Penanganan Gangguan Tunggal Fasa ke Tanah pada Garis Distribusi 35kV

Laluan Pengagihan: Komponen Utama Sistem Kuasa

Laluan pengagihan merupakan komponen utama dalam sistem kuasa. Pada busbar paras voltan yang sama, beberapa laluan pengagihan (untuk input atau output) terhubung, setiap satu dengan banyak cabang yang disusun secara radial dan dihubungkan ke transformator pengagihan. Selepas diturunkan voltannya menjadi voltan rendah oleh transformator-transformator ini, elektrik disalurkan kepada pelbagai pengguna akhir. Dalam rangkaian pengagihan seperti ini, kesilapan seperti korsing fasa-ke-fasa, arus berlebihan (overload), dan kerosakan fasa-tunggal-ke-tanah sering berlaku. Di antara ini, kerosakan fasa-tunggal-ke-tanah adalah yang paling biasa, mewakili lebih daripada 70% daripada jumlah kesilapan sistem. Selain itu, banyak kesilapan korsing bermula daripada kerosakan fasa-tunggal-ke-tanah yang kemudiannya berkembang menjadi korsing multi-fasa ke tanah.

Kerosakan fasa-tunggal-ke-tanah merujuk kepada situasi di mana salah satu daripada tiga fasa (A, B, atau C) pada laluan pengagihan putus dan jatuh ke tanah, menghubungi pokok, bangunan, tiang, atau menara, membentuk laluan konduktif dengan tanah. Ia juga boleh disebabkan oleh overvoltan akibat petir atau keadaan atmosfera lain, yang merosakkan insulasi peralatan pengagihan, menyebabkan penurunan yang signifikan dalam rintangan insulasi ke tanah.

Apabila kerosakan fasa-tunggal-ke-tanah berlaku dalam sistem grounding arus rendah, gelung kesilapan lengkap tidak terbentuk secara langsung. Arus grounding kapasitif jauh lebih kecil daripada arus beban, dan voltan garis sistem tetap simetri, jadi bekalan kuasa kepada pengguna tidak terganggu segera. Oleh itu, peraturan membenarkan operasi diteruskan dengan satu kerosakan tanah selama hingga 2 jam. Walau bagaimanapun, voltan pada fasa yang tidak bermasalah meningkat relatif terhadap tanah, membawa ancaman kepada insulasi. Oleh itu, laluan dengan kerosakan tanah sedia ada mesti dikenali dan ditangani dengan cepat.

I. Pengenalpastian Kerosakan Fasa-Tunggal-ke-Tanah pada Busbar Pembantu 35kV

Apabila kerosakan fasa-tunggal-ke-tanah, ferroresonans, hilang fasa, atau peletupan fusel tegangan tinggi pada transformator tegangan (VTs) berlaku, fenomena yang diamati boleh serupa, tetapi analisis teliti akan menunjukkan perbezaan yang ketara.

• Kerosakan Fasa-Tunggal-ke-Tanah:
  Stesen pengubah tenaga dan sistem SCADA akan mengeluarkan isyarat seperti "penggandingan busbar 35kV" atau "Koil Pemadam Busur No. X diaktifkan." Perlindungan rele tidak trip tetapi mengaktifkan isyarat alarm. Voltan fasa yang bermasalah turun, sementara voltan dua fasa lain meningkat. Lampu penunjuk VT untuk fasa yang bermasalah redup, sementara dua lainnya menjadi lebih cerah. Dalam kerosakan ground padat (logam), voltan fasa yang bermasalah turun ke sifar, dan voltan dua fasa-to-ground meningkat sebanyak √3 kali, sementara voltan garis tetap tidak berubah. Output 3V₀ VT membaca sekitar 100V, dan lampu pemadam harmonik menyala. Koil pemadam busur membawa arus, sama dengan arus kompensasi yang sesuai dengan setting tapnya. Jika pemilih laluan kesilapan arus kecil dipasang, ia akan diaktifkan dan mengenal pasti laluan yang bermasalah. Jika kesilapan berada di dalam stesen, tanda-tanda fizikal seperti busur yang terlihat, asap, dan bunyi elektrik yang keras membuat titik kesilapan lebih mudah dikenali.

• Ferroresonans:
  Voltan penyelewengan titik neutral dihasilkan, mengubah voltan fasa tiga fasa. Biasanya, voltan satu fasa meningkat sementara dua lainnya menurun, atau sebaliknya, dan voltan garis juga berubah mengikutnya. Kerana voltan neutral bukan sifar, arus mengalir melalui koil pemadam busur, dan isyarat "penggandingan busbar" mungkin muncul bergantung pada magnitud voltan penyelewengan.

