Pengujian Lapangan Relay Kepadatan Gas SF6: Isu-Isu Relevan

Pendahuluan

Gas SF6 secara luas digunakan sebagai media isolasi dan pemadam busur api dalam peralatan listrik bertegangan tinggi dan sangat tinggi karena sifat isolasinya yang luar biasa, kemampuan pemadaman busur api, dan stabilitas kimianya. Kekuatan isolasi dan kemampuan pemadaman busur api dari peralatan listrik bergantung pada kepadatan gas SF6. Penurunan kepadatan gas SF6 dapat menyebabkan dua bahaya utama:

• Pengurangan kekuatan dielektrik peralatan;

• Penurunan kapasitas pemutusan pemutus sirkuit.

Selain itu, kebocoran gas seringkali menyebabkan masuknya kelembaban, meningkatkan kandungan air gas SF6 dan lebih lanjut mengurangi kinerja isolasi. Oleh karena itu, pemantauan kepadatan gas SF6 penting untuk memastikan operasi peralatan yang aman.

Relay kepadatan gas SF6 (juga dikenal sebagai monitor kepadatan, pengontrol, atau alat ukur kepadatan) dipasang pada peralatan listrik SF6 untuk mencerminkan perubahan kepadatan gas internal. Ini mendeteksi variasi tekanan untuk menunjukkan perubahan kepadatan, mengeluarkan sinyal alarm ketika kepadatan turun ke level alarm yang ditetapkan, dan mengunci operasi beralih jika terus menurun ke level penguncian. Mengingat kinerjanya langsung mempengaruhi keamanan peralatan, pengujian berkala keandalan dan akurasinya sangat penting.

1. Jenis dan Prinsip Kerja Relay Kepadatan Gas SF6

1.1 Relay Kepadatan Gas Mekanis

Relay mekanis dapat diklasifikasikan berdasarkan struktur menjadi tipe lipatan dan tipe tabung bourdon, dan berdasarkan fungsi menjadi yang dengan tampilan tekanan dan tanpa tampilan tekanan. Kedua jenis ini menggunakan kompensasi suhu untuk memonitor kepadatan gas.

Mengambil contoh tipe lipatan yang tipikal (lihat Gambar 1):

• Ruang yang diisi sebelumnya dengan gas SF6 pada tekanan yang sama dengan ruang yang dimonitor;

• Lipatan logam terhubung ke ruang yang dimonitor;

• Ketika terjadi kebocoran, tekanan internal di lipatan berkurang, menciptakan diferensial tekanan yang mengompres lipatan. Gerakan ini mengaktifkan mikrosaklar melalui tautan mekanis, memicu sinyal alarm atau penguncian.

Karena ruang yang diisi sebelumnya berada dalam lingkungan yang sama, perubahan suhu mempengaruhi kedua sisi secara setara, memungkinkan kompensasi suhu otomatis.

Gambar 1. Prinsip Relay Kepadatan Gas Mekanis
(Catatan: 4—mikrosaklar; 3—strip bimetalog; 2—lipatan logam; 1—ruang yang diisi sebelumnya)

1.2 Relay Kepadatan Gas Digital

Relay ini memanfaatkan elektro-negativitas kuat molekul SF6. Sumber partikel alfa di ruang ionisasi mengionisasi gas, dan di bawah medan listrik DC yang diterapkan, arus ion terbentuk. Arus ini proporsional dengan kepadatan gas. Ketika kepadatan berkurang, arus output berkurang, memungkinkan pemantauan real-time.

Keuntungan relay kepadatan digital termasuk:

• Tampilan digital langsung tekanan, tekanan setara pada 20°C, dan suhu peralatan;

• Kompatibel dengan sistem komputer untuk pemantauan online;

• Kemampuan untuk menggambar kurva tren kebocoran, mendukung pemeliharaan berbasis kondisi;

• Pengukuran penuh tanpa perubahan rentang, dengan parameter yang dapat disesuaikan di lapangan;

• Output sinyal alarm isi ulang gas dan kontak penguncian tekanan rendah.

Gambar 2. Prinsip Relay Kepadatan Gas Digital
(Catatan: Partikel alfa di ruang ionisasi mengionisasi gas SF6; elektron migrasi ke anoda, ion positif kembali ke emitor, menghasilkan arus yang diperbesar dan dioutput)

2. Kepentingan Pengujian Lapangan Relay Kepadatan

Relay kepadatan dapat diuji baik di lapangan maupun di laboratorium. Meskipun pengujian laboratorium menawarkan presisi yang lebih tinggi, hal ini memiliki beberapa kelemahan:

• Pembongkaran merusak segel asli, membuat reassembly dan penyegelan sulit untuk dijamin;

• Instrumen presisi mungkin kehilangan kalibrasi karena guncangan transportasi;

• Jadwal pemeliharaan yang ketat membuat pembongkaran dan reassembly memakan waktu.

Oleh karena itu, pengujian lapangan direkomendasikan jika memungkinkan, karena lebih efisien dan aman.

3. Instrumen yang Digunakan untuk Pengujian Lapangan

Karena peralatan listrik SF6 tidak boleh terkontaminasi oleh minyak atau gas lain, hanya gas SF6 yang dapat digunakan sebagai media uji. Perangkat kalibrasi ideal harus memiliki:

• Tabung gas SF6 terintegrasi;

• Tekanan yang dapat disesuaikan;

• Kompensasi suhu otomatis dan konversi.

