Pemutus Sirkuit Vakum untuk Pengalihan Bank Kondensator

Kompensasi Daya Reaktif dan Penyaklaran Kapasitor dalam Sistem Tenaga

Kompensasi daya reaktif adalah cara yang efektif untuk meningkatkan tegangan operasional sistem, mengurangi kerugian jaringan, dan memperbaiki stabilitas sistem.

Beban Konvensional dalam Sistem Tenaga (Jenis Impedansi):

• Resistansi

• Reaktansi induktif

• Reaktansi kapasitif

Arus Inrush Selama Pengenergian Kapasitor

Dalam operasi sistem tenaga, kapasitor disaklar untuk meningkatkan faktor daya. Pada saat penutupan, arus inrush besar terjadi. Hal ini terjadi karena, pada pengenergian pertama, kapasitor tidak bermuatan, dan arus yang mengalir ke dalamnya dibatasi hanya oleh impedansi loop. Karena kondisi sirkuit mendekati hubungan pendek dan impedansi loop sangat kecil, arus inrush transien besar mengalir ke kapasitor. Arus inrush puncak terjadi pada saat penutupan.

Jika kapasitor diberi energi kembali segera setelah diputus tanpa didischarge dengan cukup, arus inrush yang dihasilkan bisa mencapai dua kali lipat dari pengenergian awal. Ini terjadi ketika kapasitor masih memiliki muatan residu, dan penutupan kembali terjadi pada saat tegangan sistem sama besar tetapi berlawanan arah dengan tegangan residu kapasitor, menghasilkan perbedaan tegangan yang besar dan karenanya arus inrush tinggi.

Masalah Kunci dalam Penyaklaran Kapasitor

• Penghidupan Ulang

• Pemukulan Ulang

• NSDD (Discharge Destructive Non-Sustained)

Penghidupan ulang diperbolehkan selama uji penyaklaran arus kapasitif. Saklar pemutus diklasifikasikan menjadi dua kategori berdasarkan kinerja pemukulan ulang mereka:

• Kelas C1: Diverifikasi melalui uji tipe tertentu (6.111.9.2), menunjukkan probabilitas pemukulan ulang rendah selama penyaklaran arus kapasitif.

• Kelas C2: Diverifikasi melalui uji tipe tertentu (6.111.9.1), menunjukkan probabilitas pemukulan ulang sangat rendah, cocok untuk penyaklaran bank kapasitor yang sering dan berkebutuhan tinggi.

Meningkatkan Tingkat Keberhasilan Pemutus Sirkuit Vakum untuk Penyaklaran Kapasitor

1. Meningkatkan Ketahanan Dielektrik Pemutus Vakum

Pemutus vakum adalah inti dari pemutus sirkuit vakum dan memainkan peran penting dalam penyaklaran kapasitor yang sukses. Produsen harus mengoptimalkan desain dan bahan untuk mencapai:

• Distribusi medan listrik yang merata

• Tingkat resistensi terhadap penyolderan tinggi

• Tingkat pemotongan arus lebih rendah

Perbaikan struktural dan material sangat penting untuk memastikan interupsi yang andal.

2. Kontrol Proses Manufaktur Pemutus Vakum

• Minimalkan dan hilangkan tepian selama proses mesin bagian logam; perbaiki permukaan akhir dan kebersihan.

• Lakukan pembersihan ultrasonik komponen sebelum perakitan untuk menghilangkan partikel mikro.

• Kontrol kelembaban dan partikel udara di ruang perakitan.

• Kurangi waktu penyimpanan komponen kontak dan segera perakitan untuk meminimalkan oksidasi dan kontaminasi.

3. Perbaiki Desain dan Kualitas Perakitan Pemutus Sirkuit

Pastikan karakteristik mekanis berada dalam rentang optimal:

• Penyelarasan batang konduktor dan instalasi vertikal untuk menghindari stres.

• Energi output mekanisme operasi yang tepat.

