Penerapan pemutus sirkuit vakum 10kV

Karakteristik Isolasi Vakum

Vakum menunjukkan sifat isolasi yang sangat kuat. Dalam pemutus sirkuit vakum, gas sangat jarang, dan molekul gas memiliki jarak bebas rata-rata yang relatif panjang, sehingga probabilitas tabrakan antara satu sama lain sangat rendah. Oleh karena itu, ionisasi akibat tabrakan bukan merupakan penyebab utama terjadinya kegagalan pada celah vakum. Sebaliknya, partikel logam yang dipancarkan dari elektroda di bawah pengaruh medan listrik intens tinggi adalah faktor utama yang menyebabkan kegagalan isolasi.

Kekuatan isolasi dalam celah vakum tidak hanya terkait dengan ukuran celah dan derajat kehomogenan medan listrik, tetapi juga sangat dipengaruhi oleh sifat material elektroda dan kondisi permukaannya. Ketika celah vakum relatif kecil (dalam kisaran 2 - 3 milimeter), ia memiliki sifat isolasi yang lebih tinggi dibandingkan udara bertekanan tinggi dan gas SF6. Inilah mengapa celah kontak dalam pemutus sirkuit vakum umumnya tidak besar.

Pengaruh material elektroda terhadap tegangan putus utama tercermin dalam kekuatan mekanis (kekuatan tarik) material dan titik leleh material logam. Semakin tinggi kekuatan tarik dan titik leleh, semakin tinggi pula kekuatan isolasi elektroda dalam vakum.

Eksperimen telah menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat vakum, semakin tinggi pula tegangan putus celah gas. Namun, di atas 10⁻⁴ Torr, hampir tetap konstan. Oleh karena itu, untuk mempertahankan kekuatan isolasi ruang pemadam busur vakum, tingkat vakum sebaiknya tidak kurang dari 10⁻⁴ Torr.

Pembentukan dan Pemadaman Busur dalam Vakum

Busur vakum berbeda secara signifikan dari fenomena pelepasan busur gas yang telah kita pelajari sebelumnya. Ionisasi gas bukan merupakan faktor utama pembentukan busur. Sebaliknya, pelepasan busur vakum terbentuk dalam uap logam yang dipancarkan dari elektroda kontak. Selain itu, karakteristik busur bervariasi tergantung pada besarnya arus pemutusan. Secara umum, kita mengelompokkannya menjadi busur vakum arus rendah dan busur vakum arus tinggi.

Busur Vakum Arus Rendah: Ketika kontak terputus dalam vakum, spot katoda yang sangat terkonsentrasi dengan arus dan energi terbentuk. Banyak uap logam menguap dari spot-spot katoda ini, di mana kepadatan atom logam dan partikel bermuatan sangat tinggi, dan busur membakar dalam lingkungan ini. Sementara itu, uap logam dan partikel bermuatan dalam kolom busur terus menerus menyebar keluar, dan elektroda terus menguap partikel baru untuk mengisi. Ketika arus melewati nol, energi busur berkurang, suhu elektroda turun, efek penguapan berkurang, kepadatan partikel dalam kolom busur berkurang, dan akhirnya, spot-spot katoda hilang ketika melewati nol, menyebabkan pemadaman busur. Terkadang, jika efek penguapan tidak dapat mempertahankan laju penyebaran kolom busur, busur padam tiba-tiba, menyebabkan pemotongan arus.

Busur Vakum Arus Tinggi: Ketika memutus arus besar, energi busur vakum meningkat, dan anoda juga memanas parah, membentuk kolom busur yang sangat terkonsentrasi. Pada saat yang sama, efek gaya elektrodinamis menjadi lebih jelas. Oleh karena itu, untuk busur vakum arus tinggi, distribusi medan magnet antara kontak memiliki pengaruh yang menentukan terhadap stabilitas busur dan kinerja pemadaman busur. Jika arus terlalu besar, melebihi arus pemutusan batas, akan terjadi kegagalan pemutusan. Pada titik ini, kontak memanas parah, terus menguap bahkan setelah arus melewati nol, dan sulit bagi dielektrik untuk pulih, sehingga tidak mungkin memutus arus.

Struktur dan Prinsip Kerja Pemutus Sirkuit

Sebagai contoh, zw27-12, berikut ini menjelaskan struktur dan prinsip kerjanya.

Bagian utama pemutus sirkuit terdiri dari rangkaian konduktif, sistem isolasi, segel, dan perumahan. Memiliki struktur kotak bersama tiga fasa. Rangkaian konduktif terdiri dari batang konduktif masuk dan keluar, dukungan isolasi masuk dan keluar, clem, koneksi fleksibel, dan ruang pemadam busur vakum. Mekanisme ini memiliki penyimpanan energi listrik dan operasi buka-tutup listrik, serta memiliki fungsi operasi manual. Struktur keseluruhan terdiri dari komponen-komponen seperti pegas tutup, sistem penyimpanan energi, perangkat trip arus berlebih, kumparan buka-tutup, sistem buka-tutup manual, saklar bantu, dan indikator penyimpanan energi.

