Analisis Singkat tentang Pemutus Sirkuit Otomatis dalam Otomasi Penyulang Distribusi

Pemutus Sirkuit Otomatis adalah perangkat beralih tegangan tinggi dengan kontrol terintegrasi (memiliki fungsi deteksi arus gangguan, kontrol urutan operasi, dan eksekusi tanpa memerlukan perlindungan relai atau perangkat operasional tambahan) dan kemampuan perlindungan. Ia dapat secara otomatis mendeteksi arus dan tegangan dalam sirkuitnya, menghentikan arus gangguan secara otomatis berdasarkan karakteristik perlindungan waktu-terbalik selama gangguan, dan melakukan beberapa penutupan ulang sesuai dengan jeda waktu dan urutan yang telah ditentukan.

1.Prinsip dan Karakteristik Otomatisasi Penyulang yang Diterapkan oleh Skema Pemutus Sirkuit Otomatis

Otomatisasi jalur distribusi udara menggunakan skema Pemutus Sirkuit Otomatis memanfaatkan kemampuan pemutus untuk menghentikan arus pendek dan fungsinya yang terintegrasi seperti perlindungan, pemantauan, dan komunikasi. Tanpa bergantung pada tindakan perlindungan peralatan beralih di substasi, skema ini secara otomatis menemukan dan mengisolasi gangguan melalui koordinasi pengaturan perlindungan dan timing antar pemutus, secara efektif memperluas bus substasi ke dalam jalur distribusi. Di penyulang utama, Pemutus Sirkuit Otomatis berfungsi sebagai perangkat perlindungan, memungkinkan segmentasi cepat dari gangguan dan isolasi otomatis gangguan pada cabang-cabang.

Fungsi utama skema Pemutus Sirkuit Otomatis adalah untuk mencapai otomatisasi penyulang. Ia dapat mengisolasi gangguan secara otomatis bahkan tanpa sistem otomatisasi berbasis komunikasi, memungkinkan proyek otomatisasi keseluruhan dilaksanakan bertahap. Ketika kondisi memungkinkan, sistem komunikasi dan otomatisasi dapat ditingkatkan nanti untuk mewujudkan fungsi otomatisasi penuh.

Otomatisasi penyulang berbasis Pemutus Sirkuit Otomatis cocok untuk struktur jaringan yang relatif sederhana, seperti jaringan loop "hand-in-hand" dual-sumber. Dalam konfigurasi ini, dua penyulang dihubungkan melalui saklar hubungan tengah. Dalam operasi normal, saklar hubungan tetap terbuka, dan sistem beroperasi dalam mode loop terbuka. Ketika terjadi gangguan pada satu bagian, rekonfigurasi jaringan memungkinkan transfer beban untuk mempertahankan pasokan listrik ke bagian yang tidak mengalami gangguan, meningkatkan keterandalan pasokan secara signifikan. Ketika jarak antara kedua sumber daya tidak melebihi 10 km, dengan mempertimbangkan jumlah segmen dan koordinasi otomatis, konfigurasi tiga-pemutus (Pemutus Sirkuit Otomatis), empat-segmen direkomendasikan, dengan setiap segmen memiliki panjang rata-rata sekitar 2,5 km.

Mengambil diagram kabel pada Gambar 1 sebagai contoh: B1 dan B2 adalah pemutus keluaran dari substasi; R0 hingga R2 adalah saklar pembagi jalur (Pemutus Sirkuit Otomatis). Dalam kondisi normal, B1, B2, R1, dan R2 tertutup, sementara R0 terbuka.

• Gangguan di Bagian ①: Untuk gangguan sementara, pasokan listrik dipulihkan oleh operasi penutupan ulang pertama atau kedua B1. Untuk gangguan permanen, setelah B1 melakukan penutupan ulang lalu dikunci (terbuka dan mencegah penutupan ulang lebih lanjut), R1 mendeteksi hilangnya tegangan berkelanjutan di Bagian ①. Setelah durasi waktu mati yang ditetapkan t₁, R1 terbuka. Selanjutnya, R0 mendeteksi hilangnya tegangan berkelanjutan di Bagian ② untuk durasi yang lebih lama t₂ (t₂ > t₁) dan secara otomatis menutup berhasil, sehingga mengisolasi gangguan dalam Bagian ①.

