HECI GCB untuk JanaElektrik – Pemutus Litar SF₆ Cepat

1. Definisi dan Fungsi

1.1 Peranan Pemutus Litar Pembangkit

Pemutus Litar Pembangkit (GCB) adalah titik pemutusan yang boleh dikawal yang terletak antara pembangkit dan transformator peningkat, berfungsi sebagai antara muka antara pembangkit dan grid tenaga. Fungsi utamanya termasuk mengasingkan kesalahan di sisi pembangkit dan membolehkan kawalan operasi semasa penyelarasan pembangkit dan sambungan ke grid. Prinsip operasi GCB tidak berbeza banyak daripada pemutus litar standard; bagaimanapun, disebabkan oleh komponen DC yang tinggi dalam arus kesalahan pembangkit, GCB diperlukan untuk beroperasi dengan sangat cepat untuk mengasingkan kesalahan dengan segera.

1.2 Perbandingan Antara Sistem Dengan dan Tanpa Pemutus Litar Pembangkit

Gambar 1 menunjukkan skenario penghentian arus kesalahan pembangkit dalam sistem tanpa Pemutus Litar Pembangkit.

Gambar 2 menunjukkan skenario penghentian arus kesalahan pembangkit dalam sistem yang dilengkapi dengan Pemutus Litar Pembangkit (GCB).

Seperti yang ditunjukkan dalam perbandingan di atas, kelebihan pemasangan Pemutus Litar Pembangkit (GCB) dapat diringkaskan seperti berikut:

Semasa permulaan dan penghentian normal unit pembangkit, tidak diperlukan penukaran bekalan kuasa bantu—hanya operasi pemutus litar pembangkit sahaja yang diperlukan, meningkatkan kebolehpercayaan bekalan kuasa stesen secara signifikan.

Dalam kejadian kesalahan dalaman pada pembangkit (i.e., di sisi pembangkit GCB), hanya pemutus litar pembangkit yang perlu dipadam, mengurangkan kompleksiti operasi semasa kesalahan unit secara drastik.

Ia memberikan perlindungan yang lebih baik kepada transformator utama dan transformator stesen tegangan tinggi. Apabila kesalahan dalaman berlaku pada salah satu transformator ini, pembangkit terus menyediakan arus kesalahan semasa tempoh peluruhan arus medannya (arus gegutan)—walaupun pemutus litar sisi tegangan tinggi transformator utama telah dibuka oleh relai pelindung. Dengan GCB yang dipasang, pembangkit boleh dipadam dengan cepat, dengan demikian mengurangkan kerosakan kepada transformator utama—manfaat kritikal bagi unit pembangkit besar.

Kelebihan tambahan yang signifikan adalah pengekalan atau penghapusan kerosakan kepada pembangkit akibat operasi tidak serentak (pole-disagreement) pemutus litar tegangan tinggi. Dalam sambungan unit pembangkit-transformator, pemutus litar tegangan tinggi beroperasi pada tegangan rekaan yang tinggi, dan dalam peralatan switchgear terbuka, jarak fasa-ke-fasa yang besar mencegah interlock mekanikal tiga fasa. Oleh itu, operasi tidak serentak boleh berlaku walaupun semasa pemutusan biasa. Keadaan seperti ini menghasilkan arus negatif-sekuens dalam stator pembangkit, dan rotor mempunyai toleransi yang sangat terhad terhadap medan magnet negatif-sekuens—potensi mengakibatkan kerosakan rotor yang serius. Walau bagaimanapun, GCB moden direka dan dibuat dengan interlock mekanikal tiga fasa, dengan efektif mencegah operasi tidak serentak.

Untuk kesalahan yang berlaku di sisi pembangkit GCB, hanya pemutus litar pembangkit yang perlu dipadam—tanpa membuka pemutus litar sisi tegangan tinggi transformator utama—mengurangkan impak kepada struktur grid keseluruhan dan memberi manfaat kepada kestabilan sistem.

Susun atur loji menjadi lebih mudah dan ekonomi, mengurangkan masa pemasangan, komisen, dan kos. Transformator stesen dan peralatan switchgear medium- dan tegangan tinggi yang berkaitan boleh dihapuskan. Dengan pelaksanaan GCB, ketersediaan purata loji meningkat sebanyak 0.3%–0.6%, dan ketersediaan pembangkit yang lebih tinggi terjemahkan secara langsung kepada pendapatan tenaga yang lebih tinggi.

2. Struktur dan Fungsi

2.1 Struktur Keseluruhan

Sistem pemutus litar pada dasarnya terdiri daripada komponen dan peralatan berikut, semua dipasang pada rangka sokongan yang sama. Bergantung pada spesifikasi pesanan pembelian, beberapa komponen yang disenaraikan mungkin dikecualikan.

Reka bentuk standard peralatan HEC/HECI termasuk:

• Pemutus litar SF₆

• Pemisah (pemutus isolasi)

• Pemutus tanah (pemutus grounding)

• Kapasitor

• Transformator arus (CTs)

• Transformator voltan (VTs)

Pelancong gelombang, penghubung pendek, dan pemutus permulaan (untuk Pengubah Frekuensi Statik, SFC) tersedia sebagai item pilihan.

1 – Pemutus litar 2 – Pemisah (Pemutus isolasi) 3a – Pemutus tanah 3b – Pemutus tanah 4 – Penghubung pendek 5 – Pemutus permulaan (SFC) 6 – Kapasitor

7 – Transformator arus 8 – Transformator voltan 9 – Pelancong gelombang 10 – Enklosur

Pemutus litar ini diisi dengan gas SF₆ sebagai medium pemadam lengkung api. Kontak utama dan kontak lengkung api dipisahkan. Kontak-kontak ini dioperasikan oleh mekanisme operasi pegas. Tiga kutub pemutus litar ini terhubung secara mekanikal.

