Analisis Penyebab Kegagalan Isolasi pada Pemutus Sirkuit SF6 dalam Keadaan Terbuka

GIS (Gas Insulated Switchgear) menggunakan gas SF₆ sebagai media isolasi dan pemadam busur. Ini memiliki beberapa keunggulan, seperti ukuran yang kecil, tingkat keandalan yang tinggi, keamanan yang luar biasa, dan perawatan yang mudah. Pemutus sirkuit SF₆, sebagai bagian integral dari peralatan GIS, memegang posisi dominan pada tingkat tegangan 110 kV dan di atasnya.

Artikel ini menjelaskan sebuah kerusakan yang terjadi selama proses pembangkitan listrik dan sinkronisasi Unit 1 di suatu pembangkit listrik. Secara spesifik, ketika pemutus sirkuit SF₆ 220 kV 2201 di sisi tekanan tinggi trafo utama berada dalam keadaan terbuka, isolasi Fasa C mengalami kerusakan. Akibatnya, perlindungan kegagalan pemutus sirkuit dan perlindungan arus negatif urutan kedua dipicu, menyebabkan gagalnya startup unit dan penyambungan ke jaringan.

1 Proses Kejadian dan Prosedur Penanganan

Selama proses startup pembangkitan listrik Unit 1 dan proses sinkronisasi berikutnya, sistem monitoring melaporkan aktivasi perlindungan kegagalan pemutus sirkuit, operasi perlindungan arus negatif urutan kedua waktu invers, trip perlindungan listrik, dan pesan undervoltage untuk Jaringan 220 kV Jia dan Yi. Tidak ada alarm perlindungan lain untuk unit tersebut.

Unit 1 mengeksekusi prosedur shutdown. Saklar 220 kV 2211 Jaringan Jia dan Yi tripped, dan saklar trafo daya bantu (2200 Jia) juga tripped, sementara perangkat switching otomatis daya bantu dipicu. Setelah dikonfirmasi dengan personil pengaturan dan kontrol jaringan, ditentukan bahwa tidak ada kerusakan pada Jaringan 220 kV Jia dan Yi. Awalnya, diperkirakan bahwa pemutus sirkuit utama 2201 mengalami kerusakan.

Ketika pemutus sirkuit 2201 dibuka untuk pemeriksaan, ditemukan sejumlah besar debu dan lampiran lainnya di celah ruang pemadam busur Fasa C pemutus sirkuit 2201, yang tersebar di dalam ruang gas. Tidak ada titik hubungan pendek yang jelas di permukaan pemutus sirkuit, dan tidak terdeteksi fenomena hubungan pendek ke tanah pada pemutus sirkuit. Awalnya, dianalisis dan ditentukan bahwa isolasi antara titik putus Fasa C pemutus sirkuit 2201 mengalami kerusakan.

Untuk memastikan operasi aman dan stabil unit dan melakukan analisis kecelakaan, ketiga fasa pemutus sirkuit 2201 diganti secara seragam. Uji pencegahan listrik terkait dan uji startup manual, peningkatan tegangan nol, dan penyambungan ke jaringan unit dilakukan.

2 Analisis Aksi Perlindungan

Dengan memeriksa osilogram kerusakan Unit 1, ditemukan bahwa saat perlindungan bekerja, Unit 1 masih dalam proses sinkronisasi dan proses ini berlangsung selama 25 detik (waktu sinkronisasi normal sekitar 80 detik), dan tidak ada perintah sinkronisasi yang dikeluarkan selama periode ini. Selanjutnya, dengan memeriksa osilogram perlindungan unit generator-transformer, ditemukan adanya arus pada Fasa B dan C di sisi tekanan rendah trafo utama, sementara tidak ada arus pada Fasa A (konfigurasi koneksi trafo adalah Yｎ／Ｄ１１).

