Pengukuran Kondisi Vakum dalam Pemutus Sambungan Vakum Melalui Kaedah Pemantauan Tekanan Mekanikal

Pemantauan Kondisi Vakum dalam Pemutus Vakum

Pemutus vakum (PV) berfungsi sebagai media utama pemutusan sirkuit untuk sistem tenaga menengah dan semakin banyak digunakan dalam sistem tegangan rendah, menengah, dan tinggi. Kinerja PV bergantung pada pemeliharaan tekanan internal di bawah 10 hPa (di mana 1 hPa sama dengan 100 Pa atau 0.75 torr). Sebelum meninggalkan pabrik, PV diuji untuk memastikan tekanan internalnya ≤10^-3 hPa.
Kinerja PV berkaitan dengan tingkat vakumnya; namun, tidak sebanding secara sederhana dengan tekanan internal. Sebaliknya, tekanan di dalam PV dapat dikategorikan menjadi tiga kelompok:

•    Tekanan Rendah: Di bawah 10^-6 hPa
•    Tekanan Menengah: Dari sekitar 10^-3 hPa hingga tekanan minimum Paschen
•    Tekanan Tinggi: Umumnya menunjukkan kegagalan yang menyebabkan terpapar udara

Dalam rentang tekanan rendah, PV berfungsi efektif. Namun, dalam rentang menengah, baik kekuatan dielektrik maupun kemampuan pemutusan menurun, penurunan ini berlanjut hingga rentang "hingga udara". Menariknya, meskipun kinerja dielektrik berada pada level terendah di rentang tekanan menengah, kinerjanya sebenarnya meningkat sedikit di rentang hingga udara—meskipun tidak mencapai level yang diamati di rentang tekanan rendah.
Penting untuk mengenali bahwa tidak ada teknik pemantauan yang dibahas mencakup seluruh rentang tekanan dalam PV, dari tekanan rendah hingga kondisi hingga udara. Setiap teknik berlaku untuk rentang tertentu, diuraikan dalam teks dan diringkas dalam Tabel 1. Selain itu, efektivitas beberapa metode bervariasi berdasarkan desain PV, dan beberapa output dapat dipengaruhi oleh komposisi dan tekanan gas yang mungkin bocor ke dalam PV, seperti udara atmosfer atau gas SF6 yang digunakan dalam peralatan GIS.

Penyebaran luas PV dalam peralatan pemutus tegangan menengah menekankan tantangan untuk mengonfirmasi integritas vakum di lapangan, terutama setelah puluhan tahun penggunaan. Pemeriksaan PV setelah lebih dari 20 tahun penggunaan menghasilkan hasil yang bervariasi. Perlu dicatat bahwa PV hanyalah satu komponen dari sistem yang lebih besar; fungsionalitas mekanisme, rangkaian kendali, desain rangkaian, dan elemen lainnya sama pentingnya untuk operasi efektif PV.

Tabel 1 memberikan ringkasan aplikasi umum dari teknik-teknik pemantauan ini dalam lingkungan SF6, bersama dengan pertimbangan praktis untuk penggunaannya dengan peralatan GIS. Tabel ini juga menguraikan hasil dari berbagai metode uji, menyoroti kompleksitas yang terlibat dalam memastikan keandalan jangka panjang PV dalam konteks operasional yang beragam. Memahami nuansa-nuansa ini sangat penting untuk mengoptimalkan kinerja dan usia layanan sistem listrik yang bergantung pada teknologi pemutus vakum.

Pengukuran Kondisi Pemutus Vakum Menggunakan Pemantauan Tekanan Mekanik

Tekanan atmosfer memberikan gaya penutupan yang signifikan pada terminal bergerak pemutus vakum (PV). Untuk PV yang digunakan dalam pemutus sirkuit, gaya ini biasanya mencapai ratusan newton. Ketika vakum di dalam PV sepenuhnya hilang, tekanan internal menyamakan dengan tekanan atmosfer eksternal, mengurangi gaya penutupan secara signifikan dan mengubah perilaku mekanik PV. Metode diagnostik berdasarkan deteksi perubahan ini hanya dapat mengidentifikasi ketika PV telah kehilangan vakumnya sepenuhnya, yaitu telah "hingga udara." Patut diperhatikan, bahkan pada tekanan sebesar dekat dengan tekanan minimum Paschen, tekanan cukup masih ada di dalam PV untuk mempertahankan gaya penutupan penuh.

Metode Utama untuk Pemantauan Tekanan Mekanik

Pendekatan utama untuk pemantauan tekanan mekanik melibatkan pemasangan komponen gerak tambahan pada PV menggunakan bellows atau mekanisme serupa (lihat Gambar 1). Ketika vakum sepenuhnya hilang, bagian tambahan ini bergerak karena penyamaan tekanan internal dan eksternal. Berbeda dengan kontak bergerak yang dibatasi oleh mekanisme pemutus sirkuit, bagian tambahan ini bebas bergerak. Sistem deteksi memantau perubahan posisi komponen tambahan ini dan bereaksi sesuai. Bergantung pada sistem deteksi yang digunakan, setup ini memungkinkan pemantauan terus-menerus PV. Gerakan bagian tambahan ditentukan oleh desainnya sendiri daripada desain PV secara keseluruhan, menjadikan metode ini berlaku untuk PV tegangan rendah, menengah, dan tinggi.
Pertimbangan Praktis

Meskipun secara teori mungkin, menggunakan gaya penutupan pada terminal bergerak PV untuk mendeteksi kehilangan vakum menimbulkan tantangan. Tekanan atmosfer biasanya menerapkan gaya ratusan newton pada terminal bergerak PV, sementara pemutus sirkuit sendiri menerapkan gaya penutupan ribuan newton. Oleh karena itu, mengidentifikasi penurunan gaya penutupan PV melalui perilaku mekanik pemutus sirkuit sulit karena magnitudo gaya penutupan PV relatif kecil dibandingkan dengan pemutus sirkuit. Dalam kontak vakum, bagaimanapun, di mana gaya yang diterapkan dari mekanisme kontak lebih rendah, mendiagnosis kehilangan vakum total melalui perilaku mekanik mungkin lebih dapat dilakukan.