• Hilang Fasa:
  Voltan pada sisi hulu fasa yang hilang meningkat menjadi 1.5 kali voltan normal, sementara voltan hulu menurun menjadi sifar. Arus pada fasa yang bermasalah menjadi sifar, dan voltan dua fasa lain sedikit menurun. Voltan garis tetap tidak berubah. 3V₀ membaca sekitar 50V, koil pemadam busur membawa arus, dan isyarat penggandingan dikeluarkan. Pengguna mungkin melaporkan gangguan bekalan.

• Peletupan Fusel Tegangan Tinggi VT:
  Voltan fasa yang meletup turun secara signifikan (biasanya di bawah separuh voltan fasa normal), sementara voltan fasa lain tidak meningkat. Voltan garis menjadi tidak seimbang. Semua litar keluar pada busbar memicu isyarat "litar voltan terbuka". 3V₀ membaca sekitar 33V, dan isyarat penggandingan dikeluarkan.

Walaupun empat keadaan ini—fasa-tunggal-ke-tanah, ferroresonans, hilang fasa, dan peletupan fusel VT—menunjukkan gejala yang serupa, analisis teliti voltan fasa, voltan garis, 3V₀, arus koil pemadam busur, isyarat otomasi SCADA, dan laporan dari operator ruang kawalan dapat membezakan dengan tepat kerosakan fasa-tunggal-ke-tanah.

II. Proses Penanganan Kerosakan Fasa-Tunggal-ke-Tanah pada Busbar Pembantu 35kV

Apabila kerosakan penggandingan laluan 35kV berlaku, busbar 35kV stesen Wan’an mengeluarkan isyarat penggandingan. Staf pusat kawalan harus dimaklumkan segera untuk memeriksa peralatan dalam stesen dan status perlindungan (termasuk voltan 3V₀, status pemilih laluan kesilapan arus kecil, suhu/aruskoi pemadam busur, dll.), dan pasukan operasi laluan harus dihantar untuk patroli laluan. Setelah menerima maklum balas dari stesen pusat mengesahkan kerosakan tanah, percubaan pemutusan (percubaan tripping) laluan harus dilakukan. Sebelum percubaan pemutusan, pengguna penting mesti dimaklumkan.

Untuk sistem tanpa peranti percubaan pemutusan, pemutusan jarak jauh melalui SCADA adalah mungkin, tetapi beban di stesen subordinat hulu mesti dipindahkan terlebih dahulu. Dalam sistem dengan sambungan jambatan dalaman, peranti pemindahan automatik (ATS) mesti dilumpuhkan untuk mencegah mereka memindahkan kesilapan ke bahagian yang sihat.Setelah laluan tertentu dikenali sebagai laluan yang bermasalah, prioritas harus diberikan untuk memindahkan bebannya sebelum mengeluarkan laluan yang bermasalah. Pasukan operasi laluan dan staf stesen pusat harus dimaklumkan untuk patroli laluan 35kV dan memeriksa peralatan 35kV dalam stesen subordinat 35kV yang berkaitan.

Untuk mencegah kesilapan bertambah menjadi korsing fasa-ke-fasa—yang boleh menyebabkan gangguan mendadak—peralatan yang bermasalah mesti dikenali dan dipisahkan dengan cepat. Selain itu, untuk mencegah panasan berlebihan dan kerusakan pada koil pemadam busur, peralatan yang bermasalah seharusnya dipisahkan dalam masa 2 jam. Peningkatan suhu koil harus dipantau dan dikekalkan di bawah 55°C. Jika melebihi, operasi fasa-tunggal-ke-tanah mesti dihentikan segera, dan peralatan yang bermasalah diputuskan. Jika keadaan penggandingan berterusan melebihi 2 jam, situasi mesti dilaporkan kepada pengurusan senior.

III. Kesimpulan

Apabila kerosakan fasa-tunggal-ke-tanah berlaku pada laluan pengagihan, magnitud dan fasa voltan laluan tetap tidak berubah, membolehkan operasi sementara diteruskan tanpa memutuskan peralatan yang bermasalah. Walaupun ini meningkatkan keandalan bekalan, voltan dua fasa yang sihat meningkat ke tahap garis-ke-garis, meningkatkan risiko pecah insulasi dan korsing dua fasa-ke-tanah yang seterusnya. Ini membawa risiko besar terhadap operasi selamat dan ekonomi peralatan stesen pengubah tenaga dan rangkaian pengagihan. Oleh itu, kesilapan seperti ini harus dicegah jika mungkin, dan apabila berlaku, titik kesilapan mesti dikenali dan dihapuskan dengan cepat untuk meningkatkan keandalan bekalan kuasa secara keseluruhan.