• Gangguan di Bagian ②: Gangguan sementara dibersihkan oleh tindakan penutupan ulang R1 (koordinasi perlindungan mencegah B1 terputus). Untuk gangguan permanen, setelah R1 menutup ulang lalu dikunci, R0 mendeteksi hilangnya tegangan berkelanjutan di Bagian ② untuk durasi t₂ dan secara otomatis menutup. Setelah menutup pada jalur yang mengalami gangguan, ia segera terputus dan dikunci, mengisolasi gangguan dalam Bagian ②. Proses isolasi gangguan dan pemulihan untuk dua bagian di sisi lain saklar hubungan mengikuti logika yang sama.

Pertimbangan tambahan dalam aplikasi termasuk:

• Untuk menerapkan isolasi gangguan menggunakan skema Pemutus Sirkuit Otomatis, fungsi perlindungan arus lebih instan (nol-waktu) dari pemutus keluaran substasi harus dinonaktifkan dan digantikan dengan perlindungan instan dengan jeda waktu.

• Ketika terjadi gangguan sementara atau permanen pada cabang, gangguan tersebut dibersihkan oleh Pemutus Sirkuit Otomatis yang dipasang pada cabang. Pengaturan perlindungan dan waktu operasi pemutus cabang harus lebih rendah dan lebih singkat, masing-masing, dibandingkan dengan pemutus utama hulu.

Sistem otomatisasi distribusi yang menggunakan kontrol lokal dapat meningkatkan keterandalan pasokan dengan investasi yang relatif rendah. Selain itu, karena Pemutus Sirkuit Otomatis modern berbasis mikroprosesor dan cerdas, mereka menyediakan antarmuka untuk ekspansi pemantauan jarak jauh di masa depan. Ketika infrastruktur komunikasi dan sistem stasiun utama tersedia, sistem dapat beralih dengan mulus ke skema otomatisasi penyulang yang dikendalikan stasiun utama.

2. Cara Meningkatkan Keterandalan Pasokan Listrik dan Mengurangi Durasi Pemadaman Jalur

• Gunakan PLC (Programmable Logic Controller) berkualitas tinggi sebagai pusat kendali Pemutus Sirkuit Otomatis.

• Bersihkan gangguan sementara dengan cepat untuk meminimalkan waktu pemadaman. Dalam sistem tenaga, lebih dari 70% gangguan jalur bersifat sementara. Jika gangguan sementara diperlakukan sama dengan gangguan permanen, pemadaman akan berlangsung lama. Oleh karena itu, fungsi penutupan ulang awal cepat telah ditambahkan ke Pemutus Sirkuit Otomatis, yang dapat membersihkan gangguan sementara dalam 0,3–1,0 detik (pengaturan bervariasi tergantung pada kondisi jalur), sangat mengurangi durasi pemadaman untuk peristiwa sementara.

• Penguncian simultan di kedua ujung bagian yang mengalami gangguan. Pemutus sirkuit tradisional hanya dapat mengunci satu ujung jalur yang mengalami gangguan. Sebaliknya, Pemutus Sirkuit Otomatis dapat mengisolasi kedua ujung bagian yang mengalami gangguan permanen secara simultan, mencegah pemadaman di area yang tidak mengalami gangguan, mempersingkat waktu pemulihan, mengurangi jumlah upaya penutupan ulang, dan meminimalkan tekanan pada jaringan.

3.Prinsip Aplikasi Pemutus Sirkuit Otomatis dalam Jaringan Distribusi

• • Kondisi Operasional: Semua kerusakan harus diberi kesempatan untuk dianggap sebagai kerusakan sementara, menghindari operasi yang tidak tepat akibat arus masuk. Penguncian setelah pemutusan harus terjadi hanya dalam kasus kerusakan permanen.

  • Pilih dan pasang Pemutus Sirkuit Otomatis (Automatic Circuit Reclosers) secara ekonomis dan rasional berdasarkan besarnya beban dan panjang jalur.

  • Pilih arus nominal, kapasitas pemutusan, peringkat arus pendek, dan arus tahanan dinamis/termal dari Pemutus Sirkuit Otomatis sesuai dengan lokasi pemasangannya. Peringkat arus pendek maksimum umumnya harus di atas 16 kA untuk menampung kapasitas jaringan yang terus meningkat.

  • Koordinasikan pengaturan perlindungan dengan tepat, termasuk arus pemutusan, jumlah percobaan penyambungan ulang, dan karakteristik penundaan waktu.

  • Koordinasikan antara Pemutus Sirkuit Otomatis hulu dan hilir: jumlah operasi arus kerusakan yang diperbolehkan harus berkurang bertahap, dan penundaan waktu untuk penyambungan ulang harus bertambah bertahap (biasanya diatur menjadi 8 detik per tahap).