Pemutus sirkuit vakum menggunakan fenomena bahwa ketika arus dalam lingkungan vakum tinggi melewati nol, plasma menyebar dengan cepat, sehingga memadamkan busur dan mencapai tujuan memutus arus.

Penyetelan Pemutus Sirkuit

Jarak Buka dan Over-travel

Pengukuran jarak buka dan over-travel pemutus sirkuit: Perbedaan nilai x yang diukur ketika pemutus sirkuit dalam keadaan terbuka dan tertutup adalah jarak buka pemutus sirkuit, dan perbedaan nilai y yang diukur adalah over-travel pemutus sirkuit. Penyesuaian dicapai dengan memanjangkan atau memendekkan batang operasi insulasi atau batang penghubung antara mekanisme dan poros utama.

Penyetelan Mekanisme Buka-Tutup

• Jumlah keterlibatan antara lengan ayun dan setengah poros harus 1,5 - 2,5mm, yang dapat disesuaikan dengan sekrup.

• Ketika selubung transmisi berputar ke sudut maksimum, harus ada celah 1,5 - 2mm antara lengan ayun dan setengah poros. Ini memastikan bahwa ketika selubung transmisi kembali ke posisi tertutup, lengan ayun dapat mengunci otomatis ke setengah poros, dan hal ini dapat dicapai melalui penyesuaian sekrup.

• Konversi saklar bantu harus akurat dan andal, yang dapat dicapai dengan menyesuaikan posisi lengan toggle saklar bantu dan panjang tuas.

• Selama proses penyimpanan energi, ketika roda gigi mencapai puncak gigi terakhir, harus dipastikan bahwa lengan toggle pada selubung penyimpanan energi dapat mengubah kontak saklar perjalanan dengan andal untuk memutus pasokan daya motor. Hal ini dapat dicapai dengan menyesuaikan posisi naik-turun, depan-belakang saklar perjalanan.

• Sesuaikan panjang pre-stretch pegas buka-tutup untuk memastikan buka-tutup yang andal dari pemutus sirkuit dan kecepatan buka-tutup mencapai nilai yang ditentukan.

Rangkaian Kendali Pemutus Sirkuit

Dalam sebagian besar substasi standar 35kV di jaringan listrik pedesaan, prinsip pemisahan bus kendali dari bus tutup diterapkan. Karena sering terjadi petir, hujan, dan angin kencang di daerah pegunungan, yang menyebabkan banyak trip dan peningkatan jumlah operasi tutup switch, kumparan tutup switch sangat mudah terbakar. Di sini, saya sarankan untuk melakukan perbaikan kecil pada rangkaian kendali.

Masukkan sepasang kontak normal-terbuka saklar perjalanan penyimpanan energi pemutus sirkuit secara seri antara kontak biasa-tutup bantu pemutus sirkuit dan kumparan tutup. Dengan demikian, ketika pemutus sirkuit tidak diberi energi (tidak disimpan energi), operasi tutup tidak dapat dilakukan. Ini mencegah operasi tutup ketika pemutus sirkuit tidak diberi energi, sehingga menghindari situasi di mana rangkaian tutup tetap hidup dan membakar kumparan tutup.

Sementara itu, selama proses kabel, perlu dipastikan bahwa polaritas bus tutup dan bus kendali pada kontak saklar perjalanan penyimpanan energi konsisten. Ini untuk mencegah busur api di rangkaian tutup menembus saklar perjalanan ketika switch sedang diberi energi, yang dapat menyebabkan fusible kontrol meledak atau sakelar udara kontrol tripping. Titik ini memerlukan perhatian khusus di substasi otomatis terintegrasi.

Operasi, Pemeliharaan, dan Uji Coba

Pemutus sirkuit vakum memiliki waktu busur pendek, kekuatan isolasi tinggi, dan umur listrik yang relatif panjang. Dengan jarak buka kontak kecil dan over-travel, serta energi operasi minimal, mereka juga menikmati umur mekanis yang panjang. Selama operasi sehari-hari, tugas pemeliharaan relatif sedikit. Utamanya, perlu diperiksa aus pada bagian gerak mekanisme, memastikan baut tidak longgar, membersihkan debu dari permukaan isolasi, dan mengoleskan beberapa pelumas pada bagian gerak.

Selama uji pencegahan, hasil uji resistansi DC switch harus dibandingkan dengan data historis. Jika ada masalah yang ditemukan, perlu dilakukan penggantian atau perbaikan secara tepat waktu. Uji tahanan frekuensi linier untuk pemutus sirkuit adalah metode yang efektif untuk memeriksa kebocoran pada pemutus vakum. (Untuk pemutus sirkuit vakum indoor, warna kilatan di dalam pemutus vakum ketika beban diputus dapat digunakan untuk menilai awal tingkat vakum. Warna merah gelap menunjukkan penurunan tingkat vakum, sementara warna biru muda menunjukkan tingkat vakum yang baik.)

Selama verifikasi pengaturan perlindungan, uji tutup tekanan rendah dilakukan pada pemutus sirkuit untuk memverifikasi apakah switch beroperasi dengan andal ketika busbar dalam keadaan gangguan dan tegangan turun.