Pengendapan Grounding di Sisi Busbar untuk RMU Ramah Lingkungan 24kV: Mengapa & Bagaimana

Penggunaan bantuan isolasi padat bersama dengan isolasi udara kering adalah arah pengembangan untuk unit utama cincin 24 kV. Dengan menyeimbangkan prestasi isolasi dan kekompakan, penggunaan bantuan isolasi padat memungkinkan lulus uji isolasi tanpa meningkatkan dimensi antara fasa atau antara fasa dan tanah secara signifikan. Penyegelan tiang dapat menangani isolasi pemutus vakum dan konduktor yang terhubung dengannya.

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

Jadual 1 Kondisi medan elektrik di bawah jarak fasa dan ketebalan isolasi busbar yang berbeda

Oleh kerana kekuatan dielektrik udara kering yang rendah, isolasi padat tidak dapat menyelesaikan masalah tahanan voltan pada putus isolasi. Pemutus dua putus menggunakan dua celah gas dalam siri untuk membagi voltan secara efektif. Pelindung medan elektrik dan cincin grading direka di lokasi dengan medan elektrik yang berkonsentrasi, seperti kontak tetap pemutus dan sakelar penghujung, untuk mengurangi kekuatan medan elektrik dan secara efektif meminimalkan ukuran celah udara. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1, mekanisme dua putus mencapai keadaan operasional—kerja, terisolasi, dan terpenghujung—melalui rotasi yang ditingkatkan dari poros utama nilon. Cincin grading di kontak tetap memiliki diameter 60 mm dan diperlakukan dengan vulkanisasi epoksi; celah 100 mm dapat menahan voltan impuls petir 150 kV.

Solusi lain, seperti susunan fasa tunggal longitudinal menggunakan selubung alloy tinggi kekuatan untuk setiap fasa atau peningkatan tekanan gas sedang, 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 reka bentuk yang dioptimalkan dan pelebaran sedang kabinet RMU, mungkin untuk mencapai RMUs gas-insulated ramah lingkungan 24 kV yang berbiaya rendah dan kompak.

Susunan Sakelar Penghujung dalam RMUs Gas Ramah Lingkungan

Ada dua metode dalam RMUs untuk mencapai fungsi penghujung dalam rangkaian utama:

• Sakelar penghujung sisi baris keluar (sakelar penghujung bawah)

• Sakelar penghujung sisi busbar (sakelar penghujung atas)

Sakelar penghujung sisi busbar dapat dipilih sebagai Kelas E0, yang memerlukan koordinasi dengan sakelar utama selama operasi. Menurut Skema Reka Bentuk 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 busbar dan mendefinisikannya kembali sebagai "sakelar penghujung gabungan fungsional sisi busbar."

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

Oleh itu, sakelar penghujung sisi baris keluar terletak di hulu pemutus sirkuit. Ia terhubung langsung ke kabel keluar yang dipenghujung, memenuhi syarat bahwa tidak ada pemutus sirkuit atau sekring yang ada antara titik penghujung, sakelar penghujung, dan peralatan yang sedang diperbaiki. Sebaliknya, sakelar penghujung sisi busbar terletak di hilir pemutus sirkuit. Ada pemutus sirkuit vakum antara sakelar penghujung dan kabel keluar yang dipenghujung—tidak terhubung langsung. Karena ada pemutus sirkuit antara sakelar penghujung dan peralatan yang sedang diperbaiki, langkah-langkah harus dilaksanakan untuk mencegah pemutus sirkuit terbuka setelah kedua sakelar penghujung dan pemutus sirkuit telah ditutup. Misalnya, sirkuit trip pemutus sirkuit dapat diputus melalui pelat penghubung, atau cara mekanis dapat digunakan untuk mencegah tripping yang tidak disengaja, sehingga menghindari putus sambungan jalur penghujung yang tidak disengaja.

Skema Reka Bentuk Standarisasi State Grid juga menentukan persyaratan interlock untuk sakelar penghujung gabungan fungsional sisi busbar. Ketika sakelar penghujung gabungan fungsional sisi busbar menggunakan penutupan pemutus sirkuit untuk mencapai penghujung sisi kabel, harus termasuk interlock mekanis dan elektris untuk mencegah pembukaan manual atau elektris pemutus sirkuit.

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

Sebaliknya, gas ramah lingkungan kurang memiliki kemampuan pemadam busur dan memiliki prestasi isolasi yang lebih rendah. Oleh 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 penghujung sisi baris akan memerlukan peningkatan kecepatan penutupan dan analisis tahanan busur dan dinamika elektro kontak, yang mungkin menyebabkan gaya operasi yang lebih besar dan biaya yang lebih tinggi. Sakelar penghujung sisi busbar, dengan menyelesaikan masalah interlock pemutus sirkuit, masih dapat memastikan penghujung yang andal sambil menawarkan kapasitas pembuatan yang lebih kuat.

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

Namun, produk gas-insulated ramah lingkungan 24 kV masih sedikit. Tantangan utama terletak pada penilaian voltan yang lebih tinggi, yang menyebabkan peningkatan ukuran yang signifikan. Ukuran yang berlebihan dan harga yang tinggi akan membatasi pengembangan RMUs gas-insulated ramah lingkungan 24 kV. Pendekatan seimbang yang mempertimbangkan jenis gas insulasi, tekanan pengisian, volume selubung, dan biaya isolasi bantu diperlukan untuk merancang RMUs yang berbiaya rendah dan kompak. Hanya dengan begitu, penggantian SF6 yang sebenarnya dapat dicapai—memungkinkan tidak hanya dominasi pasar domestik tetapi juga ekspor global, mempromosikan peralatan listrik rendah karbon dan ramah lingkungan China di seluruh dunia.