Dengan menggunakan bagian bergerak tambahan dan sistem deteksi, pemantauan tekanan mekanik menawarkan solusi praktis untuk menilai kondisi vakum PV secara terus-menerus. Teknik ini memberikan cara yang andal untuk mendeteksi kehilangan vakum total, meskipun tidak dapat mengidentifikasi kenaikan tekanan parsial di dalam PV. Meski begitu, teknik ini merupakan alat yang berharga untuk memastikan integritas dan fungsionalitas PV di berbagai tingkat tegangan dan aplikasi.

Metode ini memastikan bahwa setiap kehilangan vakum yang signifikan dideteksi dengan cepat, memungkinkan tindakan pemeliharaan atau penggantian tepat waktu, sehingga meningkatkan keandalan dan keamanan sistem listrik yang bergantung pada PV.

Latar Belakang Pemantauan Pemutus Vakum Menggunakan Metode Pemantauan Tekanan Mekanik

Teknik pemantauan tekanan mekanik menilai integritas vakum Pemutus Vakum (PV) dengan mendeteksi perubahan perilaku mekanik akibat hilangnya gaya penutupan yang disebabkan oleh tekanan atmosfer pada terminal bergerak. Metode ini memberikan pengukuran biner, lulus/gagal, yang menunjukkan apakah PV telah kehilangan vakumnya dan "hingga udara." Tekanan di sekitar tekanan minimum Paschen dan titik-titik kritis lainnya di mana kinerja PV mulai menurun terlalu rendah untuk menyebabkan perubahan mekanik yang terdeteksi menggunakan metode ini.

Kelebihan dan Kekurangan Metode Pemantauan Tekanan Mekanik

Kelebihan:
•    Kompatibilitas: Metode ini umumnya kompatibel dengan berbagai jenis isolasi, termasuk SF6, minyak, dan isolasi padat, asalkan masalah praktis seperti keterbatasan ruang dan panduan cahaya ke peralatan deteksi dapat dikelola.
•    Manfaat Teknik Optik: Menggunakan teknik optik memungkinkan pemindahan komponen non-optik ke kompartemen tegangan rendah peralatan pemutus, yang dapat meningkatkan keamanan dan kemudahan pemeliharaan.
Kekurangan:
•    Persyaratan Pemasangan: Bagian bergerak yang diperlukan untuk pemantauan tekanan harus dipasang selama pembuatan awal PV. Tidak dapat dipasang ulang ke PV yang sudah dibuat. Meskipun secara teori mungkin untuk mengintegrasikan PV yang dilengkapi fitur ini ke dalam pemutus sirkuit yang sudah ada beserta peralatan pemantauan yang diperlukan, tantangan praktis terkait dengan pasang ekstensi untuk bagian tambahan ke instalasi yang sudah ada sering membuat hal ini tidak praktis.
•    Kekhawatiran Keandalan: Keandalan peralatan pengukuran dibandingkan dengan PV sendiri menimbulkan risiko signifikan. Bagian tambahan yang ditambahkan ke PV memperkenalkan potensi jalur kebocoran baru dan mungkin lebih rentan terhadap kerusakan selama pemasangan, yang dapat menyebabkan kehilangan vakum.

Kerapuhan Komponen:

• Teknik Optik: Serat optik yang digunakan dalam sistem deteksi rentan terhadap salah perataan, kerusakan selama pemasangan, dan penyumbatan oleh kondensasi atau debu.

• Metode Kontak Listrik: Deteksi gerakan melalui kontak listrik memerlukan mikrosirkuit yang ditenagai dekat PV, yang juga harus terisolasi secara listrik. Ini memperkenalkan beberapa mode gagal potensial, termasuk masalah dengan keandalan mikrosirkuit, transmisi sinyal yang berhasil, pemberian daya pada sirkuit, dan pemeliharaan isolasi listrik.

Secara keseluruhan, meskipun metode pemantauan tekanan mekanik menawarkan cara yang mudah untuk mengkonfirmasi apakah PV telah kehilangan vakumnya sepenuhnya, metode ini memiliki batasan yang signifikan. Ini termasuk ketidakmampuan untuk melakukan retrofit pada PV yang sudah ada, kekhawatiran keandalan dengan komponen tambahan, dan tantangan praktis terkait pemasangan dan operasi. Pertimbangan hati-hati terhadap faktor-faktor ini sangat penting saat memutuskan kelayakan metode ini untuk aplikasi spesifik. Menjamin desain dan implementasi yang kokoh dapat membantu mengurangi beberapa risiko ini, sehingga meningkatkan keandalan dan efektivitas sistem pemantauan pemutus vakum secara keseluruhan.