Penerapan Pemutus Tegangan Tinggi dalam Sistem Pasokan Listrik Traksi

Saklar tradisional semakin tidak memadai untuk kebutuhan operasional sistem pasokan tenaga traksi modern. Munculnya pemutus tegangan tinggi telah secara efektif mengisi celah ini. Sistem pemutus tegangan tinggi mengoptimalkan struktur saklar konvensional, memperluas keterapannya, dan menekankan lebih pada detail halus, sehingga meningkatkan keamanan dan keandalan sistem tenaga selama operasi sebenarnya. Oleh karena itu, sangat penting untuk menganalisis dan mempelajari aplikasi pemutus tegangan tinggi dalam sistem pasokan tenaga traksi.

1. Sistem Pasokan Tenaga Traksi
Sistem pasokan tenaga traksi listrik yang saat ini digunakan di China mewakili bentuk baru dari traksi rel berbasis listrik—teknologi propulsi baru yang luas diterapkan dalam jalur kereta api utama dan transit perkotaan, memberikan kinerja luar biasa dan secara signifikan meningkatkan kemudahan transportasi publik. Dalam penggunaan praktis, traksi listrik terus-menerus mengubah energi listrik menjadi tenaga traksi mekanik untuk menggerakkan lokomotif kereta api dan unit multiple unit listrik.

Sistem traksi listrik China saat ini diklasifikasikan berdasarkan jenis arus menjadi tiga kategori: AC satu fase frekuensi industri, DC, dan AC satu fase frekuensi rendah. Di antaranya, sistem AC satu fase frekuensi industri adalah yang paling umum, terutama digunakan dalam jalur kereta api yang teralisir.

Traksi listrik menawarkan tiga keunggulan utama:

• Lokomotif listrik tidak membawa bahan bakar tetapi menggunakan sumber energi sekunder, memungkinkan tenaga traksi non-self-contained yang efektif menggerakkan kereta.

• Mendorong konservasi energi; dengan sektor kereta api China memasuki fase pengembangan baru, lokomotif listrik semakin banyak digunakan.

• Meningkatkan keamanan operasional. Berkat kemajuan dalam mikroelektronika dan teknologi informasi, lokomotif listrik modern mendukung deteksi kesalahan real-time, pengemudi otomatis, dan kontrol jarak jauh, yang secara signifikan meningkatkan tingkat informatisasi sistem traksi.

2. Fitur, Fungsi, Jenis, dan Evolusi Pemutus Tegangan Tinggi

(1) Fungsi dan Peran
Walaupun pemutus tegangan tinggi baru-baru ini mulai banyak digunakan dalam sistem tenaga China, mereka telah menunjukkan kinerja luar biasa. Fungsi intinya ada dua:

• Ketika terbuka, mereka memastikan jarak isolasi yang terlihat dan aman secara listrik antara kontak;

• Ketika tertutup, mereka dapat membawa arus kontinu nominal dengan andal.

Kemampuan ini secara signifikan meningkatkan keamanan dan efisiensi operasional. Peran utamanya termasuk:
• Isolasi Tenaga: Selama perawatan, pemutus mengisolasi peralatan tanpa energi dari sirkuit hidup, menciptakan titik putus yang jelas terlihat yang melindungi personel dan peralatan.
• Operasi Pengalihan (Transfer Bus): Mereka memungkinkan transisi aman peralatan antara status berjalan, cadangan, atau perawatan, memfasilitasi rekonfigurasi operasional yang fleksibel dan aman.

(2) Jenis
Jenis pemutus bervariasi berdasarkan beberapa kriteria:

• Berdasarkan lokasi pemasangan: luar ruangan vs. dalam ruangan;

• Berdasarkan tingkat tegangan: tegangan rendah vs. tegangan tinggi;

• Berdasarkan desain struktural: tunggal tiang, ganda tiang, atau tiga tiang;

• Berdasarkan mekanisme operasi: manual, listrik, atau pneumatik.

(3) Kemajuan Teknologi
Pemutus tradisional sering mengalami penurunan area kontak antara kontak bergerak dan stasioner setelah penggunaan jangka panjang, menyebabkan peningkatan resistansi, kerugian konduksi yang lebih tinggi, dan konsumsi energi yang meningkat. Inovasi terbaru—seperti teknologi kontak jari dan desain permukaan bergelombang—telah sangat meningkatkan konduktivitas dan keandalan. Penyempurnaan ini telah memperluas cakupan aplikasi pemutus tegangan tinggi modern di infrastruktur tenaga China.

