Panduan Recloser: Cara Kerjanya & Mengapa Syarikat Utiliti Menggunakannya

1. Apakah Recloser?
Recloser adalah peralatan pemutus elektrik bertegangan tinggi yang otomatis. Sama seperti pemutus litar dalam sistem elektrik rumah, ia memutuskan bekalan kuasa apabila terjadi kesalahan—seperti korsleting. Walau bagaimanapun, berbeza dengan pemutus litar rumah yang memerlukan set semula secara manual, recloser secara automatik memantau litar dan menentukan sama ada kesalahan itu telah hilang. Jika kesalahan itu sementara, recloser akan secara automatik menutup semula dan memulihkan bekalan kuasa.

Reclosers digunakan secara meluas sepanjang sistem pengagihan—dari stesen transformasi hingga tiang-tiang utiliti di kawasan perumahan. Terdapat pelbagai jenis recloser, termasuk recloser fasa tunggal yang ringkas untuk litar fasa tunggal dan recloser tiga fasa yang lebih besar untuk stesen transformasi dan litar pengagihan bertegangan tinggi sehingga 38 kV.

Reka bentuk dan prestasi recloser dikawal oleh piawaian antarabangsa seperti ANSI/IEEE C37.60 dan IEC 62271-111.

2. Mengapa Menggunakan Reclosers?

Pemutus litar automatik (reclosers) dianggap oleh utiliti elektrik di seluruh dunia sebagai peralatan penting untuk mencapai objektif utama mereka: memberikan bekalan kuasa yang paling berterusan dan boleh dipercayai kepada pelanggan dengan cara yang mudah dan kos efektif.

Reclosers dapat mengesan dan memutuskan arus kesalahan, kemudian secara automatik memulihkan bekalan kuasa apabila kesalahan sementara telah hilang. Secara esensial, recloser adalah peranti pintar yang lengkap yang mampu merasakan arus lebih, timing, memutuskan arus kesalahan, dan secara automatik menutup semula untuk menghidupkan semula litar.

Jika kesalahan itu kekal, recloser akan mengunci selepas bilangan operasi yang ditetapkan—biasanya tiga hingga empat percubaan—sehingga mengasingkan bahagian yang rosak daripada baki sistem. Kemampuan ini menghemat utiliti masa dan kos operasi yang signifikan, kerana kuasa sering dipulihkan selepas satu atau dua kilipan voltan yang singkat, tanpa perlunya intervensi lapangan.

Dalam kes di mana penghantaran krew tidak dapat dielakkan, reclosers membantu mengurangkan jejak gangguan dan membantu kakitangan penyelenggaraan dengan cepat mengenal pasti kesalahan dan memulihkan perkhidmatan. Pelanggan perumahan, komersial, industri, dan institusi semua mendapat manfaat dari gangguan yang berkurang dan kos yang berkaitan. Tanpa tahap kebolehpercayaan bekalan yang tinggi ini, banyak beban moden yang penting—seperti komputer, pam air, dan laluan pengeluaran automatik—akan menghadapi kesukaran untuk beroperasi dengan boleh dipercayai.

3. Bagaimana Recloser Berfungsi?

Apabila terjadi kesalahan pada litar, recloser mengesan dan secara automatik memutuskan kuasa. Selepas selang yang sangat singkat—sering kali begitu singkat sehingga hanya menyebabkan kilipan cahaya yang sesaat—recloser cuba menutup semula dan memulihkan bekalan kuasa. Jika kesalahan masih berlanjutan, ia akan memutuskan semula.

Selepas biasanya tiga percubaan yang gagal, recloser mengklasifikasikan kesalahan tersebut sebagai kekal dan kekal terbuka (terkunci). Pada titik ini, krew utiliti mesti mengunjungi tapak untuk membaiki infrastruktur yang rosak dan menetapkan semula recloser secara manual untuk memulihkan bekalan kuasa.

Kesalahan kekal yang biasa termasuk:

• Kerosakan konduktor atau peralatan akibat petir

• Dahan pokok jatuh dan merosakkan litar

• Perlanggaran kenderaan dengan tiang atau perkakasan

4. Apakah Kesalahan Sementara?

Majoriti kesalahan pada litar pengagihan udara adalah sementara. Contohnya termasuk sambaran petir, konduktor yang ditiup angin, atau hubungan sesaat disebabkan burung atau haiwan kecil. Kesalahan-kesalahan ini biasanya hilang sendiri apabila bekalan kuasa diputuskan dan tidak menyebabkan kerosakan berkekalan pada litar.