• Kecepatan penutupan dan pembukaan dalam batas yang dapat diterima.

• Minimalkan pantulan penutupan dan pantulan pembukaan.

• Kontrol ketat kualitas komponen dan presisi perakitan.

4. Operasi Tanpa Beban dan Penyetelan (Burn-in)

Setelah perakitan, lakukan 300 operasi tanpa beban untuk menstabilkan karakteristik mekanis. Lakukan penyetelan tegangan dan arus tinggi pada saklar lengkap untuk menghilangkan tonjolan mikroskopis dan mengurangi tingkat penghidupan ulang selama penyaklaran kapasitor.

Penyetelan kapasitor paralel dapat dengan cepat meningkatkan ketahanan dielektrik produk.

5. Optimalisasi Kecepatan Pembukaan

Setelah interupsi, celah kontak pemutus sirkuit vakum harus mampu menahan dua kali tegangan sistem (2×Um) hingga 13 ms. Kontak harus mencapai jarak buka aman dalam waktu tersebut. Oleh karena itu, kecepatan pembukaan harus cukup - terutama untuk pemutus sirkuit 40.5 kV.

6. Penyetelan (Penuaan) Pemutus Vakum

• Metode efek rendah: Penyetelan tegangan tinggi/arus rendah, tegangan rendah/arus tinggi, atau tegangan impuls memiliki efek terbatas dalam mengurangi penghidupan ulang selama penyaklaran kapasitor.

• Metode efektif: Penyetelan fase tunggal tegangan dan arus tinggi dapat secara signifikan meningkatkan kinerja.

• Penyetelan dengan rangkaian uji sintetik juga digunakan untuk mensimulasikan kondisi penyaklaran kapasitor yang sebenarnya.

Untuk aplikasi umum, penyetelan standar diterapkan. Namun, untuk tugas penyaklaran kapasitor, penyetelan khusus diperlukan untuk meningkatkan kinerja listrik dan kemampuan pemutusan awal.

Parameter Penyetelan:

• Penyetelan Arus:
  3 kA hingga 10 kA, gelombang setengah 200 ms, 12 tembakan per polaritas (positif dan negatif).

• Penyetelan Tekanan:

• Tekanan statis (untuk kontak medan magnet aksial): Terapkan 15–30 kN selama 10 detik.

• Penyetelan buka-tutup (untuk kontak medan magnet transversal): Lakukan operasi penutupan dan pembukaan pada rig uji yang mensimulasikan gerakan pemutus sebenarnya.

• Penyetelan Tegangan:
  Terapkan tegangan AC 50 Hz jauh melebihi tegangan nominal (misalnya, 110 kV untuk pemutus 12 kV) selama 1 menit.

Parameter Uji untuk Penyaklaran Kapasitor

• GB/T 1984: Bank kapasitor back-to-back, arus inrush 20 kA, frekuensi 4250 Hz.

• IEC 62271-100 / Standar ANSI:

• Penyaklaran bank kapasitor: arus 600 A, inrush 15 kA, frekuensi 2000 Hz

• Arus penyaklaran 1000 A, inrush 15 kA, frekuensi 1270 Hz

• ANSI memungkinkan hingga 1600 A untuk penyaklaran kapasitor.

Setelah penyetelan yang tepat, pemutus sirkuit vakum 12 kV biasanya dapat lulus:

• Penyaklaran bank kapasitor back-to-back 400 A

• Penyaklaran bank kapasitor tunggal 630 A

Namun, untuk sistem 40.5 kV, ini sangat menantang. Solusi umum termasuk:

• Menggunakan pemutus sirkuit SF₆ dengan karakteristik interupsi yang lebih lembut

• Menggunakan pemutus sirkuit vakum double-break, di mana dua pemutus dihubungkan secara seri. Ini secara signifikan meningkatkan kekuatan pemulihan dielektrik, memungkinkannya melebihi laju kenaikan tegangan transien selama penyaklaran kapasitor, sehingga mencapai pemadaman busur yang sukses.