Analisis dan Penanganan Penyebab Kegagalan Pemutus Sirkuit Vakum Outdoor 35 kV

Fenomena Kegagalan

Pada tanggal 23 Juni 2020, terjadi kegagalan pada ruang pengumpan 35 kV yang berada dalam status siaga panas di sebuah gardu induk 220 kV. Hal ini memicu operasi perlindungan arus lebih beban pertama - tahap, batasan tegangan pertama - kali dari perlindungan cadangan tekanan rendah trafo utama No. 2 dan perlindungan arus lebih beban tahap kedua dari perlindungan bus tie 350. Akibatnya, pemutus sirkuit 352 pada sisi tekanan rendah yang sesuai dengan trafo utama No. 2 dan pemutus sirkuit bus tie 350 terputus, menyebabkan hilangnya tegangan pada bus 35 kV Bagian I di gardu induk tersebut.

Sebelum kecelakaan, sistem 35 kV di gardu induk tersebut menggunakan mode koneksi bus tunggal bagian. Sebuah pemutus sirkuit bus tie khusus dipasang antara dua bagian bus. Bus 35 kV Bagian I tempat ruang gagal berada memiliki total tiga jalur keluar dan dua bank kapasitor. Ruang gagal berada dalam status siaga panas, dan fungsinya tidak diaktifkan. Sisa ruang beroperasi, dan pemutus sirkuit bus tie berada dalam posisi tertutup.

Analisis Penyebab

Dengan memeriksa laporan pesan dan osilogram dari perangkat perlindungan ruang bus tie 350 dan ruang trafo utama No. 2 di gardu induk, ditemukan bahwa pada awal kegagalan, kegagalan tersebut awalnya muncul sebagai kegagalan fase-ke-fase antara fase B dan C, yang kemudian berkembang menjadi kegagalan pendek-sirkuit tiga-fase. Secara khusus, diagram gelombang kegagalan (screenshot) dari sisi tekanan rendah trafo utama No. 2 digambarkan pada Gambar 1.

Setelah pemeriksaan pemutus sirkuit yang gagal, ditemukan bahwa setelah terjadinya kegagalan, bushing fase A dari pemutus sirkuit vakum telah pecah, isolator porcelen tiang fase B dan C mengalami kerusakan serius dan terbakar, serta kabel penghantar pemutus sirkuit mengalami putus helaian dengan tingkat berbeda-beda. Tidak ada tanda-tanda pelepasan listrik yang diamati pada busbar koneksi bus, isolator bushing dinding, atau disconnector di sisi bus pemutus sirkuit. Status kerusakan peralatan primer diperiksa di lapangan, seperti yang digambarkan pada Gambar 2.

Berikut adalah analisis mendalam tentang penyebab kegagalan pemutus sirkuit.

Alasan Terkait Kualitas Pemutus Sirkuit

Pemutus sirkuit yang dimaksud adalah tipe LW8-35A (T). Pemutus sirkuit ini dipasang dan dikomisionalkan di lokasi pada Desember 2007 dan mulai beroperasi pada Maret 2008. Saat ini, ada 11 pemutus sirkuit vakum model yang sama di gardu induk, semuanya disusun di luar ruangan. Dari pemeriksaan mekanisme pemutus sirkuit model ini di lapangan, ditemukan tanda-tanda pelepasan listrik dengan tingkat berbeda-beda pada isolator porcelen tiang. Dengan memeriksa rekaman kegagalan di gardu induk, dicatat bahwa tegangan bus 35 kV sering melebihi batas dan memicu trip sebelum kegagalan terjadi. Variasi melebihi batas yang sering ini sangat mengkonfirmasi adanya tanda-tanda pelepasan listrik pada isolator porcelen tiang jenis pemutus sirkuit ini.

Uji tahanan tegangan dilakukan pada isolator porcelen tiang dari 10 pemutus sirkuit model yang sama di gardu induk. Sembilan di antaranya lulus uji, dan hanya satu yang tidak memenuhi persyaratan peraturan uji. Ketika ruang yang gagal diuji kembali, ia lulus uji tahanan tegangan. Oleh karena itu, kemungkinan kualitas pemutus sirkuit sebagai penyebab kegagalan dapat hampir dipastikan tidak ada.

