Pengelasan ke Tanah Sisi Busbar untuk RMU Ramah Lingkungan 24kV: Mengapa & Bagaimana

Penggunaan isolasi padat bersama dengan isolasi udara kering merupakan arah pengembangan untuk unit utama cincin 24 kV. Dengan menyeimbangkan kinerja isolasi dan kekompakan, penggunaan isolasi padat tambahan memungkinkan lulus uji isolasi tanpa meningkatkan dimensi fase-ke-fase atau fase-ke-tanah secara signifikan. Penyegelan tiang dapat mengatasi isolasi pemutus vakum dan konduktor yang terhubung.

Untuk busbar keluaran 24 kV, dengan jarak fase dipertahankan pada 110 mm, vulkanisasi permukaan busbar dapat mengurangi kekuatan medan listrik dan koefisien ketidakseragaman medan listrik. Tabel 4 menghitung medan listrik di bawah berbagai jarak fase dan ketebalan isolasi busbar. Dapat dilihat bahwa dengan menambah jarak fase menjadi 130 mm dan menerapkan perlakuan vulkanisasi epoksi 5 mm pada busbar bulat, kekuatan medan listrik mencapai 2298 kV/m, yang masih memiliki margin tertentu dibandingkan dengan kekuatan medan listrik maksimum 3000 kV/m yang dapat ditahan oleh udara kering.

Tabel 1 Kondisi medan listrik di bawah berbagai jarak fase dan ketebalan isolasi busbar

Karena daya tahan dielektrik udara kering yang rendah, isolasi padat tidak dapat menyelesaikan masalah penahanan tegangan pada putus isolasi. Pemutus ganda menggunakan dua celah gas seri untuk efektif membagi tegangan. Pelindung medan listrik dan cincin grading dirancang pada lokasi dengan medan listrik terkonsentrasi, seperti kontak tetap pemutus dan sakelar penghantar, untuk mengurangi intensitas medan listrik dan secara efektif meminimalkan ukuran celah udara. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1, mekanisme putus ganda mencapai keadaan operasional—kerja, terisolasi, dan terpenghantar—melalui rotasi yang ditingkatkan dari poros utama nilon. Cincin grading pada kontak tetap memiliki diameter 60 mm dan diberi perlakuan vulkanisasi epoksi; jarak 100 mm dapat menahan tegangan impuls petir 150 kV.

Solusi lain, seperti susunan fasa tunggal longitudinal menggunakan selubung alloy tinggi kekuatan untuk setiap fasa atau sedikit meningkatkan tekanan gas, juga dapat memenuhi persyaratan dielektrik 24 kV. Namun, unit utama cincin (RMUs) memerlukan biaya rendah, dan biaya yang terlalu tinggi tidak dapat diterima oleh pengguna. Melalui desain yang dioptimalkan dan pelebaran moderat dari lemari RMU, mungkin untuk mencapai RMUs 24 kV ramah lingkungan berbiaya rendah dan kompak.

Penataan Sakelar Penghantar dalam RMUs Gas Ramah Lingkungan

Ada dua metode dalam RMUs untuk mencapai fungsi penghantaran di sirkuit utama:

• Sakelar penghantar sisi garis keluar (sakelar penghantar bawah)

• Sakelar penghantar sisi bus (sakelar penghantar atas)

Sakelar penghantar sisi bus dapat dipilih sebagai Kelas E0, yang memerlukan koordinasi dengan sakelar utama selama operasi. Menurut Skema Desain Standarisasi untuk Unit Utama Cincin 12 kV (Box) yang dikeluarkan oleh State Grid pada tahun 2022, mengenai sakelar tiga posisi, skema tersebut menentukan bahwa sakelar tiga posisi harus mengadopsi susunan sisi bus dan mendefinisikan ulang mereka sebagai "sakelar penghantar gabungan fungsional sisi bus."

Peraturan keselamatan listrik menentukan bahwa tidak boleh ada pemutus sirkuit atau sekring yang terhubung antara kawat penghantar, sakelar penghantar, dan peralatan yang sedang diperbaiki. Jika, karena keterbatasan peralatan, ada pemutus sirkuit antara sakelar penghantar dan peralatan yang sedang diperbaiki, langkah-langkah harus diambil untuk memastikan bahwa pemutus sirkuit tidak dapat terbuka setelah kedua sakelar penghantar dan pemutus sirkuit telah ditutup.

