Apa yang harus diperhatikan dalam desain pemutus sirkuit tiang berdaya rendah

Dyson

Bidang: Standar Listrik

China

Pemutus sirkuit tiang berdaya rendah adalah perangkat perlindungan dan kontrol yang kritis dalam sistem listrik, dimana desain dan operasinya secara langsung mempengaruhi keamanan dan keandalan sistem. Desain mereka harus secara komprehensif menangani adaptabilitas lingkungan, koordinasi parameter listrik, dan pemilihan aktuator untuk memastikan operasi stabil di bawah berbagai kondisi. Selama operasi, patuh ketat terhadap protokol keamanan, pemeliharaan rutin, dan penanganan situasi luar biasa dengan tepat sangat penting untuk mencegah kecelakaan yang disebabkan oleh kesalahan operasi. Artikel ini secara sistematis menguraikan prinsip desain dan standar operasional kunci untuk pemutus sirkuit tiang berdaya rendah, memberikan panduan profesional bagi personel teknik.

1. Pertimbangan Desain untuk Pemutus Sirkuit Tiang Berdaya Rendah

Desain pemutus sirkuit tiang berdaya rendah harus dapat tahan terhadap lingkungan luar yang keras sambil memenuhi persyaratan perlindungan dan kontrol.

1.1 Adaptabilitas Lingkungan

Sebagai peralatan yang dipasang di luar ruangan, pemutus-pemutus ini harus mampu bertahan terhadap fluktuasi suhu, kelembaban, korosi kabut garam, dan getaran mekanis. Sesuai GB/T 2423.17, mereka harus lulus uji semprotan garam netral selama 72 jam (Kelas 5), cocok untuk daerah pesisir atau industri, dengan Tingkat Polusi 3 untuk menahan polusi konduktif atau kondensasi. Untuk ketinggian tinggi (>2000m), parameter isolasi dan kenaikan suhu harus disesuaikan sesuai GB/T 20645-2021 (batas kenaikan suhu berkurang 1% setiap kenaikan 100m; pengurangan rating arus diperlukan di atas 4000m).

Untuk suhu rendah, operasi pada -40°C dan penyimpanan pada -55°C harus dijamin, dengan kinerja aktuator yang andal. Ketahanan UV memerlukan pelapis permukaan seperti cat poliamida (sudut kontak >90°) atau PVDF (ketahanan penuaan UV ≥ Kelas 8). Penyegelan kotak harus memenuhi standar IP54/55 untuk mencegah degradasi isolasi.

1.2 Koordinasi Parameter Listrik

Perhitungan arus hubungan singkat yang akurat dan pemilihan parameter yang tepat sangat penting. Arus hubungan singkat harus dihitung menggunakan metode absolut, mempertimbangkan arus hubungan singkat tiga fase, dua fase, dan satu fase ke tanah. Arus hubungan singkat tiga fase awal dihitung sebagai:

di mana adalah tegangan garis nominal, dan $, adalah resistansi total dan reaktansi dari loop hubungan singkat. Kapasitas pemutusan hubungan singkat nominal (Ics) pemutus tidak boleh kurang dari arus hubungan singkat tiga fase maksimum. Verifikasi sensitivitas memerlukan arus hubungan singkat minimum di ujung jalur setidaknya 1,3 kali pengaturan trip overcurrent instan atau jangka pendek: .$

Untuk perlindungan beban berlebih, pengaturan trip jangka panjang harus memenuhi , di mana adalah kapasitas arus berkelanjutan konduktor dan $I_{c}$ adalah arus beban yang dihitung. Untuk perlindungan hubungan singkat, pengaturan trip instan harus ≥1,2 kali arus start penuh motor terbesar (misalnya, 20–35 kali arus nominal untuk motor squirrel-cage), sementara pengaturan trip jangka pendek harus menghindari puncak beban sementara, biasanya diatur pada 1,2 kali (arus start motor maksimum + arus beban lainnya).

1.3 Pemilihan Aktuator

Mekanisme spring-operated umumnya digunakan, memerlukan keandalan, anti-jump, free-tripping, dan fungsi penyangga. Parameter waktu: pemutus frame—penutupan ≤0,2s, pembukaan ≤0,1s; pemutus cetakan—umur mekanis ≥10.000 operasi (pemutus frame ≥20.000). Aktuator harus mencakup deteksi penyimpanan energi dan interlock untuk operasi yang aman. Karakteristik dinamis memerlukan optimasi kecepatan dan kontrol perpindahan kontak (misalnya, kontrol bertahap untuk pemutus vakum untuk meminimalkan pantulan kontak). Karakteristik output harus sesuai dengan pemutus untuk memastikan penutupan di bawah kondisi hubungan singkat. Di daerah dingin, ESR kapasitor meningkat pada -40°C, memperpanjang waktu penutupan; pengujian suhu variabel sangat penting.

