin juga dipanggil GCB (Gas-Insulated Circuit Breaker).

Walaupun serupa dengan DTB di mana gangguan terkurung, GIS berbeza di mana ia mengintegrasikan bukan sahaja pemutus litar tetapi juga komponen substesen penting lain—termasuk pemutus, switch penanahan, transformator instrumen, penahan kilat, dan busbar—semua tersegel dalam enklosur logam yang ditanah dan diisi dengan SF₆ bertekanan (atau gas isolasi alternatif). Sambungan ke litar udara luar dilakukan melalui bushings atau kompartmen gas khusus.

Substesen yang dibina dengan cara ini dikenali sebagai substesen GIS (atau Substesen Isolasi Gas mengikut piawaian IEEE). GIS sesuai untuk kawasan bandar di mana tanah mahal, atau untuk fasiliti penting seperti empangan hidroelektrik atau loji nuklear yang memerlukan kebolehpercayaan ultra-tinggi.

Sekarang, perbezaan antara jenis pemutus litar voltan tinggi—LTB, DTB, GCB—dan konfigurasi substesen yang berkaitan—AIS, HGIS, GIS—harus jelas.