Peranti Penutup Automatik untuk Pemutus Litar Rendah Berdasarkan Ralai Masa

Untuk memastikan operasi grid yang selamat dan stabil serta mencegah lonjakan arus beban merosakkan peralatan elektrik semasa pemulihan kuasa, semua beban yang disambungkan ke transformator pengagihan mesti diputuskan sebelum diberi tenaga.

Oleh itu, pemutus litar voltan rendah dilengkapi dengan fungsi pelepasan undervoltage: apabila transformator dimatikan kerana penyelenggaraan atau kesalahan garis, hilangnya voltan pada bus voltan rendah menyebabkan pemutus litar cabang beroperasi secara automatik. Selepas transformator dihidupkan semula, kerana pemutus litar voltan rendah umumnya tidak mempunyai kemampuan penyambungan semula automatik, operator mesti menutup pemutus litar di tempat secara manual untuk memulihkan bekalan kuasa. Dipengaruhi oleh lokasi pemutus litar, trafik, dan keadaan cuaca, operasi manual ini mengambil masa yang agak lama—purata 33 minit—menyebabkan gangguan yang panjang dan memberi kesan serius terhadap kebolehpercayaan bekalan kuasa.

Untuk mengatasi isu ini, peranti penyambungan semula automatik untuk pemutus litar voltan rendah berdasarkan relai masa telah dibangunkan. Keluaran voltan rendah transformator memberi bekalan kuasa kepada gegelung relai. Selepas transformator dihidupkan, gegelung relai masa diberi tenaga, dan selepas penundaan yang ditetapkan, kontak geserannya menutup sementara litar penutup, menyebabkan pemutus litar voltan rendah menyambung semula secara automatik. Penundaan waktu mengelakkan arus inrush transformator, memastikan keselamatan peralatan. Melalui logik kawalan yang sesuai, penyambungan semula automatik dicegah selepas trip overcurrent atau pemutusan manual.

1. Kebutuhan Reka Bentuk dan Penyelesaian

Berdasarkan peraturan operasi grid, keperluan reka bentuk tertentu ditetapkan untuk peranti pemindahan automatik undervoltage:

• Apabila bahagian voltan tinggi transformator pengagihan dimatikan kerana penyelenggaraan atau kesalahan, transformator kehilangan voltan dan pemutus litar voltan rendah beroperasi melalui pelepasan undervoltage. Selepas transformator dihidupkan semula, pemutus litar akan menyambung semula secara automatik setelah penundaan masa yang ditetapkan.

• Jika terjadi kesalahan hulu dari pemutus litar voltan rendah, pemutus litar beroperasi dengan boleh dipercayai dan tidak boleh menyambung semula secara automatik.

• Jika pemutus litar voltan rendah dibuka secara manual, ia tidak boleh menyambung semula secara automatik.

Untuk memenuhi keperluan ini, penyelesaian yang boleh dipercayai dicadangkan dengan menggunakan relai masa sebagai inti kawalan, memanfaatkan ciri-ciri penundaan dan kontak gesernya untuk mencapai penyambungan semula automatik. Model relai masa yang dipilih adalah DS-28.

Relai masa DS-28 yang digunakan dalam peranti terdiri daripada elektromagnet yang menggerakkan mekanisme penanda masa. Gegelung elektromagnet mendapatkan kuasa dari keluaran voltan rendah transformator, menyediakan relai masa yang terus-menerus diberi tenaga. Relai ini mengandungi satu set kontak geser tertunda dan satu set kontak utama tertunda (kontak akhir). Pengkabelan dalaman relai masa untuk peranti pemindahan automatik undervoltage ditunjukkan dalam Gambar 1. 

Untuk mencegah pembakaran gegelung akibat pemberian tenaga yang lama, tahanan pelindung termal ditambah sebagai tahanan pelindung luar. Dalam reka bentuk, terminal 1 dan 13–3 digunakan sebagai isyarat pencetus yang disambungkan ke litar kuasa, manakala terminal 5 dan 6, dan 16–3 dan 17, bertindak sebagai kontak geser tertunda dan kontak biasa tertutup secara spontan, masing-masing. Gambar 2 menunjukkan diagram pengkabelan peranti penyambungan semula automatik berdasarkan relai masa untuk pemutus litar voltan rendah.

2. Strategi Kawalan Peranti Pemindahan Automatik Undervoltage

2.1 Undervoltage Transformator

Apabila transformator mengalami undervoltage, pemutus litar voltan rendah beroperasi. Kerana bus voltan rendah tidak diberi tenaga, relai masa kekal dalam keadaan awal, dengan kontak geser tertunda dan kontak utama tertunda terbuka, manakala kontak biasa tertutup secara spontan tertutup.