Artikel ini memperkenalkan JMD-1A Unit Kalibrasi Relay Kepadatan Gas SF6, yang memiliki fitur:

• Tabung SF6 dan sistem regulasi tekanan terintegrasi;

• Memisahkan sirkuit gas peralatan selama pengujian, menggunakan pasokan gas sendiri;

• Secara otomatis mengonversi nilai yang diukur ke tekanan standar pada 20°C;

• Memerlukan kalibrasi ulang di pabrik setiap tahun untuk memastikan akurasi;

• Kelas akurasi 0,5, memenuhi persyaratan bahwa "kesalahan instrumen standar tidak boleh melebihi sepertiga kesalahan instrumen yang diuji" (relay yang diuji biasanya di bawah kelas 1,5), sepenuhnya memenuhi persyaratan lapangan.

4. Isi Pengujian untuk Relay Kepadatan Gas

4.1 Standar dan Frekuensi Pengujian

Menurut GB50150-1991 dan DL/T596-1996:

• Peralatan baru harus menjalani pengujian relay kepadatan sebelum operasional;

• Peralatan yang sedang beroperasi harus diuji setiap 1–3 tahun, atau setelah perbaikan besar atau jika diperlukan;

• Nilai tindakan harus sesuai dengan spesifikasi teknis produsen;

• Kesalahan indikasi manometer dan histeresis harus dalam batas yang diperbolehkan untuk kelas akurasi yang ditentukan.

4.2 Item Pengujian

Item pengujian utama termasuk:

• Tekanan aktivasi alarm (isi ulang gas);

• Tekanan aktivasi penguncian;

• Tekanan pengembalian penguncian;

• Tekanan pengembalian alarm;

• Jika dilengkapi dengan manometer, indikasinya juga harus diuji.

Kebutuhan pengujian manometer:

• Setidaknya 5 titik pengujian yang merata sepanjang rentang;

• Dua siklus penuh pressurisasi dan depressurisasi;

• Tekanan diterapkan perlahan dan stabil, dengan pembacaan diambil di setiap titik;

• Kesalahan indikasi maksimum dari dua siklus diambil sebagai hasil akhir.

Kebutuhan nilai tindakan:

• Harus sesuai dengan spesifikasi produsen;

• Perbedaan antara tekanan aktivasi dan pengembalian harus kurang dari 0,02 MPa;

• Semua nilai tekanan harus dikonversi ke nilai standar pada 20°C;

• Rekam suhu lingkungan, tekanan yang diukur, dan tekanan yang dikonversi ke 20°C.

5. Metode Koneksi antara Relay Kepadatan dan Peralatan

Ada empat jenis koneksi umum:

• Dengan Katup Isolasi
       Katup (FA) dipasang antara relay dan peralatan. Selama pengujian, tutup FA, hubungkan kepala uji, lalu buka FB untuk mulai menguji.

• Dengan Katup Cek
       Setelah relay dilepas, katup cek secara otomatis menyegel sisi peralatan, memungkinkan koneksi langsung perangkat uji ke port eksternal.

• Dengan Katup Cek + Baut Plunger (lihat Gambar 3)
       Tidak diperlukan pembongkaran. Lepaskan baut plunger di W2; katup cek F1 secara otomatis memisahkan jalur gas, memungkinkan koneksi langsung kepala uji.

Gambar 3. Skema Relay Kepadatan dengan Katup Cek dan Baut Plunger
(Label: B1—relay kepadatan; W1—port pengisian gas; W2—port uji; MA—manometer; F1—katup cek)

• Koneksi Langsung Tanpa Isolasi
       Ini adalah desain yang tidak masuk akal. Jika relay gagal, tidak dapat diganti atau diuji online dan harus menunggu overhaul besar. Direkomendasikan untuk memasang katup isolasi selama overhaul untuk pemeliharaan masa depan.

Kesimpulan: Tiga jenis koneksi pertama memungkinkan pengujian lapangan; jenis keempat tidak.

6. Precautions for On-Site Calibration

• Operasi Mati Daya: Pengujian harus dilakukan dengan peralatan non-energized. Putuskan daya kontrol dan isolasi kontak alarm/penguncian di terminal blok untuk mencegah operasi sirkuit sekunder yang tidak disengaja.

• Konfirmasi Jenis Koneksi: Struktur koneksi bervariasi antara peralatan. Konfirmasi jenis sebelum pembongkaran untuk mencegah operasi yang salah dan kebocoran gas.

• Pulihkan Katup Isolasi: Setelah pengujian, pastikan semua katup isolasi dipulihkan ke posisi yang benar dan diverifikasi.

• Bersihkan Koneksi: Bersihkan semua konektor pipa sebelum dan setelah pengujian. Bilas dengan jumlah kecil gas SF6 jika diperlukan untuk mencegah kontaminasi atau masuknya kelembaban.

• Perlindungan Penyegelan: Lindungi permukaan penyegelan, ganti dengan karet penahan baru, dan lakukan deteksi kebocoran setelah reassembly.

• Konversi Satuan Tekanan: Tester JMD-1A menampilkan tekanan gauge. Jika relay menggunakan tekanan absolut (misalnya, ABB LTB145D pemutus sirkuit), konversi satuan sebelum perbandingan.

7. Kesimpulan

Relay kepadatan gas SF6 adalah komponen kritis yang memastikan operasi aman peralatan listrik SF6. Kinerjanya secara langsung mempengaruhi keandalan sistem. Oleh karena itu, pengujian lapangan berkala harus dilakukan sesuai dengan peraturan yang relevan untuk memastikan akurasi dan keandalan. Selama pengujian, patuhi siklus, prosedur, dan tindakan pencegahan yang ditentukan untuk mengeliminasi bahaya keselamatan dan mencegah kesimpulan yang salah.