Oleh karena itu, sakelar penghantar sisi garis keluar berada di hilir dari pemutus sirkuit. Ia terhubung langsung ke kabel keluar yang dipenghantar, memenuhi persyaratan bahwa tidak ada pemutus sirkuit atau sekring antara titik penghantaran, sakelar penghantar, dan peralatan yang sedang diperbaiki. Sebaliknya, sakelar penghantar sisi bus berada di hulu dari pemutus sirkuit. Ada pemutus sirkuit vakum antara sakelar penghantar dan kabel keluar yang dipenghantar—ia tidak terhubung langsung. Karena ada pemutus sirkuit antara sakelar penghantar dan peralatan yang sedang diperbaiki, langkah-langkah harus diterapkan untuk mencegah pemutus sirkuit terbuka setelah kedua sakelar penghantar dan pemutus sirkuit ditutup. Misalnya, rangkaian trip pemutus sirkuit dapat diputus melalui plat link, atau cara mekanis dapat digunakan untuk mencegah tripping yang tidak disengaja, sehingga menghindari putusnya jalur penghantaran secara tidak sengaja.

Skema Desain Standarisasi State Grid juga menentukan persyaratan interlock untuk sakelar penghantar gabungan fungsional sisi bus. Ketika sakelar penghantar gabungan fungsional sisi bus menggunakan penutupan pemutus sirkuit untuk mencapai penghantaran sisi kabel, harus termasuk interlock mekanis dan elektris untuk mencegah pembukaan manual atau elektrik pemutus sirkuit.

State Grid mengadopsi sakelar isolasi/penghantar tiga posisi sisi bus terutama mempertimbangkan kemampuan membuat (menutup) saat pendek. Dalam RMUs yang diisolasi SF6, sakelar penghantar mendapat manfaat dari kekuatan dielektrik SF6 yang sekitar tiga kali lebih besar daripada udara dan kapabilitas pemadam busurnya sekitar 100 kali lebih besar daripada udara karena pendinginan busur yang lebih baik. Dengan demikian, kapasitas penutupan sakelar penghantar dijamin dengan andal.

Sebaliknya, gas ramah lingkungan kurang memiliki kapabilitas pemadam busur dan memiliki kinerja isolasi yang lebih rendah. Oleh karena itu, kecepatan penutupan yang sangat tinggi diperlukan. Namun, mekanisme operasi RMU memiliki energi terbatas dan tidak dapat memberikan gaya yang cukup untuk penutupan berkecepatan tinggi. Menggunakan sakelar penghantar sisi garis keluar akan memerlukan peningkatan kecepatan penutupan dan peningkatan resistansi busur serta analisis elektrodinamik kontak, yang mungkin menyebabkan gaya operasi yang lebih besar dan biaya yang lebih tinggi. Sakelar penghantar sisi bus, dengan menyelesaikan masalah interlock pemutus sirkuit, masih dapat memastikan penghantaran yang andal sambil menawarkan kapabilitas membuat yang lebih kuat.

Melalui analisis teknis dan produk SF6 versus gas ramah lingkungan, dapat dilihat bahwa RMUs 12 kV yang diisolasi gas ramah lingkungan dapat memenuhi persyaratan isolasi dan kenaikan suhu dengan hanya peningkatan ukuran yang kecil, menunjukkan solusi teknis yang matang.

Namun, produk isolasi gas ramah lingkungan 24 kV tersedia sangat sedikit. Tantangan utama terletak pada rating tegangan yang lebih tinggi, yang menyebabkan peningkatan dimensi secara signifikan. Ukuran berlebihan dan harga tinggi akan membatasi perkembangan RMUs 24 kV yang diisolasi gas ramah lingkungan. Pendekatan seimbang yang mempertimbangkan jenis gas isolasi, tekanan pengisian, volume selubung, dan biaya isolasi tambahan diperlukan untuk merancang RMUs berbiaya rendah dan kompak. Hanya dengan begitu, penggantian SF6 yang sebenarnya dapat dicapai—mengizinkan tidak hanya dominasi pasar domestik tetapi juga ekspor global, mempromosikan peralatan listrik rendah karbon dan ramah lingkungan China di seluruh dunia.