1 – Sambungan fleksibel 2 – Pemutus (Switch pemisah) 3 – Bilik pemadam lengkung api 4 – Pengasingan 5 – Enklousur 6 – Switch pengenjalaman (Grounding switch) 7 – Sambungan busbar fasa terasing

8 – Transformer arus

Komponen dalaman di dalam enklousur GCB ditunjukkan dalam gambar berikut.

2.2 Komposisi dan Fungsi Komponen

1) Mekanisme Operasi

Pemutus litar HECI5 menggunakan mekanisme operasi AHMA 4. Foto fizikal mekanisme operasi ini adalah seperti berikut:

1 – Motor kombinasi (motor pam minyak) 2 – Kontak bantu katup kawalan 3 – Kontak bantu

① Modul Operasi:

Modul ini menggunakan struktur perbezaan tekanan malar, di mana minyak bertekanan tinggi bertindak secara berterusan pada hujung atas rod piston. Kelajuan buka dan tutup boleh disesuaikan secara berasingan melalui skru throttle yang sesuai.

② Modul Penyimpanan Tenaga:

Di bawah tindakan minyak hidraulik, piston pengekalkan mengekalkan spring disc dan menyimpan tenaga hidraulik untuk jangka masa panjang dalam silinder piston penyimpanan tenaga, menyediakan simpanan tenaga yang diperlukan untuk operasi buka dan tutup.

③ Modul Kawalan:

Isyarat elektrik dari ruang kawalan utama mengaktifkan katup solenoid buka/tutup, yang kemudian mengubah katup kawalan arah untuk mencapai buka atau tutup pemutus litar.

④ Modul Adaptor (Hubungan):

Semasa pergerakan rod piston, engkol penghubung memutar switch bantu, dengan demikian menukar isyarat posisi buka/tutup.

⑤ Modul Pam Hidraulik:

Motor elektrik menggerakkan pam hidraulik untuk memasukkan minyak ke dalam pengekalkan, menukar tenaga elektrik menjadi tenaga hidraulik.

⑥ Modul Pemantauan:

Pengekalkan spring disc menggerakkan cam pada switch had, yang memutar untuk membuka atau menutup kontak mikroswitch. Ini memberikan isyarat alarm dan fungsi interlock automatik untuk ruang kawalan utama. (Apabila tekanan melebihi nilai yang ditetapkan, katup pelepasan tekanan akan dibuka secara automatik untuk mencapai perlindungan tekanan berlebihan.)

2) Pemutus Litar

Pemutus litar adalah komponen utama GCB. Prinsip strukturnya tidak rumit, dan rajah skematik fungsinya ditunjukkan di bawah:

S1 – Switch had pegas S0 – Switch bantu SA – Penunjuk posisi Y1 – Kumparan tutup Y2, Y3 – Kumparan buka 1 dan 2 M0 – Motor penyimpanan tenaga R10 – Pemanas DI – Penunjuk ketumpatan 

F6 – Pemantau ketumpatan

3) Sistem Gas SF₆

Dalam GCB, gas SF₆ hanya hadir di dalam pemutus litar, reley ketumpatan, meter ketumpatan, dan saluran gas penghubung.

Pemantau ketumpatan adalah peranti pemantauan tekanan yang dikompensasi suhu, digunakan untuk memantau ketumpatan gas SF₆ dalam pemutus litar tiga kutub (tiga fasa). Tekanan gas boleh dilihat secara langsung melalui meter tekanan. Apabila tekanan turun di bawah ambang batas yang ditetapkan, pemantau ketumpatan mengirim isyarat "ISIKAN GAS". Jika tekanan SF₆ terus menurun, dua mikroswitch bebas akan mengaktifkan interlock yang mencegah operasi pemutus litar—pemutus litar menjadi terkunci secara mekanikal dan elektrikal.

Titik set pemantau ketumpatan ditentukan dalam diagram kawalan yang berkaitan dan graf ciri ketumpatan gas SF₆.

Panel kawalan kabinet kawalan terdiri dari empat bahagian utama:

• Switch interlock

• Kaunter operasi

• Penunjuk operasi dan alarman

• Butang mod operasi tempatan

4) Panel Kawalan

Semua fungsi mekanisme pengendalian pemutus litar telah diintegrasikan ke dalam panel kawalan. Konfigurasi akhir dan susunan fungsional diperincikan dalam gambar rajah kawalan yang berkaitan. Komponen-komponen kawalan berikut ini disimpan di dalam panel kawalan:

S2 – Peralih Pilihan Lokal/Jauh: Mod operasi dipilih melalui peralih S2.

Dalam kedudukan Jauh, arahan hanya boleh dikeluarkan dari bilik kawalan utama.

Dalam kedudukan Lokal, arahan hanya boleh dimulakan dari panel kawalan pemutus litar.

Apabila berada pada kedudukan Lokal, kunci peralih pilihan S2 tidak dapat dilepas. Disarankan untuk menyimpan kunci tersebut di bilik kawalan.

S11/S12 – Butang tekan berpencahaya untuk operasi pemutus litar.

5) Sistem Pelepasan Tekanan (Perlindungan Ledakan)

Cakera Pecah: Dalam kejadian arus pendek dalaman (disebabkan oleh arus pendek yang berpanjangan), jika tekanan gas di dalam enklosur mencapai ambang pengaktifan, cakera pecah akan terputus untuk mengeluarkan tekanan berlebihan dengan segera. Venting cepat ini mencegah kegagalan enklosur yang bencana dengan mengeluarkan gas SF₆ yang terlalu bertekanan secara selamat.