3. Aplikasi dalam Sistem Pasokan Tenaga Traksi
(1) Kontrol Jarak Jauh (Teleoperasi)
Pemutus tegangan tinggi kini menjadi komponen kritis dalam sistem katup listrik kereta api yang teralisir, memungkinkan isolasi kesalahan dan perawatan bagian, sehingga meningkatkan keamanan dan presisi operasional. Mengingat jumlah dan distribusi stasiun hub yang luas dalam jaringan kereta api teralisir China, operasi manual di tempat kurang efisien dan membatasi otomatisasi. Oleh karena itu, implementasi kontrol jarak jauh sangat penting untuk memajukan modernisasi kereta api.

Dengan kemajuan dalam komunikasi kabel dan nirkabel, Unit Terminal Jarak Jauh (RTU) kini dapat diintegrasikan ke dalam mekanisme operasi listrik. Integrasi ini tidak hanya menyelesaikan tantangan kunci dalam operasi pemutus jarak jauh tetapi juga meningkatkan keandalan sistem, memastikan pasokan tenaga yang stabil, dan meningkatkan tingkat otomatisasi keseluruhan kereta api teralisir.

(2) Pemantauan Video Kabel/Nirkabel
Karena pemutus katup biasanya dipasang di luar ruangan dan tidak diawasi, pemantauan jarak jauh sangat penting bersamaan dengan kontrol jarak jauh. Sistem pengawasan video memungkinkan pengawasan terus-menerus kondisi lapangan, meminimalkan kesalahan manusia dalam keputusan perintah.

Penerapan sistem seperti ini membutuhkan solusi komunikasi hibrid—menggabungkan teknologi kabel dan nirkabel seperti spektrum frekuensi hopping dan Wi-Fi, keduanya sudah matang di China. Integrasi metode komunikasi maju ini memungkinkan pemantauan video jarak jauh yang kuat, lebih lanjut meningkatkan keamanan, keandalan, dan efisiensi operasi kereta api teralisir.

(3) Pemantauan Suhu Online
Meskipun memiliki struktur sederhana, kontak pemutus dan jari kontak terpapar lingkungan luar yang keras, membuat mereka rentan terhadap oksidasi. Oksidasi meningkatkan resistansi kontak dan menghasilkan panas berlebih, yang berpotensi menyebabkan kegagalan peralatan atau kebakaran jika tidak ditangani.

Dalam era substasiun pintar dan operasi tanpa awak, pemantauan suhu jarak jauh telah menjadi tidak terpisahkan. Tiga metode utama yang digunakan di China adalah sensor nirkabel, sensor serat optik, dan termografi inframerah—dengan sensor serat optik menjadi yang paling banyak diterapkan.

Sensor suhu serat optik dipasang langsung pada kontak atau jari-jari kontak. Data ditransmisikan melalui serat optik tahan tegangan tinggi ke unit pemrosesan pusat, kemudian disalurkan ke komputer backend substasiun untuk analisis real-time. Perangkat lunak khusus untuk manajemen dan analisis data sudah dikembangkan di China, memastikan pemantauan suhu yang andal. Namun, biaya peralatan dan pengembangan perangkat lunak yang tinggi tetap menjadi tantangan.

4. Kesimpulan
Sistem kereta api listrik China telah memasuki tahap perkembangan baru. Optimalisasi berkelanjutan dari disconnector tradisional—melalui teknologi kontak jari dan permukaan bergelombang—telah secara signifikan meningkatkan kinerja disconnector tegangan tinggi dalam aplikasi traksi, mempercepat modernisasi jaringan kereta nasional.

Dibandingkan dengan mode pasokan daya konvensional, traksi listrik menawarkan efisiensi yang lebih baik, keselamatan yang ditingkatkan, dan konsumsi energi yang lebih rendah. Integrasi disconnector tegangan tinggi canggih dengan sistem traksi listrik telah menjadi ciri khas modernisasi kereta api China, menempatkan teknologi elektrifikasi negara tersebut di antara yang terbaik di dunia.