2. Desain Fungsi Perlindungan dan Pemilihan Pengaturan

2.1 Perlindungan Beban Berlebih

Umumnya diimplementasikan melalui unit trip termal-magnetik atau elektronik. Unit termal-magnetik menggunakan strip bimetallik dengan karakteristik waktu invers (waktu trip berbanding terbalik dengan kuadrat arus beban berlebih). Unit elektronik menawarkan kontrol yang presisi, dengan pengaturan trip jangka panjang berkisar dari 0,4 hingga 1 kali arus nominal . Pengaturan harus memenuhi dan . Sensitivitas: , di mana $I_{kmin}$ adalah arus hubungan singkat minimum satu fase di ujung jalur. Untuk beban kritis, perlindungan beban berlebih mungkin memicu alarm daripada trip.

2.2 Perlindungan Hubungan Singkat

Termasuk perlindungan jangka pendek dan instan. Perlindungan jangka pendek memastikan selektivitas: $×$ (arus start motor maksimum + beban lainnya), dengan penundaan waktu (0,1–0,4s) yang disesuaikan dengan pemutus hulu (≥0,1–0,2s perbedaan waktu). Perlindungan instan ditargetkan pada gangguan serius: $×$ arus start motor penuh (misalnya, 12–18 kali $I_{n}$ untuk motor). Untuk feeder distribusi, unit trip elektronik dengan perlindungan instan tertunda lebih disukai. Selektivitas: pengaturan jangka pendek hulu ≥1,3 × pengaturan instan hilir, dengan perbedaan penundaan waktu ≥0,1–0,2s.

2.3 Perlindungan Tegangan Rendah

Mencegah kerusakan peralatan dari penurunan tegangan. Rentang trip: 35%–70% dari tegangan nominal. Jenis instan tripping segera tetapi mungkin menyebabkan tripping tidak perlu; jenis tertunda (0–5s) mengabaikan fluktuasi sementara, cocok untuk penggunaan industri. Unit trip tegangan rendah harus memiliki tegangan nominal yang sesuai dengan tegangan jalur, dan fungsinya tidak boleh mengganggu perlindungan lainnya. Jenis tertunda (0,2–3s) direkomendasikan untuk aplikasi industri.

3. Koordinasi Selektivitas dan Perlindungan Bertingkat

3.1 Zona Selektivitas

Zona 1 (Isc < Icu hilir): Dicapai melalui penilaian arus dan waktu (misalnya, hulu $×$ hilir $I_{se t 3}$ , penundaan waktu ≥ hilir + 0,1s).
Zona 2 (Icu hilir < Isc < Icu hulu): Bergantung pada karakteristik batasan arus atau data produsen. Batas selektivitas $I_{s}$ mungkin kurang dari Icu hilir (selektivitas parsial).
Zona 3 (Isc > Icu hulu): Memerlukan pengujian; kontak hulu mungkin terbuka sementara (<30ms) tanpa tripping, asalkan tidak ada lasan.

3.2 Perlindungan Bertingkat

Memanfaatkan batasan arus pemutus hulu untuk memungkinkan penggunaan pemutus hilir dengan kapasitas pemutusan yang lebih rendah, mengurangi biaya. Memerlukan pengaturan instan yang sesuai dan menghindari beban kritis pada sirkuit bertingkat. Selektivitas berbasis energi (misalnya, pada pemutus tipe A) dapat meningkatkan batas selektivitas, tetapi verifikasi melalui data produsen sangat penting.

3.3 Metode Selektivitas

Selektivitas Arus: Pengaturan instan hulu ≥1,3 × hilir.
Selektivitas Waktu: Penundaan jangka pendek hulu ≥ hilir + 0,1–0,2s.
Selektivitas Energi: Berdasarkan persyaratan energi sistem kontak.
Selektivitas Logika: Deteksi gangguan hilir mengirim sinyal pengunci ke hulu, memungkinkan tripping hilir cepat sementara hulu tetap tertutup—memastikan perlindungan "stabil, akurat, cepat".