Analisis dan Peningkatan Korsleting Koil Penutup yang Disebabkan oleh Kegagalan Penyimpanan Energi pada Pemutus Sirkuit SF6 Te Tekanan Tinggi

Pemutus sirkuit SF₆ tegangan tinggi adalah peralatan listrik outdoor tegangan tinggi tiga fasa AC 50Hz. Mereka mengadopsi struktur ruang pemadam busur api dengan energi sendiri dan dilengkapi dengan mekanisme operasi pegas. Pemutus sirkuit ini memiliki struktur yang sederhana, operasi yang mudah, serta keamanan dan keandalan yang tinggi. Oleh karena itu, mereka digunakan secara luas untuk kontrol dan perlindungan jalur transmisi dan distribusi dan juga dapat berfungsi sebagai pemutus sirkuit tipe penghubung.

Sistem 110kV dari suatu gardu induk menggunakan jenis pemutus sirkuit ini. Namun, seiring bertambahnya tahun operasi, ketidaksempurnaan dalam rangkaian sekunder secara bertahap terlihat. Khususnya, kerusakan pada kumparan penutup akibat masalah dalam rangkaian penyimpanan energi sering terjadi. Artikel ini mengambil contoh kasus khusus yang terjadi selama operasi pemutus sirkuit ini untuk melakukan analisis dan mengajukan langkah-langkah perbaikan yang sesuai.

1 Fenomena Kerusakan

Pemutus sirkuit SF₆ 110kV di gardu induk 220kV menggunakan mekanisme operasi pegas sebagai perangkat penyimpanan energi. Ketika pemutus sirkuit berada dalam keadaan terbuka dan sirkuit penutup menunjukkan normal, petugas operasi mengirim sinyal operasi penutup. Namun, pemutus sirkuit tidak hanya gagal menutup tetapi juga kumparan penutupnya terbakar. Mengapa kerusakan khusus ini terjadi ketika semua kondisi penutup terpenuhi? Untuk mencegah terulangnya kerusakan serupa, penelitian dan analisis yang serius harus dilakukan.

2 Analisis Kerusakan

Dalam rangkaian kontrol penutup pemutus sirkuit ini, YF adalah saklar transfer "lokal/jarak jauh" (seperti ditunjukkan pada Gambar 1). Ketika penutupan jarak jauh diperlukan, kutub positif sumber daya operasi melalui C7→kontak 3 - 4 YF→kontak tertutup normal 31 - 32 relai bantu anti-tripping 52Y→kontak tertutup normal 21 - 22 relai penyimpanan energi pegas 99CN→kontak tertutup normal 31 - 32 relai 49MX→kontak tertutup normal 31 - 32 relai pemantau status pegas penutup 33HBX→kontak bantu tertutup normal 1 - 2 dan 5 - 6 pemutus sirkuit→kumparan penutup 52C→kontak tertutup normal 31 - 32 relai pengunci tekanan rendah gas SF₆ 63GLX→kutub negatif sumber daya kontrol operasi. Ketika tegangan sumber daya diterapkan pada kumparan penutup 52C, elektromagnet bekerja untuk menutup pemutus sirkuit.

Berdasarkan analisis rangkaian di atas, agar kumparan penutup 52C mendapatkan energi, empat kondisi berikut harus dipenuhi:

•  Kumparan 52Y, 49MX, dan 33HBX tidak mendapatkan energi, dan kontak tertutup normal 31 - 32 mereka terhubung dalam rangkaian kontrol penutup;

• Kumparan 99CN tidak mendapatkan energi, dan kontak tertutup normal 21 - 22-nya terhubung ke rangkaian kontrol penutup;

• 52B berada dalam posisi terbuka, dan kontak bantu tertutup normal 1 - 2 dan 5 - 6-nya terhubung ke rangkaian kontrol penutup;

• Kontak tertutup normal 31 - 32 relai gas SF₆ 63GLX tertutup, menghubungkan rangkaian kontrol penutup.

