Cara Memilih Pemutus Sirkuit Tegangan Tinggi: Parameter Kunci & Panduan Ahli

Pemilihan pemutus sirkuit tegangan tinggi adalah tugas yang kritis yang secara langsung mempengaruhi keselamatan, stabilitas, dan operasi sistem tenaga listrik yang andal. Berikut adalah spesifikasi teknis utama dan pertimbangan saat memilih pemutus sirkuit tegangan tinggi—dalam detail, komprehensif, dan profesional.

Proses Pemilihan Inti dan Pertimbangan Kunci

I. Parameter Dasar yang Sesuai dengan Kondisi Sistem (Dasar)

Ini adalah persyaratan dasar—harus sepenuhnya sesuai dengan karakteristik titik pemasangan.

• Tegangan Nominal (Uₙ)

• Persyaratan: Tegangan nominal pemutus harus lebih besar atau sama dengan tegangan operasional maksimum di lokasi pemasangannya.

• Contoh: Dalam sistem 10kV di mana tegangan operasional maksimum adalah 12kV, sebaiknya memilih pemutus dengan tegangan nominal 12kV.

• Arus Nominal (Iₙ)

• Persyaratan: Arus nominal pemutus harus lebih besar atau sama dengan arus operasional kontinu maksimum rangkaian.

• Perhitungan: Pertimbangkan arus beban normal, kapasitas overload, ekspansi potensial masa depan, dan sertakan margin keamanan. Hindari "pemutus ukuran kecil untuk beban besar" atau investasi berlebihan.

• Frekuensi Nominal (fₙ)

• Harus sesuai dengan frekuensi sistem tenaga listrik—50Hz di China.

II. Parameter Kinerja Gangguan Pendek Kritis (Uji Kemampuan)

Parameter ini mengukur kemampuan pemutusan dan penutupan pemutus dan harus dipilih berdasarkan perhitungan gangguan pendek sistem.

• Arus Gangguan Pendek Nominal (Iₖ)

• Definisi: Nilai RMS maksimum arus gangguan pendek yang dapat diputuskan pemutus secara andal pada tegangan nominal.

• Persyaratan: Ini adalah parameter yang paling kritis. Arus gangguan pendek nominal pemutus harus lebih besar atau sama dengan arus gangguan pendek prospektif maksimum di titik pemasangan (biasanya arus gangguan pendek tiga fase yang dihitung dari studi sistem).

• Catatan: Pertimbangkan pertumbuhan kapasitas gangguan pendek sistem selama masa layanan pemutus.

• Arus Penutupan Gangguan Pendek Nominal (Iₘᶜ)

• Definisi: Arus gangguan pendek puncak maksimum yang dapat ditutup pemutus dengan sukses.

• Persyaratan: Biasanya 2,5 kali nilai RMS arus gangguan pendek nominal (nilai standar). Harus melebihi puncak arus gangguan pendek prospektif untuk menahan gaya elektrodinamis yang sangat besar saat penutupan.

• Arus Tahanan Sebentar Nominal (Iₖ) / Arus Tahanan Termal

• Definisi: Nilai RMS arus gangguan pendek yang dapat ditahan pemutus untuk durasi tertentu (misalnya, 1s, 3s, 4s).

• Persyaratan: Harus lebih besar atau sama dengan nilai RMS arus gangguan pendek prospektif di titik pemasangan. Uji kemampuan pemutus untuk menahan efek termal arus gangguan pendek.

• Arus Tahanan Puncak Nominal (Iₚₖ) / Arus Tahanan Dinamis

• Definisi: Nilai puncak arus gangguan pendek siklus pertama yang dapat ditahan pemutus.

• Persyaratan: Harus lebih besar atau sama dengan puncak arus gangguan pendek prospektif. Uji kekuatan mekanis pemutus di bawah gaya elektromagnetik selama gangguan pendek.

III. Persyaratan Isolasi dan Perlindungan Lingkungan

• Jenis Media Isolasi (Pilihan Teknologi Inti)

• Keuntungan: Kapasitas pemutusan sangat tinggi, kinerja luar biasa.

• Kerugian: SF₆ adalah gas rumah kaca yang kuat; memerlukan integritas penyegelan yang tinggi; risiko kebocoran; pemeliharaan relatif kompleks.

• Aplikasi: Utamanya digunakan dalam sistem tegangan tinggi, kapasitas tinggi (≥35kV) atau lingkungan khusus (misalnya, daerah sangat dingin).

• Rekomendasi: Dalam rentang 10–35kV, kecuali ada persyaratan khusus, pilih pemutus vakum karena kematangan dan manfaat lingkungannya.

• Keuntungan: Kemampuan pemadam busur yang kuat, umur layanan panjang, ukuran kompak, pemeliharaan rendah, tidak ada risiko ledakan, ramah lingkungan. Cocok untuk aplikasi penggantian sering (misalnya, tungku busur, penggantian motor).

• Aplikasi: Pilihan utama dan mainstream untuk tingkat tegangan 10–35kV saat ini.

