Jenis Kerosakan dalam Sistem Kuasa

Sistem Kuasa Rosak: Definisi dan Pengelasan

Rosak dalam sistem kuasa didefinisikan sebagai anomali atau cacat yang menyebabkan arus elektrik menyimpang dari jalur aliran yang diinginkan. Apabila rosak berlaku, ia menciptakan keadaan operasi abnormal, terutamanya dengan mengurangkan kekuatan pengasingan antara konduktor. Penurunan pengasingan ini boleh menyebabkan kerosakan serius pada komponen sistem kuasa, mengganggu bekalan kuasa normal, dan menimbulkan risiko keselamatan.

Rosak sistem kuasa secara utama diklasifikasikan menjadi dua jenis utama:

• Rosak Litar Terbuka: Jenis rosak ini berlaku apabila terdapat putus atau ketidakselanjaran dalam litar elektrik, mencegah aliran arus normal. Ia boleh disebabkan oleh konduktor yang rosak, sambungan longgar, atau kegagalan komponen elektrik.

• Rosak Litar Pendek: Dalam rosak litar pendek, terdapat jalur rintangan rendah yang tidak diinginkan antara dua atau lebih konduktor, menyebabkan arus besar mengalir. Ini boleh disebabkan oleh kegagalan pengasingan, kontak fizikal antara konduktor, atau kegagalan peralatan.

Subjenis dan manifestasi pelbagai rosak sistem kuasa ditunjukkan dalam gambar yang disediakan di bawah.

Penyebab dan Pengelasan Rosak Sistem Kuasa

Rosak sistem kuasa boleh timbul akibat banyak gangguan semula jadi. Peristiwa seperti sambaran petir, angin berhembusan tinggi, dan gempa bumi semua boleh memicu rosak. Petir, dengan hantaran elektrik intensnya, boleh merosakkan pengasingan dan mengganggu aliran arus normal. Angin berhembusan tinggi mungkin merobohkan talian kuasa atau menyebabkan konduktor bergoyang dan bersentuhan dengan objek lain, sementara gempa bumi dapat menggeser infrastruktur, menyebabkan konduktor putus dan komponen elektrik rosak.

Rosak juga boleh disebabkan oleh pelbagai kemalangan. Sebagai contoh, pohon tumbang ke atas talian kuasa, kenderaan bertabrakan dengan struktur sokongan, atau kapal terbang terjun ke infrastruktur elektrik semua boleh menyebabkan gangguan pada sistem kuasa. Peristiwa-peristiwa kemalangan ini boleh merosakkan konduktor, insulator, atau bahagian vital lain dari rangkaian elektrik, menyebabkan rosak berlaku.

1. Rosak Litar Terbuka

Rosak litar terbuka kebanyakannya berlaku apabila satu atau dua konduktor gagal. Oleh kerana jenis rosak ini berlaku secara siri dengan litar elektrik, ia juga dikenali sebagai rosak siri. Rosak litar terbuka memiliki impak yang signifikan terhadap kebolehpercayaan sistem kuasa, sering menyebabkan gangguan bekalan kuasa dan potensi kerosakan kepada peralatan yang tersambung.

Rosak litar terbuka boleh dikategorikan lebih lanjut menjadi jenis-jenis berikut:

• Rosak Konduktor Terbuka: Ini berlaku apabila konduktor tunggal dalam litar elektrik putus atau terputus, mengganggu aliran arus melalui jalur tersebut.

• Dua Konduktor Terbuka: Dalam skenario ini, dua konduktor dalam sistem gagal, menciptakan gangguan yang lebih serius terhadap aliran elektrik. Jenis rosak ini boleh menyebabkan keadaan tidak seimbang dan mungkin menimbulkan tekanan tambahan pada komponen-komponen sisa sistem.

• Tiga Konduktor Terbuka: Bentuk rosak litar terbuka yang paling jarang dan paling serius, ia melibatkan kegagalan semua tiga konduktor dalam sistem tiga fasa. Ini mengakibatkan hilang sepenuhnya transmisi kuasa dan boleh memiliki konsekuensi jauh untuk grid elektrik dan beban yang tersambung.

Konfigurasi berbeza rosak litar terbuka digambarkan dalam rajah di bawah, memberikan representasi visual bagaimana rosak-rosak ini muncul dalam sistem kuasa.

2. Rosak Litar Pendek

Rosak litar pendek berlaku apabila konduktor dari fasa yang berbeza bersentuhan antara satu sama lain dalam talian kuasa, transformator kuasa, atau elemen litar lain. Sambungan yang tidak diinginkan ini menyebabkan arus besar mengalir melalui satu atau dua fasa sistem elektrik. Rosak litar pendek boleh diklasifikasikan lebih lanjut menjadi dua kategori utama: simetri dan tidak simetri.