Melalui analisis, dapat dilihat bahwa ketika semua kondisi di atas terpenuhi, tegangan kontrol dapat diterapkan pada kumparan, mengakibatkan kumparan penutup terbakar. Saat inspeksi awal chasis, ditemukan bahwa indikator tekanan gas SF₆ menunjukkan normal, sementara indikasi mekanis pegas penutup menunjukkan tidak ada penyimpanan energi. Mengapa sirkuit penutup dapat dilalui saat tidak ada penyimpanan energi? Oleh karena itu, diperlukan inspeksi lebih lanjut pada rangkaian penyimpanan energi pegas penutup.

Seperti yang dapat dilihat dari rangkaian penyimpanan energi motor pada Gambar 1, ketika pegas penutup pemutus sirkuit ini tidak mendapatkan energi, kontak tertutup normal C - NC dari batas switch penyimpanan energi 33HB yang dipasang di belakang mekanisme pemutus sirkuit mengontrol relai 99CN dan 33HBX secara bersamaan, menghubungkan kutub positif sumber daya kontrol DC:

• Relai penyimpanan energi pegas 99CN mendapatkan energi dan beroperasi, dan sumber dayanya menghubungkan rangkaian motor, dan pegas penutup disimpan energinya secara elektrik; pada saat yang sama, kontak tertutup normal 21 - 22 99CN terputus dalam rangkaian kontrol penutup, mencegah pemutus sirkuit menutup secara tidak sengaja selama proses penyimpanan energi pegas.

• Ketika kumparan relai bantu pemantau status pegas penutup 33HBX mendapatkan energi, kontak tertutup normal 31 - 32 33HBX yang terhubung dalam rangkaian kontrol penutup terputus. Ini memastikan bahwa selama proses penyimpanan energi pegas, sirkuit penutup sekunder pemutus sirkuit berada dalam posisi terbuka, memiliki fungsi penguncian ganda yang andal dengan kontak tertutup normal 21 - 22 99CN.

Ketika penyimpanan energi pegas telah selesai, komponen mekanis mekanisme penyimpanan energi memutuskan kontak tertutup normal C - NC dari batas switch penyimpanan energi 33HB. Kumparan 99CN dan 33HBX kehilangan daya, dan penyimpanan energi berakhir. Kontak tertutup normal 21 - 22 99CN dan kontak tertutup normal 31 - 32 33HBX menghubungkan rangkaian kontrol penutup. Dari fungsi kontak dalam diagram kabel komponen, hanya ketika relai 99CN dan 33HBX berada dalam keadaan mendapatkan energi dan aktif, rangkaian penutup dapat dikunci. Oleh karena itu, berdasarkan analisis di atas, disimpulkan bahwa kegagalan kontak tertutup normal C - NC dari batas switch penyimpanan energi 33HB mungkin menjadi penyebab motor tidak dapat menyimpan energi.

Petugas pemeliharaan membuka pelat tutup belakang mekanisme pemutus sirkuit di tempat dan melepas batas switch penyimpanan energi. Setelah pemeriksaan dan pengukuran, ditemukan bahwa kontak internal batas switch penyimpanan energi 33HB rusak selama proses penyimpanan energi, mencegah sumber daya melewati kontak tertutup normal C - NC-nya. Akibatnya, kumparan 99CN dan 33HBX tidak menerima daya. Kontak 99CN tidak beroperasi, dan sumber daya tidak dapat terhubung ke motor penyimpanan energi. Sementara itu, kontak tertutup normal 21 - 22 99CN dan kontak tertutup normal 31 - 32 33HBX terhubung ke sirkuit penutup untuk waktu yang lama. Karena mekanisme pegas pemutus sirkuit tidak mendapatkan energi dan sirkuit penutup sekunder mengalir, tidak hanya pemutus sirkuit tidak dapat menutup secara normal, tetapi kumparan penutup juga akan terbakar.

