Penilaian Pemutus Sirkuit | Arus Pemutusan dan Pembuatan Sirkuit Pendek
Peringkat pemutus sirkuit termasuk:
Arus singkat pemutusan yang diperbolehkan.
Arus singkat pembuatan yang diperbolehkan.
Urutan operasi pemutus sirkuit yang diperbolehkan.
Arus jangka pendek yang diperbolehkan.
Arus Singkat Pemutusan Pemutus Sirkuit
Ini adalah arus singkat maksimum yang dapat ditahan oleh pemutus sirkuit (CB) sebelum akhirnya dibersihkan dengan membuka kontaknya.
Ketika arus singkat mengalir melalui pemutus sirkuit, akan ada tekanan termal dan mekanis pada bagian-bagian penghantar arus pemutus. Jika area kontak dan penampang bagian penghantar pemutus sirkuit tidak cukup besar, mungkin ada risiko kerusakan permanen pada isolasi serta bagian penghantar CB.
Berdasarkan hukum Joule tentang pemanasan, kenaikan suhu berbanding lurus dengan kuadrat dari arus singkat, hambatan kontak, dan durasi arus singkat. Arus singkat terus mengalir melalui pemutus sirkuit hingga arus singkat dihilangkan oleh operasi pembukaan pemutus sirkuit.
Karena stres termal dalam pemutus sirkuit berbanding lurus dengan periode arus singkat, kapasitas pemutusan pemutus sirkuit listrik, bergantung pada waktu operasi. Pada 160oC aluminium menjadi lunak dan kehilangan kekuatan mekanisnya, suhu ini mungkin diambil sebagai batas kenaikan suhu kontak pemutus selama arus singkat.
Oleh karena itu, kapasitas pemutusan arus singkat atau arus singkat pemutusan pemutus sirkuit didefinisikan sebagai arus maksimum yang dapat mengalir melalui pemutus dari saat terjadinya arus singkat hingga saat arus singkat dihilangkan tanpa kerusakan permanen pada CB.
Nilai arus singkat pemutusan dinyatakan dalam RMS.
Selama arus singkat, CB tidak hanya mengalami stres termal, tetapi juga menderita serius dari stres mekanis. Jadi, saat menentukan kapasitas arus singkat, kekuatan mekanis CB juga dipertimbangkan.
Jadi, untuk memilih pemutus sirkuit yang sesuai, penting untuk menentukan tingkat gangguan pada titik sistem tersebut di mana CB akan dipasang. Setelah tingkat gangguan dari bagian transmisi listrik ditentukan, mudah untuk memilih pemutus sirkuit berperingkat yang benar untuk bagian jaringan ini.
Kapasitas Pembuatan Arus Singkat yang Diperbolehkan
Kapasitas pembuatan arus singkat pemutus sirkuit dinyatakan dalam nilai puncak, bukan dalam nilai RMS seperti kapasitas pemutusan. Secara teori, pada saat terjadinya gangguan dalam sistem, arus gangguan dapat naik hingga dua kali tingkat gangguan simetri.
Pada saat pemutus sirkuit dihidupkan dalam kondisi sistem yang bermasalah, bagian sistem yang terhubung ke sumber. Siklus pertama arus selama sirkuit ditutup oleh pemutus sirkuit, memiliki amplitudo maksimum. Ini sekitar dua kali amplitudo gelombang arus gangguan simetri.
Kontak pemutus harus mampu menahan nilai arus tertinggi ini selama siklus pertama gelombang ketika pemutus ditutup dalam kondisi gangguan. Berdasarkan fenomena yang disebutkan di atas, pemutus yang dipilih harus diberi peringkat dengan kapasitas pembuatan arus singkat.
Karena arus singkat pembuatan yang diperbolehkan pemutus sirkuit dinyatakan dalam nilai puncak maksimum, selalu lebih besar daripada arus singkat pemutusan yang diperbolehkan pemutus sirkuit. Nilai normal arus singkat pembuatan adalah 2,5 kali lebih besar daripada arus singkat pemutusan. Ini berlaku untuk pemutus sirkuit standar dan kontrol jarak jauh.
Urutan Operasi atau Siklus Kerja Pemutus Sirkuit yang Diperbolehkan
Ini adalah persyaratan tugas mekanis mekanisme operasi pemutus sirkuit. Urutan tugas operasi yang diperbolehkan pemutus sirkuit telah ditentukan sebagai:
Di mana, O menunjukkan operasi pembukaan CB.
CO mewakili waktu operasi penutupan yang segera diikuti oleh operasi pembukaan tanpa adanya penundaan waktu yang disengaja.
t’ adalah waktu antara dua operasi yang diperlukan untuk memulihkan kondisi awal dan/atau mencegah pemanasan berlebihan pada bagian penghantar pemutus sirkuit. t = 0,3 detik untuk pemutus sirkuit
yang dimaksudkan untuk tugas re-sambungan otomatis pertama, jika tidak ditentukan lain.