Alasan Terkait Operasi dan Pemeliharaan Pemutus Sirkuit

Gardu induk 220 kV ini berlokasi di perbatasan daerah perkotaan dan pedesaan, berdekatan dengan tambang, dan terdapat masalah polusi debu yang cukup serius di sekitarnya. Pemeriksaan di lapangan menunjukkan adanya penumpukan debu yang signifikan pada permukaan isolator porcelen tiang pemutus sirkuit yang gagal. Dalam lingkungan yang tercemar, kinerja isolasi isolator porcelen tiang akan menurun.

Karena pentingnya pengguna yang terhubung ke jalur keluar sistem 35 kV di gardu induk ini, sulit untuk melakukan pemadaman listrik. Akibatnya, pemutus sirkuit tidak dapat diperiksa dan dipelihara secara tepat waktu. Tegangan flashover isolator porcelen tiang pemutus sirkuit menurun seiring meningkatnya tingkat pencemaran. Efek kumulatif seiring waktu menyebabkan tegangan flashover turun di bawah tegangan operasi, menyebabkan pelepasan listrik. Pada hari kegagalan, cuaca di daerah setempat berlangsung hujan terus-menerus, dan kelembaban udara yang meningkat semakin memperburuk proses ini. Oleh karena itu, dapat ditentukan bahwa ini adalah kecelakaan yang disebabkan oleh flashover akibat kontaminasi.

Penanganan Kegagalan

Pemutus sirkuit yang gagal diganti. Setelah komisioning di lapangan, data uji pemutus sirkuit baru memenuhi persyaratan yang ditentukan dalam dokumen teknis pabrik. Saat ini, pemutus sirkuit beroperasi dengan stabil.

Pemadaman listrik dilakukan untuk memeriksa pemutus sirkuit model yang sama di gardu induk. Kontaminan dibersihkan dan dihapus, dan pelapisan isolasi dilakukan kembali. Pemeriksaan, pemeliharaan, dan uji karakteristik komprehensif dilakukan pada setiap pemutus sirkuit, dan masalah lain yang ditemukan diperbaiki secara tepat waktu. Saat ini, 10 pemutus sirkuit luar ruangan model yang sama di gardu induk beroperasi dengan stabil.

Langkah selanjutnya, inspeksi dan renovasi teknis komprehensif akan dilakukan pada pemutus sirkuit luar ruangan di area-area tersebut. Mereka akan diganti secara terpusat dengan peralatan Gas Insulated Switchgear (GIS) untuk mencegah secara fundamental kecelakaan yang disebabkan oleh flashover akibat kontaminasi di area dengan pencemaran debu yang parah.

Tindakan Pencegahan

• Unit desain harus meningkatkan level desain mereka, mengoptimalkan struktur desain, dan meningkatkan kinerja isolasi pemutus sirkuit di area dengan pencemaran udara yang parah (seperti membangun shelter atau menggunakan peralatan GIS).

• Unit manufaktur peralatan harus mengontrol ketat manajemen kualitas peralatan dan benar-benar menerapkan persyaratan teknologi setiap tautan dalam proses manufaktur, perakitan, dan komisioning peralatan.

• Unit operasi dan pemeliharaan harus melakukan pekerjaan pemeliharaan dan pemeriksaan harian peralatan dengan baik. Mereka harus memberikan perhatian besar pada sinyal perlindungan di gardu induk, terutama sinyal seperti aktivasi seringnya perekam kegagalan. Mereka harus menyelidiki dan menganalisis masalah dengan cermat, mengidentifikasi status operasional aktual peralatan di belakang sinyal, dan segera melakukan evaluasi dan analisis peralatan.

• Unit manajemen peralatan harus melakukan pekerjaan penerimaan peralatan baru yang masuk jaringan, memperkuat manajemen harian peralatan, dan meningkatkan keandalan pasokan listrik.