3 Perbaikan dan Modifikasi

Mengganti batas switch penyimpanan energi saja tidak dapat menyelesaikan kerusakan khusus yang dijelaskan dalam artikel ini. Karena desain yang tidak masuk akal dan mekanisme interlock yang tidak sempurna, begitu batas switch penyimpanan energi rusak, akan mengakibatkan kegagalan dalam sirkuit penutup. Oleh karena itu, modifikasi berikut dilakukan pada rangkaian penyimpanan energi dan kontrol penutup:
(1) Batas switch penyimpanan energi 33HB terdiri dari sepasang kontak tertutup normal dan sepasang kontak terbuka normal, dengan kedua pasang kontak saling terkunci mekanis. Berdasarkan karakteristik switch perjalanan, modifikasi berikut dilakukan: Hubungkan kontak tertutup normal C - NC 33HB ke kumparan 99CN, seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Modifikasi ini mempertahankan fungsi sirkuit penutup pemutus sirkuit diputus dan tidak dapat menutup selama proses penyimpanan energi. Hubungkan kontak terbuka normal O - NO 33HB ke kumparan 33HBX. Setelah penyimpanan energi pegas selesai, kontak terbuka normal O - NO 33HB tertutup untuk menghubungkan kumparan 33HBX. Pada saat yang sama, lepaskan kontak tertutup normal 31 - 32 relai 33HBX yang terhubung dalam rangkaian kontrol penutup dan gantilah dengan kontak terbuka normal 43 - 44 33HBX. Modifikasi di atas mengubah dari satu pasang kontak mengontrol dua relai menjadi setiap pasang kontak mengontrol satu relai. Ini memastikan bahwa rangkaian kontrol penutup tidak dapat dialirkan selama proses non-penyimpanan energi dan penyimpanan energi. Hanya setelah penyimpanan energi pegas selesai, ketika kumparan 33HBX mendapatkan energi dan kontak terbuka normal 43 - 44 tertutup, rangkaian kontrol penutup dapat dihubungkan. Pada saat yang sama, juga mengurangi beban jangka panjang pada batas switch penyimpanan energi dan memperpanjang umur pakainya.
(2) Tambahkan relai waktu T. Hubungkan kontak tertutup normal 31 - 32 relai 33HBX secara seri dengan kumparan relai waktu, dan atur batas waktu operasi relai waktu menjadi 15s, yang sedikit lebih lama dari waktu penyimpanan energi pegas pemutus sirkuit. Menambahkan relai waktu dapat mencapai hal-hal berikut: Selama 15s ketika pegas tidak mendapatkan energi dan selama proses penyimpanan energi, kumparan 33HBX tidak mendapatkan energi, kontak tertutup normal 31 - 32 tertutup, dan relai waktu mengirim sinyal menunjukkan tidak ada penyimpanan energi. Setelah penyimpanan energi pegas selesai, 33HBX mendapatkan energi dan beroperasi, kontak tertutup normal 31 - 32 terputus, dan relai waktu berhenti mengirim sinyal tidak ada penyimpanan energi, menunjukkan bahwa penyimpanan energi berhasil.

4 Kesimpulan

Artikel ini fokus pada modifikasi cacat dalam rangkaian kontrol pemutus sirkuit SF₆ 110kV. Kontak terbuka normal dari batas switch penyimpanan energi dihubungkan secara seri ke rangkaian kontrol motor 99CN, dan kontak tertutup normal relai 33HBX yang terhubung secara seri dalam rangkaian kontrol penutup digantikan dengan kontak terbuka normal. Ini memastikan bahwa hanya ketika komponen mekanis menekan batas switch penyimpanan energi 33HB, yaitu setelah penyimpanan energi pegas selesai dan relai 33HBX beroperasi, rangkaian kontrol penutup dapat dihubungkan.

Selain itu, penambahan relai waktu memberikan fungsi alarm untuk sinyal penyimpanan energi. Rangkaian kontrol penutup pemutus sirkuit yang dimodifikasi tidak hanya memiliki kabel yang sederhana dan andal tetapi juga membantu petugas operasi menentukan dengan cepat apakah penyimpanan energi telah terjadi, secara efektif mencegah kegagalan kumparan terbakar akibat tidak adanya penyimpanan energi. Setelah modifikasi dan uji coba, semua indikator rangkaian sekunder jenis pemutus sirkuit ini beroperasi normal, tes parameter benar, dan tidak ada kerusakan abnormal selama operasi buka-tutup.