Nilai ketidakseimbangan arus negatif urutan kedua waktu invers Unit 1 selama pembangkitan listrik melebihi ambang batas dan akumulasi hingga memicu bagian trip, menyebabkan perlindungan trip. Perlindungan arus negatif urutan kedua waktu invers Unit 1 selama pembangkitan listrik memicu pemutus sirkuit 2201. Karena pemutus sirkuit masih dalam keadaan terbuka pada saat itu, ia tidak dapat memutuskan arus hubungan pendek Fasa C. Pada saat itu, perlindungan RCS - 921A pemutus sirkuit 2201 menerima sinyal perlindungan kegagalan yang diinisiasi oleh trip tiga fasa unit generator-transformer. Sementara itu, ada arus pada Fasa C, yang melebihi setelan kegagalan, dan perlindungan kegagalan bekerja, menyebabkan Unit 1 mengeksekusi prosedur shutdown. Perlindungan kegagalan bekerja untuk trip jarak jauh Jaringan 220 kV Jia dan Yi 2211 melalui perlindungan jaringan RCS - 931AM. Oleh karena itu, aksi perlindungan ini disebabkan oleh hubungan pendek titik putus pemutus sirkuit 2201 saat gagal tertutup, dan semua aksi perlindungan benar.

3 Analisis Penyebab Kerusakan

Saat kerusakan terjadi, tegangan di sisi generator unit telah mencapai nilai nominal, tetapi bagian konduktif saklar belum tertutup. Pada saat itu, tegangan di seberang saklar mencapai nilai maksimum. Sebelum isolasi titik putus Fasa C pemutus sirkuit 2201 mengalami kerusakan, sistem monitoring tidak mengeluarkan alarm untuk tekanan rendah di ruang gas SF₆, dan pemeriksaan lapangan menunjukkan bahwa relais densitas SF₆ semuanya berada dalam zona hijau.

Jumlah total operasi pemutus sirkuit 2201 adalah 535 kali, yang jauh dari jumlah operasi nominal yang dirancang, yaitu 5000 kali. Berdasarkan data osilogram kerusakan lapangan, kondisi aktual pemutus sirkuit yang rusak, dan data perawatan terkait pemutus sirkuit Unit 1, kemungkinan penyebab kerusakan isolasi antara titik putus Fasa C pemutus sirkuit 2201 dianalisis awal sebagai berikut:
(1) Ada masalah struktural di dalam ruang pemadam busur Fasa C. Komponen internal mungkin longgar, menyebabkan discharge dan hubungan pendek antara port.
(2) Ada masalah impurities di dalam ruang pemadam busur Fasa C. Selama beberapa operasi pemutus sirkuit, saluran discharge terbentuk secara bertahap, menyebabkan kerusakan isolasi.
(3) Ada masalah material dengan titik putus Fasa C. Penggunaan material titik putus yang tidak tepat menyebabkan impurities terbentuk selama operasi pemutus sirkuit dan menempel pada permukaan luar port dalam jangka waktu lama. Secara bertahap, saluran discharge terbentuk, akhirnya menyebabkan kerusakan isolasi antara titik putus.

Ruang pemadam busur Fasa C yang rusak dikirim kembali ke pabrik untuk dibongkar dan dianalisis. Pada saat yang sama, baik Fasa A atau Fasa B (salah satu fase) yang tidak rusak dikirim kembali ke pabrik untuk dibongkar dan dianalisis perbandingannya. Kesimpulan laporan analisis adalah bahwa discharge terjadi antara kontak A dan B ruang pemadam busur.

4 Tindakan Pencegahan

Perkuat manajemen pengadaan dan penggunaan gas SF₆, dan laksanakan pekerjaan secara ketat sesuai dengan persyaratan buku petunjuk operasi dan peraturan perawatan selama proses perawatan. Selama penggantian dan pemasangan ruang pemadam busur, langkah-langkah pencegahan debu yang efektif harus diambil. Ketika lubang, tutup, dll. dibuka, gunakan penutup debu untuk penyegelan. Jika lingkungan tempat pemasangan buruk dan ada banyak debu, hentikan pemasangan.

5 Kesimpulan

Secara global, tidak ada terjadinya kerusakan jenis ini pada pemutus sirkuit jenis ini ketika dalam keadaan terbuka. Kerusakan ini dapat disebabkan oleh kebetulan atau, lebih mungkin, faktor-faktor pengaruh di luar kesalahan statistik normal. Pembangkit listrik ini adalah pembangkit listrik penyimpanan pompa, dan unit sering berganti antara kondisi pembangkitan listrik dan pompa setiap hari dengan jumlah operasi yang banyak, sehingga tidak mungkin melakukan perbandingan langsung. Untuk investigasi yang lebih mendalam, rekorder transien harus dipasang di kedua sisi pemutus sirkuit untuk mencari penyebab mungkin berdasarkan hasil observasi jangka panjang.