Penelitian tentang Deteksi dan Perangkat Pengisian Ulang Gas untuk Pemutus Sirkuit SF6 Non-Bongkar

Pemutus sirkuit tegangan tinggi digunakan untuk menghubungkan atau memutus arus beban selama operasi normal. Ketika terjadi gangguan pendek sirkuit atau kelebihan beban yang parah pada peralatan listrik atau jalur, perangkat perlindungan relai mengendalikannya untuk secara otomatis dan cepat memutus arus gangguan, mengisolasi peralatan atau jalur dengan gangguan pendek sirkuit untuk mencegah penyebaran lingkup kecelakaan.

Selama perkembangan pemutus sirkuit tegangan tinggi, dari pemutus sirkuit berisi minyak dan pemutus sirkuit udara bertekanan hingga pemutus sirkuit SF₆ dan pemutus sirkuit vakum, setiap tahap merupakan inovasi besar dalam prinsip pemadam busur. Di antaranya, pemutus sirkuit SF₆ memiliki keunggulan seperti kapasitas pemutusan yang kuat, umur listrik yang panjang, tingkat isolasi yang tinggi, dan kinerja penyegelan yang baik, dan saat ini paling banyak digunakan di lingkungan tegangan tinggi.

Pemutus sirkuit SF₆ (selanjutnya disebut sebagai pemutus sirkuit) adalah peralatan penting dalam transmisi daya tegangan tinggi. Kinerja isolasi dan pemutusan adalah indikator teknis utama untuk mengevaluasi pemutus sirkuit. Pemutus sirkuit SF₆ adalah jenis pemutus sirkuit yang menggunakan media isolasi. Bersama dengan pemutus sirkuit udara, mereka termasuk dalam pemutus sirkuit gas-blow dan bergantung pada gas SF₆ untuk isolasi. Gas SF₆ memiliki konduktivitas termal yang tinggi, dapat bereaksi kembali setelah dekomposisi, dan tidak mengandung bahan isolasi berbahaya seperti karbon. Ketika konten air dikontrol dengan ketat, produk dekomposisi tidak bersifat korosif. Kinerja isolasi gas SF₆ tidak menurun dengan penggunaan, sehingga tetap mempertahankan kinerja isolasi yang baik bahkan setelah banyak interupsi.

Gas SF₆ murni adalah media pemadam busur yang luar biasa. Karena sifat pemadam busur dan isolasi yang unggul, ia berhasil diterapkan pada peralatan listrik tegangan tinggi dan sangat tinggi pada abad ke-20. Saat ini, SF₆ adalah media insulasi gas optimal, terutama di rentang tegangan tinggi dan sangat tinggi, di mana ia adalah media insulasi dan pemadam busur satu-satunya. Untuk memastikan kinerja pemutusan stabil dari pemutus sirkuit, gas SF₆ di dalam pemutus sirkuit harus memiliki kemurnian 99,99%.

Karena ruang gas pada pemutus sirkuit SF₆ relatif besar, ada banyak pipa penghubung, dan ada banyak permukaan penyegelan di dalam pemutus sirkuit. Selama operasi, masalah seperti tekanan SF₆ yang kurang mungkin terjadi karena masalah penyegelan atau perubahan suhu. Dalam aplikasi praktis, karena faktor-faktor seperti getaran operasional dan penyegelan yang buruk, probabilitas kebocoran gas pada pemutus sirkuit melebihi tingkat kebocoran tahunan yang ditetapkan pabrik sebesar 1%. Oleh karena itu, pemutus sirkuit sering perlu diisi ulang dengan gas.

Artikel ini memperkenalkan jenis deteksi, pengisian, dan penambahan gas baru pada pemutus sirkuit SF₆ tanpa perlu membongkar. Perangkat ini dapat melakukan deteksi mikro-air pada pemutus sirkuit dan kalibrasi relai densitas melalui instrumen tanpa pemadaman listrik. Ini juga dapat mengeluarkan udara, kelembaban, dan kotoran di pipa pengisian gas selama proses pengisian dan penambahan gas. Selain itu, dapat secara otomatis mengurangi tekanan dan memberikan alarm ketika tekanan gas melebihi nilai nominal selama proses pengisian gas.

1 Situasi Saat Ini di China

Saat ini, perangkat penambahan gas untuk pemutus sirkuit domestik biasanya melibatkan pemasangan katup kombinasi pada pemutus sirkuit. Katup kombinasi ini, yang terdiri dari tubuh katup, antarmuka penambahan gas, antarmuka pemutus sirkuit, dan antarmuka relai densitas, dapat terhubung ke meter mikro-air dan kalibrator relai densitas. Ini secara efektif mengatasi masalah pemadaman listrik saat mengukur konten mikro-air pemutus sirkuit dan kalibrasi relai densitas, sehingga meningkatkan efisiensi kerja dan mengurangi kerusakan pada pemutus sirkuit selama pembongkaran.

