Poin penting dalam studi teknik peralatan pemutus sirkuit bertegangan tinggi yang terisolasi gas (GIS)
Titik-titik penting dalam studi teknik pada peralatan pemutus sirkuit bertegangan tinggi yang terisolasi gas (GIS)
Studi Teknik pada Peralatan Pemutus Sirkuit Terisolasi Gas (GIS)
Setelah insinyur listrik menentukan konfigurasi awal GIS dan menentukan serta menspesifikasikan data peralatan utama, studi tambahan yang berkaitan dengan aspek teknik, serta logistik pengiriman dan pemasangan, harus dilakukan.
Studi teknik yang paling krusial diringkas sebagai berikut:
1. Kondisi Tegangan Pemulihan Transien (TRV)
Insinyur listrik harus menetapkan bahwa produsen melakukan studi TRV. Studi ini bertujuan untuk menilai laju kenaikan tegangan pemulihan (RRRV) terburuk dan tegangan puncak maksimum di seberang pemutus sirkuit, dengan mempertimbangkan respons transien dari jaringan listrik di sekitar GIS. Nilai TRV yang dihitung perlu dibandingkan dengan peringkat TRV yang dijamin oleh laporan uji pemutus sirkuit dan dengan amplop TRV standar yang tersedia dalam standar industri.
TRV yang dialami oleh pemutus sirkuit adalah tegangan di antara terminalnya setelah pemutusan arus. Bentuk gelombang TRV ditentukan oleh karakteristik jaringan listrik di sekitar pemutus sirkuit. Secara umum, stres TRV pada pemutus sirkuit bergantung pada lokasi gangguan, besarnya arus gangguan, dan konfigurasi switching peralatan pemutus sirkuit.
Karena TRV adalah parameter penentu untuk pemutusan arus yang sukses, pemutus sirkuit biasanya diuji tipe di laboratorium untuk menahan TRV standar. TRV standar ini didefinisikan oleh amplop empat parameter (amplop dua parameter untuk pemutus sirkuit dengan peringkat hingga 100 kV). Periode pertama memiliki laju kenaikan yang tinggi, diikuti oleh periode selanjutnya dengan laju kenaikan yang lebih rendah. Kemiringan periode pertama dari amplop TRV didefinisikan sebagai laju kenaikan tegangan pemulihan (RRRV). Dalam kasus di mana amplitudo arus pemutusan pendek sangat rendah, amplop dua parameter harus dipertimbangkan untuk mengevaluasi stres TRV pada pemutus sirkuit.
Gambar 1: Kurva TRV pada Pemutus Sirkuit Bertegangan Tinggi
Tujuan dari studi ini adalah untuk menilai RRRV terburuk dan tegangan puncak maksimum di seberang pemutus sirkuit dalam GIS, berdasarkan respons transien dari jaringan listrik di sekitar peralatan pemutus sirkuit.
Untuk detail lebih lanjut mengenai TRV, Anda dapat merujuk ke artikel ini.
2. Kondisi Transien Sangat Cepat (VFT)
Insinyur listrik harus menetapkan bahwa produsen melakukan studi VFT. Dalam peralatan pemutus sirkuit terisolasi gas (GIS), overtegangan transien sangat cepat (VFT) dengan frekuensi osilasi dalam rentang MHz dapat terjadi selama operasi saklar pemutus. Hal ini disebabkan oleh runtuhnya tegangan secara cepat dalam beberapa nanodetik dan panjang serta desain koaksial GIS.
Di area dekat saklar pemutus yang dioperasikan, frekuensi lebih dari 100 MHz mungkin terjadi. Di lokasi lebih jauh di dalam GIS, frekuensi dalam rentang beberapa MHz dapat diperkirakan.
Frekuensi dan amplitudo VFT ditentukan oleh panjang dan desain GIS. Karena sifat gelombang berjalan dari fenomena ini, tegangan dan frekuensi bervariasi dari satu lokasi ke lokasi lain di dalam GIS.
Amplitudo tinggi kemungkinan akan terjadi ketika segmen bus terisolasi gas yang panjang dipindahkan dan ketika ada bus cabang di sumber bagian bus utama. Jika frekuensi alami sumber dan ujung bus yang dipindahkan serupa dan perbedaan tegangan di seberang saklar pemutus besar, perbedaan tegangan signifikan akan ada selama pembukaan saklar pemutus. Secara umum, amplitudo tertinggi VFT ditemukan pada bagian GIS yang terbuka.