Apabila bekalan kuasa ke garisan dipulihkan, keluaran voltan rendah transformator menjadi diberi tenaga, memberi bekalan kuasa kepada relai masa. Pada masa ini, kontak biasa tertutup secara spontan terbuka, memperkenalkan tahanan pembahagi voltan ke dalam litar gegelung, menyebabkan elektromagnet diberi tenaga dan mengekalkan enggan jangka panjang. Mekanisme penanda masa bermula beroperasi, dan kontak gerak tertunda bermula bergerak ke kedudukan tertutup.

Selepas penundaan yang ditetapkan (biasanya ditetapkan antara 10 hingga 15 saat melalui knob penyesuaian masa pada panel relai masa untuk mengelakkan arus inrush transformator), kontak geser tertunda menutup sementara dan kemudian terbuka lagi. Tindakan ini mensimulasikan menekan dan melepaskan butang penutup manual, memastikan litar penutup tidak diberi tenaga secara berterusan, yang boleh mencegah pemutusan manual atau menyebabkan pemutus litar menutup ke titik kesalahan.

Secara umum, transformator pengagihan mempunyai kapasiti sehingga 2000 kVA, dan tempoh arus inrush transformator berlangsung kira-kira 6 hingga 10 saat. Untuk mengelakkan impak arus inrush transformator, masa penundaan ditetapkan antara 10 hingga 15 saat semasa pemasangan dengan menyesuaikan dial masa pada panel relai masa. Diagram pengkabelan litar penutup ditunjukkan dalam Gambar 3.

Kontak utama (akhir) menutup selepas kontak geser dan berhenti pada mekanisme penghenti mekanikal. Selagi keluaran voltan rendah transformator masih diberi tenaga, relai akan kekal dalam keadaan ini. Apabila keluaran voltan rendah kehilangan voltan (i.e., gegelung elektromagnet dilepaskan tenaga), semua kontak secara spontan kembali ke kedudukan asal.

2.2 Trip Pemutus Litar Akibat Kesalahan

Apabila terjadi kesalahan pada garisan atau peralatan hulu pemutus litar voltan rendah, pemutus litar beroperasi akibat overcurrent. Kerana keluaran voltan rendah transformator masih diberi tenaga, kontak relai kekal pada kedudukan semasa, memastikan pemutus litar tidak menyambung semula secara automatik.

2.3 Trip Manual

Apabila pemutus litar voltan rendah dibuka secara manual, keluaran voltan rendah transformator masih diberi tenaga. Kontak relai kekal tidak berubah, dan litar penutup tidak terpengaruh oleh relai masa, mencegah penutupan automatik pemutus litar.

3. Ujian Fungsi Peranti

Selepas perakitan peranti pemindahan automatik undervoltage berdasarkan relai masa, ujian fungsi komprehensif telah dijalankan. Setelah ujian berjaya, prosedur pemasangan piawai dan diagram pengkabelan telah ditetapkan, disertai dengan langkah-langkah keselamatan dan teknikal yang terperinci. Peranti ini dipasang di 10 wilayah. Selepas enam bulan operasi, peranti beroperasi dengan boleh dipercayai dan betul semasa gangguan pemeliharaan terjadual dan gangguan akibat kesalahan. Masa purata pemulihan kuasa berkurang dari 33 minit sebelum pemasangan menjadi 10–15 saat.

Keputusan ujian lapangan mengesahkan bahawa peranti pemindahan automatik undervoltage berdasarkan relai masa untuk pemutus litar voltan rendah memenuhi semua keperluan reka bentuk.

4. Kesimpulan

Peranti pemindahan automatik undervoltage untuk pemutus litar voltan rendah yang dicadangkan menggunakan kontak geser tertunda relai masa untuk menangani siri masalah yang disebabkan oleh pemasangan gegelung pelepasan undervoltage. Ia membolehkan pemutus litar voltan rendah mencapai penyambungan semula automatik selepas kejadian undervoltage. Peranti ini beroperasi dengan boleh dipercayai semasa gangguan kuasa normal dan tetap tidak aktif semasa keadaan abnormal. Dengan prinsip yang mudah, pengkabelan yang mudah, dan kos yang rendah, peranti ini telah terbukti dalam ujian lapangan dapat memulihkan kuasa dengan selamat dan boleh dipercayai selepas trip undervoltage, mengurangkan masa penutupan pemutus litar dari 33 minit menjadi 10–15 saat. Ini meningkatkan kecekapan utiliti dan kebolehpercayaan bekalan kuasa secara signifikan, menunjukkan nilai praktikal yang tinggi dalam aplikasi dunia nyata.