Namun, hal ini gagal menyelesaikan masalah udara, kelembaban, dan kotoran di pipa pengisian gas yang masuk ke pemutus sirkuit selama proses pengisian dan penambahan gas. Selama operasi pengisian dan penambahan gas pada pemutus sirkuit yang ada, tabung pengisian gas SF₆ langsung terhubung ke pemutus sirkuit melalui katup pengurang tekanan dan selang pengisian gas. Akibatnya, gas SF₆ mengambil udara, kelembaban, dan kotoran dari selang ke pemutus sirkuit. Hal ini mengurangi kemurnian gas SF₆, menurunkan kinerja isolasi, merusak pemutus sirkuit, dan mempersingkat umur layanannya.

Sebagai perangkat pelindung sistem tenaga, regulasi dan persyaratan ketat telah diberlakukan pada gas SF₆ yang digunakan dalam peralatan listrik tegangan tinggi. Begitu konten air di pemutus sirkuit SF₆ mencapai tingkat tertentu, dapat menyebabkan konsekuensi negatif yang serius. Kelembaban dapat menyebabkan produk dekomposisi gas SF₆ mengalami reaksi kimia, menghasilkan senyawa beracun; dapat menyebabkan korosi kimia pada peralatan; merugikan isolasi peralatan; mempengaruhi kinerja pemutusan sakelar; dan mengurangi kinerja mekanis sakelar.

Saat ini, ketika melakukan deteksi mikro-air dan kalibrasi relai densitas pada pemutus sirkuit, pemutus sirkuit harus dibongkar setelah pemadaman listrik. Hal ini tidak hanya mempengaruhi produksi tetapi juga mempengaruhi kinerja penyegelan pemutus sirkuit. Pembongkaran yang sering juga merusak akurasi relai.

2 Prinsip Kerja dan Desain Struktural

Perangkat deteksi, pengisian, dan penambahan gas pada pemutus sirkuit SF₆ mencakup tubuh katup, katup penyegelan sendiri, katup back-pressure kendali sendiri, dan switch kontrol, seperti yang ditunjukkan pada diagram struktur. Perangkat ini mengintegrasikan organik tubuh katup dengan katup penyegelan sendiri, katup back-pressure kendali sendiri, dan switch kontrol. Salah satu ujung tubuh katup dilengkapi dengan plat koneksi pemutus sirkuit, ujung lainnya dilengkapi dengan switch kontrol. Tubuh katup juga dilengkapi dengan katup penyegelan sendiri, katup back-pressure kendali sendiri, dan antarmuka relai densitas. Switch kontrol mengendalikan buka tutup katup-katup tersebut.

Perangkat deteksi, pengisian, dan penambahan gas pada pemutus sirkuit SF₆ yang diperkenalkan dalam artikel ini, dengan mengintegrasikan organik tubuh katup dengan katup penyegelan sendiri, katup back-pressure kendali sendiri, dan switch kontrol, mengintegrasikan pengukuran mikro-air, kalibrasi relai densitas, dan operasi pengisian dan penambahan gas pada pemutus sirkuit tanpa pemadaman listrik. Sebelum operasi pengisian dan penambahan gas, perangkat ini dapat secara otomatis mengeluarkan udara, kelembaban, dan kotoran di sistem pengisian gas. Selama operasi pengisian dan penambahan gas pada pemutus sirkuit, perangkat ini dapat mencapai deteksi tekanan dan alarm pelepasan tekanan. Perangkat ini cocok untuk pemutus sirkuit SF₆ impor dengan tegangan di atas 110 kV, pemutus sirkuit FXT11 dari Alstom, dan pemutus sirkuit SF₆ domestik dengan tegangan di atas 110 kV. Perangkat ini dapat menahan tekanan tinggi, berkisar dari 0,5 hingga 16 MPa, dan aman serta andal.

Langkah Kerja Utama Perangkat Deteksi, Pengisian, dan Penambahan Gas pada Pemutus Sirkuit SF₆

• Mengeluarkan Gas Tidak Murni: Hubungkan tabung gas SF₆ ke katup penyegelan sendiri perangkat ini melalui katup pengurang tekanan, selang pengisian gas, dan konektor. Tutup switch kontrol dan buka katup tabung gas SF₆. Gas SF₆ masuk ke perangkat melalui selang pengisian gas. Pada saat ini, kotoran seperti udara di pipa juga masuk ke pemutus sirkuit bersama dengan gas SF₆. Gas di dalam perangkat adalah campuran gas SF₆ dan kotoran udara. Ketika tekanan di dalam perangkat melebihi tekanan yang ditetapkan pada katup back-pressure kendali sendiri, katup back-pressure kendali sendiri secara otomatis terbuka dan mengeluarkan gas selama 8-10 detik. Selama proses pembuangan ini, semua udara dan kotoran di seluruh sistem dihilangkan. Kemudian, tutup katup tabung gas SF₆. Ketika tekanan di sistem sama dengan tekanan yang ditetapkan, katup back-pressure kendali sendiri secara otomatis tertutup, menyelesaikan operasi penghapusan udara dan kotoran. Pada titik ini, kemurnian gas SF₆ di sistem sama dengan yang ada di tabung gas, dan merupakan gas yang memenuhi syarat.