Gambar 2: Contoh Gelombang VFTO dalam GIS 750 kV
Tujuan dari studi ini adalah untuk mensimulasikan overtegangan VFT dalam GIS yang dihasilkan saat energi segmen peralatan pemutus sirkuit menggunakan saklar pemutus. Selain itu, overtegangan VFT yang dihasilkan dari operasi pemutusan pemutus sirkuit juga harus dihitung.
3. Studi Koordinasi Isolasi
Insinyur listrik harus menetapkan bahwa produsen melakukan studi koordinasi isolasi. Studi tersebut diperlukan untuk mengkonfirmasi lokasi dan jumlah pelindung petir tipe metal-enclosed GIS, yang sangat penting untuk melindungi peralatan GIS, sirkuit kabel bawah tanah yang terhubung, dan peralatan terisolasi udara lainnya.
Studi koordinasi isolasi memeriksa stres overtegangan yang ada di peralatan pemutus sirkuit terisolasi gas, bay, dan kabel. Stres ini diinduksi oleh lonjakan petir yang mendekati substation dan garis yang terhubung dengannya. Oleh karena itu, untuk beberapa konfigurasi substation yang ditentukan, termasuk konfigurasi operasional normal, stres tegangan maksimum di dalam GIS dan di bay, yang disebabkan oleh sambaran petir tipikal (seperti sambaran jarak jauh, sambaran langsung ke konduktor, dan sambaran ke tiang akhir garis overhead), harus disimulasikan.
Tingkat koordinasi isolasi yang tepat harus divalidasi dengan membandingkan tingkat isolasi peralatan individual dengan stres overtegangan maksimum yang diantisipasi. Perbandingan ini harus mempertimbangkan faktor koreksi dan keselamatan maksimum sesuai standar industri.
4. Perhitungan Peringkat Termal
Insinyur listrik harus menetapkan bahwa produsen memberikan perhitungan peringkat termal untuk semua peralatan dan perangkat di jalur arus utama. Perhitungan peringkat termal ini perlu ditentukan sesuai dengan metodologi peringkat fasilitas pengguna dan Otoritas Operasi Sistem Regional.
5. Efek Ferro-resonansi
Insinyur listrik harus menetapkan bahwa studi dilakukan untuk mengetahui apakah ada kemungkinan terjadinya ferro-resonansi terkait dengan pemutusan dan pengaktifan kembali transformator potensial dalam GIS. Studi tersebut tidak hanya harus menunjukkan keparahan kondisi tetapi juga merekomendasikan tindakan mitigasi, seperti penggunaan induktor yang disesuaikan.
6. Hambatan dan Kapasitansi GIS
Insinyur listrik harus menuntut produsen untuk memberikan nilai kapasitansi dan hambatan yang dihitung dan diukur untuk setiap komponen dalam GIS. Ini mencakup, namun tidak terbatas pada, bushings, bus runs, saklar, dan pemutus sirkuit.
7. Perhitungan Gempa
Insinyur listrik harus menetapkan bahwa produsen menyediakan semua dokumentasi mengenai pengujian desain gempa (sebagaimana ditentukan oleh produsen dalam dokumentasi GIS).
8. Kompatibilitas Elektromagnetik
Insinyur listrik harus menetapkan bahwa produsen melakukan studi tentang perisai dan prosedur mitigasi untuk mengatasi gangguan dengan peralatan kontrol, perlindungan, diagnostik, dan pemantauan.
9. Aspek Teknik Sipil
Insinyur harus meminta produsen untuk menyediakan dokumentasi untuk desain sipil khusus yang diperlukan oleh kondisi situs tertentu untuk menampung GIS.
10. Penyambungan dan Penghubungan
Insinyur listrik harus menetapkan bahwa produsen melakukan studi penyambungan sesuai dengan versi terkini Standar IEEE 80. Produsen harus memastikan bahwa penyambungan peralatan GIS sesuai dengan Kode Keselamatan Listrik Nasional C2 dan Standar IEEE 80.
Semua studi harus disajikan dalam laporan formal dan dikirimkan kepada pengguna dalam batas waktu yang ditentukan setelah kontrak diberikan. Semua dokumentasi relevan, termasuk namun tidak terbatas pada perhitungan, kurva, asumsi, grafik, dan output komputer, harus disediakan untuk mendukung kesimpulan yang ditarik.
11. Studi Logistik
Gambar 2 menampilkan contoh kurva VFTO dalam GIS 750 kV (silakan rujuk postingan ini).
Gambar 1 menggambarkan kurva pemulihan tegangan transien setelah pemadaman arus terakhir di pemutus sirkuit bertegangan tinggi.