Jenis-jenis kesalahan sementara yang biasa:

• Pertembungan konduktor akibat angin

• Flashover di permukaan insulator akibat overvoltase disebabkan petir

• Hubungan sesaat antara konduktor hidup dan bahagian yang di-ground oleh burung, rodent, atau haiwan lain

• Dahan pokok secara singkat menyentuh litar yang dibekalkan

• Surge pengecaman menyebabkan flashover insulator

Data operasi jangka panjang dan pengalaman lapangan jelas menunjukkan kepentingan fungsi "trip-and-reclose". Jika litar dibekalkan secara singkat, sumber kesalahan sering hilang—membuat penutupan semula yang berjaya sangat mungkin. Dengan demikian, pemutus litar automatik (reclosers) hampir menghilangkan gangguan yang panjang disebabkan kesalahan sementara atau arus lebih sementara dalam sistem pengagihan.

5. Jenis Recloser

5.1 Recloser fasa tunggal

Recloser fasa tunggal digunakan untuk melindungi litar fasa tunggal, seperti litar cabang atau anjakan dari litar pengumpan tiga fasa. Mereka juga boleh digunakan pada litar tiga fasa di mana majoriti beban adalah fasa tunggal.

Dalam kejadian kesalahan fasa-ke-ground yang kekal, hanya fasa yang terjejas yang dikunci, sementara dua pertiga sistem yang lain terus memberikan bekalan kuasa—meningkatkan kesinambungan perkhidmatan secara keseluruhan.

Oleh kerana beratnya yang lebih ringan berbanding recloser tiga fasa yang besar, unit fasa tunggal biasanya dipasang secara langsung ke atas tiang utiliti atau struktur baja stesen transformasi menggunakan braket pemantapan yang terintegrasi, menghapuskan keperluan untuk rangka sokongan tambahan.

Bergantung pada reka bentuknya, penutup semula fasa tunggal mungkin mempunyai kawalan hidraulik (dintegrasikan dalam tangki minyak penutup semula) atau kawalan elektronik (terletak di dalam kabinet kawalan yang berasingan).

Perlu diperhatikan, penutup semula fasa tunggal kini juga tersedia dalam format cutout, mewakili tahap integrasi yang tinggi antara komponen utama dan sekunder. Ini boleh dipasang secara langsung ke atas tapak pemasangan cutout fuse standard dan biasanya digunakan untuk perlindungan laluan cabang, dengan arus terkini biasa sehingga 200 A.

Seorang pembuat wakil adalah S&C Electric Company (USA), di mana produk TripSaver® II mereka menunjukkan jenis ini, seperti yang ditunjukkan di bawah:

5.2 Penutup Semula Tiga Fasa

Penutup semula tiga fasa digunakan pada laluan pengagihan tiga fasa untuk meningkatkan kebolehpercayaan sistem. Dalam kejadian sebarang kerosakan kekal, ketiga-tiga fasa akan dikunci serentak, dengan itu mencegah risiko single-phasing bagi beban tiga fasa penting—seperti motor tiga fasa besar—yang boleh rosak akibat bekalan voltan yang tidak seimbang atau tidak lengkap.

Pilihan penutup semula tiga fasa adalah berdasarkan penarafan elektrik yang diperlukan, medium pemutusan dan isolasi (contohnya, minyak, vakum, atau gas mesra alam), dan pilihan antara kawalan hidraulik (dintegrasikan dalam unit) atau kawalan elektronik (terletak di dalam kabinet kawalan yang berasingan).

5.3 Mod Operasi: Perjalanan Tiga Fasa dan Penguncian Tiga Fasa

Ini adalah mod operasi standard untuk penutup semula yang lebih besar. Tanpa mengira sama ada kerosakan itu adalah kerosakan fasa tunggal-ke-tanah, kerosakan fasa-ke-fasa, atau kerosakan tiga fasa, ketiga-tiga tiang akan pergi serentak semasa setiap operasi. Pemutusan dan penutupan semula semua tiga fasa adalah terhubung mekanikal dan didorong oleh satu mekanisme operasi, memastikan prestasi yang diselaraskan.

Penutup semula tiga fasa menyokong pelbagai konfigurasi pemasangan, termasuk:

• Rangka dipasang tiang (untuk pemasangan laluan udara)

• Rangka pemasangan substation (untuk aplikasi substation atau pad-mounted)

5.4 Penutup Semula Triple-Single

Penutup semula triple-single dikawal secara elektronik dan menawarkan tiga mod operasi:

• Perjalanan tiga fasa dan penguncian tiga fasa
  Semua tiga fasa pergi serentak disebabkan oleh arus lebihi, menutup semula serentak, dan beroperasi dalam urutan yang sama.