Misalkan urutan tugas yang diperbolehkan pemutus sirkuit adalah:
Ini berarti, operasi pembukaan pemutus sirkuit diikuti oleh operasi penutupan setelah interval waktu 0,3 detik, dan kemudian pemutus sirkuit kembali terbuka tanpa penundaan waktu yang disengaja. Setelah operasi pembukaan ini, CB kembali ditutup setelah 3 menit dan kemudian langsung trip tanpa penundaan waktu yang disengaja.
Arus Jangka Pendek yang Diperbolehkan
Ini adalah batas arus yang dapat ditahan secara aman oleh pemutus sirkuit untuk waktu tertentu tanpa kerusakan. Pemutus sirkuit tidak menghapus arus singkat segera setelah terjadi gangguan dalam sistem. Selalu ada penundaan sengaja dan tidak sengaja antara saat terjadinya gangguan dan saat penghapusan gangguan oleh CB.
Penundaan ini karena waktu operasi relay perlindungan, waktu operasi pemutus sirkuit, dan mungkin ada penundaan sengaja yang diterapkan pada relay untuk koordinasi perlindungan sistem tenaga yang tepat. Bahkan jika pemutus sirkuit gagal trip, gangguan akan dihapus oleh pemutus sirkuit yang diposisikan lebih tinggi.
Dalam hal ini, waktu penghapusan gangguan lebih lama. Oleh karena itu, setelah gangguan, pemutus sirkuit harus menahan arus singkat untuk waktu tertentu. Penjumlahan semua penundaan waktu tidak boleh lebih dari 3 detik; oleh karena itu, pemutus sirkuit harus mampu menahan arus gangguan maksimum setidaknya selama periode singkat ini.
Arus singkat mungkin memiliki dua efek utama di dalam pemutus sirkuit.
Karena arus listrik yang tinggi, mungkin ada stres termal yang tinggi pada isolasi dan bagian penghantar CB.
Arus singkat yang tinggi, menghasilkan stres mekanis yang signifikan pada bagian-bagian penghantar arus yang berbeda dari pemutus sirkuit.
Pemutus sirkuit dirancang untuk menahan stres-stres ini. Tetapi tidak ada pemutus sirkuit yang harus menahan arus singkat lebih dari arus untuk periode singkat tertentu. Arus jangka pendek yang diperbolehkan pemutus sirkuit setidaknya sama dengan arus singkat pemutusan yang diperbolehkan pemutus sirkuit.
Voltase yang Diperbolehkan Pemutus Sirkuit
Voltase yang diperbolehkan pemutus sirkuit tergantung pada sistem isolasinya. Untuk sistem di bawah 400 KV, pemutus sirkuit dirancang untuk menahan 10% di atas voltase sistem normal. Untuk sistem di atas atau sama dengan 400 KV, isolasi pemutus sirkuit harus mampu menahan 5% di atas voltase sistem normal.
Artinya, voltase yang diperbolehkan pemutus sirkuit sesuai dengan voltase sistem tertinggi. Ini karena selama beban kosong atau beban kecil, tingkat voltase sistem diperbolehkan naik hingga rating voltase tertinggi sistem.
Pemutus sirkuit juga tunduk pada dua kondisi tegangan tinggi lainnya.
Pemutusan beban besar secara tiba-tiba karena alasan lain, tegangan yang dikenakan pada CB dan juga antara kontak ketika CB terbuka, mungkin sangat tinggi dibandingkan dengan voltase sistem yang lebih tinggi. Tegangan ini mungkin frekuensi daya tetapi tidak bertahan lama karena situasi tegangan tinggi ini harus dihapus oleh switchgear pelindung.
Tetapi pemutus sirkuit mungkin harus mampu menahan tegangan frekuensi daya ini, selama masa pakainya normal.
Pemutus Sirkuit harus diberi peringkat untuk daya tahan tegangan frekuensi daya untuk waktu tertentu saja. Umumnya waktunya adalah 60 detik. Membuat daya tahan frekuensi daya lebih dari 60 detik tidak ekonomis dan tidak diinginkan secara praktis karena semua situasi abnormal sistem tenaga listrik pasti dihapus dalam periode yang jauh lebih pendek dari 60 detik.Seperti peralatan lain yang terhubung ke sistem tenaga, pemutus sirkuit mungkin juga harus menghadapi impuls petir dan impuls pemutusan selama masa pakainya.
Sistem isolasi CB dan celah kontak CB yang terbuka harus mampu menahan bentuk gelombang tegangan impuls ini dengan amplitudo gangguan yang sangat tinggi tetapi sangat sementara. Jadi, pemutus sirkuit dirancang untuk menahan tegangan puncak impuls ini hanya dalam rentang mikrodetik.