Rosak Simetri

Rosak simetri adalah rosak yang melibatkan tiga fasa sistem elektrik. Menariknya, rosak-rosak ini tetap dalam keadaan seimbang walaupun selepas peristiwa rosak berlaku. Rosak simetri kebanyakannya berlaku pada terminal generator. Pemulakan rosak-rosak ini boleh disebabkan oleh pelbagai faktor, seperti rintangan busur elektrik yang terbentuk antara konduktor semasa rosak atau kehadiran rintangan grounding rendah dalam sistem grounding.

Rosak simetri dibagi lagi menjadi dua jenis yang berbeda: rosak litar-litar-litar dan rosak tiga fasa litar-ke-tanah.

a. Rosak Litar-Litar-Litar

Rosak litar-litar-litar (L-L-L) ditandai dengan sifat seimbangnya. Walaupun selepas rosak berlaku, sistem elektrik masih mempertahankan simetrinya. Walaupun relatif jarang, rosak L-L-L termasuk dalam jenis rosak litar pendek yang paling serius. Mereka menghasilkan arus rosak terbesar dalam sistem, yang memainkan peranan penting dalam menentukan keperluan penilaian pemutus litar. Kemampuan pemutus litar untuk menghentikan arus-arus berdaya sangat tinggi dengan selamat dan efektif secara langsung dipengaruhi oleh ciri-ciri rosak L-L-L, menjadikannya pertimbangan utama dalam reka bentuk dan perlindungan sistem kuasa.

b. L-L-L-G (Rosak Tiga Fasa Litar-ke-Tanah)

Rosak tiga fasa litar-ke-tanah (L-L-L-G) meliputi tiga fasa sistem elektrik. Dalam skenario rosak ini, sambungan dibuat antara tiga fasa dan tanah sistem. Walaupun kurang umum dibandingkan dengan beberapa jenis rosak lain, rosak L-L-L-G memiliki kepentingan yang signifikan dalam analisis sistem kuasa. Secara statistik, kemungkinan terjadinya rosak ini adalah sekitar 2 hingga 3 persen. Meskipun probabilitas ini relatif rendah, apabila rosak L-L-L-G terjadi, ia dapat menghasilkan arus rosak yang besar dan menyebabkan gangguan luas pada sistem kuasa, sehingga memerlukan langkah-langkah perlindungan yang kokoh dan pertimbangan hati-hati dalam reka bentuk dan operasi sistem.

Rosak Tidak Simetri

Rosak tidak simetri didefinisikan sebagai keadaan dalam sistem kuasa yang menghasilkan arus tidak simetri, di mana magnitud dan fasa arus dalam tiga fasa berbeda secara signifikan satu sama lain. Jenis rosak ini biasanya melibatkan satu atau dua fasa, seperti litar-ke-tanah (L-G), litar-ke-litar (L-L), atau litar ganda-ke-tanah (L-L-G). Akibat rosak-rosak ini, sistem elektrik menjadi tidak seimbang, yang dapat menyebabkan berbagai masalah operasional dan potensi kerosakan peralatan.

Rosak tidak simetri dapat diklasifikasikan utamanya menjadi tiga jenis yang berbeda:

• Litar Tunggal-ke-Tanah (L-G) Rosak

• Rosak Litar-ke-Litar (L-L)

• Rosak Litar Ganda-ke-Tanah (L-L-G)

Di antara semua jenis rosak sistem kuasa, rosak tidak simetri adalah yang paling sering terjadi.

1. Litar Tunggal-ke-Tanah (L-G) Rosak

Rosak litar tunggal-ke-tanah berlaku apabila salah satu konduktor bersentuhan dengan tanah atau menyentuh konduktor netral. Jenis rosak ini sangat lazim, menyumbang 70-80 persen dari semua rosak yang terjadi dalam sistem kuasa. Frekuensi tinggi kejadian ini menjadikannya kekhawatiran kritis bagi operator dan jurutera sistem kuasa, yang harus menerapkan langkah-langkah perlindungan yang efektif untuk mengurangi dampak potensialnya terhadap stabilitas dan keandalan sistem.

3. Litar Ganda-ke-Tanah (L-L-G) Rosak

Dalam rosak litar ganda-ke-tanah, dua konduktor secara serentak bersentuhan satu sama lain dan tanah. Skenario rosak ini menciptakan jalur elektrik yang rumit yang mengganggu operasi normal sistem kuasa. Walaupun kurang umum dibandingkan dengan rosak litar tunggal-ke-tanah, rosak litar ganda-ke-tanah masih menimbulkan risiko signifikan terhadap stabilitas sistem dan integritas peralatan. Secara statistik, kemungkinan terjadinya rosak litar ganda-ke-tanah adalah sekitar 10% dari semua rosak sistem kuasa. Probabilitas ini relatif rendah tetapi tidak dapat diabaikan, menyoroti pentingnya memasukkan strategi perlindungan dan mitigasi yang komprehensif dalam sistem kuasa untuk melindungi terhadap kerusakan potensial dan gangguan operasional yang disebabkan oleh rosak-rosak tersebut.