• Pengisian dan Penambahan Tekanan: Setelah seluruh sistem diisi dengan gas SF₆ murni setelah proses penghapusan kotoran, buka switch kontrol perangkat ini, dan kemudian buka katup tabung gas SF₆ untuk menambah gas ke pemutus sirkuit. Ketika tekanan di pemutus sirkuit melebihi tekanan yang ditetapkan oleh katup back-pressure kendali sendiri, katup back-pressure kendali sendiri secara otomatis terbuka, memberikan alarm, dan mengeluarkan gas. Pada saat ini, tutup katup tabung gas SF₆. Ketika tekanan mencapai nilai yang ditetapkan, katup back-pressure kendali sendiri secara otomatis tertutup, menyelesaikan operasi penambahan gas. Setelah operasi selesai, lepaskan konektor yang terhubung ke tabung gas dari katup penyegelan sendiri perangkat ini.

• Alarm Otomatis dan Kontrol Tekanan: Selama proses pengisian, katup back-pressure kendali sendiri berfungsi untuk memantau tekanan. Begitu tekanan melebihi nilai yang ditetapkan, akan secara otomatis terbuka, memberikan alarm, dan mengeluarkan gas untuk memastikan tekanan di pemutus sirkuit tidak melebihi batas aman.

• Penambahan Gas dan Pengukuran Tekanan: Setelah operasi penambahan gas, tekanan di pemutus sirkuit dapat dipantau untuk memastikan mencapai nilai yang diperlukan.

Saat melakukan pengukuran mikro-air, hubungkan alat pengukur mikro-air ke katup penyegelan sendiri. Buka switch alat pengukur mikro-air, biarkan gas di sistem masuk ke alat pengukur mikro-air, kemudian tutup switch alat pengukur untuk mendeteksi. Setelah deteksi, lepaskan alat pengukur mikro-air untuk menyelesaikan operasi pengukuran mikro-air. Tidak perlu memadamkan listrik selama proses deteksi.

Saat melakukan kalibrasi relai densitas, tutup switch kontrol perangkat, hubungkan kalibrator densitas ke katup penyegelan sendiri untuk pekerjaan kalibrasi. Setelah pekerjaan selesai, lepaskan kalibrator densitas dan buka switch kontrol. Tidak perlu memadamkan listrik selama proses deteksi.

Perangkat deteksi, pengisian, dan penambahan gas pada pemutus sirkuit SF₆ tanpa perlu membongkar mengintegrasikan pengukuran mikro-air, kalibrasi relai densitas, dan operasi pengisian dan penambahan gas pada pemutus sirkuit melalui instrumen tanpa pemadaman listrik. Sebelum operasi pengisian dan penambahan gas, perangkat ini dapat secara otomatis menghapus udara, kelembaban, dan kotoran di sistem pengisian gas. Selama operasi pengisian dan penambahan gas pada pemutus sirkuit, perangkat ini dapat mencapai deteksi tekanan dan alarm pelepasan tekanan. Operasinya mudah dan cepat, dan tidak mempengaruhi operasi normal pemutus sirkuit.

3 Kesimpulan

Perangkat deteksi, pengisian, dan penambahan gas pada pemutus sirkuit SF₆ tanpa perlu membongkar dapat sepenuhnya menghapus udara, kelembaban, dan kotoran di pipa pengisian gas dan sistem sebelum penambahan gas untuk pemutus sirkuit. Selain itu, selama proses pengisian, ketika tekanan gas di sistem mencapai nilai nominal, perangkat ini dapat secara otomatis mengeluarkan gas dan memberikan alarm. Perangkat ini dilengkapi dengan switch kontrol sistem, memungkinkan operasi pengukuran mikro-air dan kalibrasi relai densitas tanpa pemadaman listrik. Operasinya mudah dan cepat, dan tidak mempengaruhi operasi normal pemutus sirkuit. Perangkat ini cocok untuk pemutus sirkuit SF₆ impor dengan tegangan di atas 110 kV, pemutus sirkuit FXT11 dari Alstom, dan pemutus sirkuit SF₆ domestik dengan tegangan di atas 110 kV. Perangkat ini dapat menahan tekanan tinggi, berkisar dari 0,5 hingga 16 MPa, dan aman serta andal.