• Pemutus Vakum (misalnya, VS1, ZN63):

• Pemutus SF₆ (Sulfur Hexafluoride):

• Isolasi Eksternal

• Jarak Merayap: Pilih bushing dan isolator dengan jarak merayap yang cukup berdasarkan tingkat pencemaran lokasi (I–IV), untuk mencegah flashover pencemaran.

• Kondensasi: Untuk switchgear indoor di lingkungan lembab tinggi atau perbedaan suhu yang besar yang mudah terjadi kondensasi, pilih pemutus atau switchgear yang dilengkapi dengan pemanas atau perangkat anti-kondensasi.

IV. Karakteristik Mekanis dan Mekanisme Operasi

• Jenis Mekanisme Operasi

• Mekanisme Operasi Pegas: Paling umum, teknologi matang, keandalan tinggi, tidak memerlukan sumber daya eksternal. Pilihan utama dalam sebagian besar kasus.

• Aktor Magnet Permanen (PMA): Komponen lebih sedikit, struktur lebih sederhana, teoretis lebih andal dan operasi lebih cepat. Namun, perbaikan lapangan sulit setelah gagal—biasanya memerlukan penggantian total.

• Mekanisme Operasi Elektromagnetik: Digunakan dalam model lama; memerlukan pasokan DC daya tinggi dan arus penutupan besar; secara bertahap ditinggalkan.

• Ketahanan Mekanis dan Elektrik

• Ketahanan Mekanis: Jumlah operasi buka-tutup tanpa arus (biasanya 10.000–30.000+ siklus).

• Ketahanan Elektrik: Jumlah pemutusan normal pada arus nominal (misalnya, kelas E2: 10.000 operasi; kelas C2: 100 pemutusan gangguan pendek). Untuk aplikasi yang membutuhkan penggantian sering bank kapasitor, reaktor, atau motor, pilih pemutus dengan ketahanan elektrik tinggi.

• Waktu Pemutusan dan Waktu Buka-Tutup

• Untuk sistem yang memerlukan koordinasi dengan perlindungan relai atau auto-reclosing cepat, perhatikan waktu pemutusan total pemutus (dari inisiasi perintah trip hingga padamnya busur).

V. Kontrol Sekunder dan Fungsi Bantu

• Tegangan Kontrol: Harus sesuai dengan sistem daya DC substation (biasanya DC 110V atau DC 220V).

• Kontak Bantu: Jumlah harus memenuhi persyaratan untuk pengukuran, signaling, dan interlocking.

• Fungsi Interlocking: Harus mencakup sirkuit anti-pumping yang andal, interlock penutupan/trip, dll., untuk memastikan keselamatan.

• Antarmuka Cerdas: Pemutus modern sering mencakup kontroler cerdas yang menyediakan pengukuran parameter listrik, rekaman gangguan, pemantauan kondisi, dan dukungan untuk protokol komunikasi (misalnya, IEC 61850), memfasilitasi integrasi ke sistem otomasi terintegrasi.

VI. Pemasangan, Lingkungan, dan Merek/Layanan

• Jenis Pemasangan: Tetap atau dapat ditarik (tipe laci)? Harus sesuai dengan model dan struktur switchgear.

• Kondisi Lingkungan: Pertimbangkan ketinggian, suhu lingkungan, kelembaban. Di ketinggian tinggi, rating pemutus harus dikurangi.

• Merek dan Layanan Purna Jual: Pilih merek ternama dengan kualitas terbukti, dan pertimbangkan ketersediaan suku cadang, dukungan teknis, dan layanan purna jual.

VII. Ringkasan: Daftar Periksa Pemilihan

• Konfirmasi parameter sistem: tegangan sistem, frekuensi, arus operasional maksimum.

• Hitung arus gangguan pendek: dapatkan RMS dan puncak arus gangguan pendek prospektif di titik pemasangan (disediakan oleh desain sistem tenaga listrik).

• Sesuaikan kemampuan pemutus: pastikan arus pemutusan nominal, arus penutupan, dan arus tahanan dinamis/termal semua melebihi nilai yang dihitung.

• Pilih jenis: pilih pemutus vakum untuk 10–35kV; konfirmasi mekanisme operasi (mekanisme pegas disarankan).

• Verifikasi isolasi eksternal: konfirmasi jarak merayap berdasarkan tingkat pencemaran.

• Pertimbangkan kebutuhan khusus: operasi sering? Antarmuka cerdas? Kondisi lingkungan khusus?

• Merek dan komisioning: pilih merek yang andal; selama penerimaan, fokus pada laporan uji pabrik (terutama resistansi sirkuit utama dan karakteristik mekanis).

Dengan mengikuti langkah-langkah ini, Anda dapat memilih pemutus sirkuit tegangan tinggi yang aman, sesuai, dan andal untuk sistem Anda. Untuk aplikasi kritis, sangat disarankan untuk meninjau dan menyelesaikan pemilihan bersama insinyur listrik profesional atau institut desain.