• Perjalanan fasa tunggal dan penguncian tiga fasa
  Setiap fasa secara bebas melakukan pemutusan arus lebihi dan penutupan semula. Jika sebarang satu fasa memasuki urutan penguncian disebabkan kerosakan kekal, atau jika perintah "penguncian" tempatan/jauh dikeluarkan, dua fasa lain juga akan pergi dan masuk penguncian, dengan itu mencegah single-phasing yang panjang bagi beban tiga fasa.

• Perjalanan fasa tunggal dan penguncian fasa tunggal
  Setiap fasa pergi dan dikunci secara bebas, tanpa mempengaruhi yang lain. Mod ini digunakan secara utama untuk beban rumah, atau dalam situasi di mana beban tiga fasa telah dilindungi daripada single-phasing melalui cara lain.

Penutup semula triple-single boleh dipasang pada tiang menggunakan rangka dipasang tiang, atau dipasang pada rangka substation atau secara langsung ke atas struktur besi substation.

6. Jenis Kawalan Penutup Semula

"Kecerdasan" yang membolehkan penutup semula merasai arus lebihi, memilih ciri-ciri masa-arus, melakukan operasi pemutusan dan penutupan semula, dan akhirnya mengunci datang dari sistem kawalannya. Terdapat dua jenis kawalan utama: kawalan hidraulik integral dan kawalan elektronik yang terletak di dalam kabinet kawalan yang berasingan.

Kawalan hidraulik

Kawalan hidraulik banyak digunakan dalam kebanyakan penutup semula fasa tunggal dan beberapa penutup semula tiga fasa. Ia wujud sebagai sebahagian integral daripada penutup semula itu sendiri. Dengan kaedah kawalan ini, arus lebihi dikesan oleh kumparan trip yang disambung siri dengan laluan. Apabila arus lebihi mengalir melalui kumparan trip, kumparan itu menarik plunger, menyebabkan kontak penutup semula pergi terbuka. 

Operasi masa dan urutan dicapai dengan minyak hidraulik mengalir melalui ruang hidraulik atau orifi berbeza. Dalam penutup semula yang lebih kecil, tenaga yang diperlukan untuk penutupan semula disediakan oleh spring, yang diisi oleh plunger kumparan trip yang disambung siri semasa operasi perlindungan arus lebihi. Dalam penutup semula yang lebih besar, penutupan dilakukan oleh solenoid penutupan yang berasingan yang dikuasakan oleh voltan laluan dari sisi sumber penutup semula.

7. Kawalan berdasarkan mikropemproses atau elektronik

Sistem kawalan penutup semula berdasarkan mikropemproses atau elektronik biasanya dipasang di dalam kabinet kawalan yang berasingan, membolehkan parameter operasi diubah pada bila-bila masa. Mereka boleh dikombinasikan dengan pelbagai aksesori untuk menyesuaikan fungsi asas kepada pelbagai keperluan aplikasi. Berbanding dengan kawalan hidraulik, kaedah kawalan ini menawarkan fleksibiliti yang lebih besar, pemrograman dan penyuaian parameter yang lebih mudah, serta keupayaan perlindungan, pengukuran, dan automasi yang canggih. 

Kawalan berasaskan mikropemproses biasanya digunakan bersama dengan perisian antara muka berasaskan PC untuk mengkonfigurasi seting kawalan, merakam data pengukuran, dan menetapkan parameter komunikasi. Sistem kawalan juga menyediakan pelbagai alat analisis, termasuk fungsi penempatan kesalahan, perekaman peristiwa, dan fungsionografi. Kawalan elektronik telah luas diterapkan pada sebahagian besar pemutus semula tiga fasa sejak pertengahan 1980-an, dan banyak unit ini masih beroperasi dengan andal hingga kini.

8. Media pemutusan pemutus semula

8.1 Pemutus minyak
Pemutus semula yang menggunakan minyak untuk pemutusan arus menggunakan minyak yang sama sebagai medium isolasi utama. Beberapa pemutus semula dengan kawalan hidraulik juga menggunakan minyak yang sama untuk menjalankan fungsi penghitungan masa dan penghitungan.

8.2 Pemutus vakum
Pemutus vakum membolehkan pemutusan ark yang cepat dan rendah tenaga, serta menawarkan kelebihan seperti umur kontak dan pemutus yang panjang, tekanan mekanikal yang rendah, dan keselamatan operasi yang tinggi. Karena ark dipadamkan dalam vakum, umur kontak dan pemutus jauh lebih lama daripada media pemutusan lain. Bergantung kepada model, media isolasi untuk pemutus semula vakum mungkin adalah minyak, udara, atau epoxy.