Unit Ring Utama SF₆ (RMUs) dan Renovasi Jaringan Kota

Ikhtisar​
Jaringan distribusi lama sebagian besar berstruktur radial, dengan sebagian besar jalur masuk dan keluar merupakan kabel udara. Perangkat pengalihan biasanya terdiri dari pemutus sirkuit vakum isolasi udara atau pemutus sirkuit minyak minimal. Jaringan-jaringan ini sering mengalami gangguan, biaya operasional tinggi, dan pemadaman listrik yang luas dan lama dalam kasus kegagalan, yang secara signifikan menghambat perkembangan ekonomi.

Dengan pertumbuhan ekonomi yang cepat dan pelaksanaan renovasi jaringan perkotaan, permintaan untuk keandalan pasokan listrik yang lebih tinggi telah meningkat. Unit Utama Cincin (RMUs) SF₆ yang sepenuhnya diisolasi, sepenuhnya tertutup, bebas perawatan, dan kompak telah kembali menjadi jaminan untuk pasokan listrik yang andal.

​1 Jenis dan Fitur Struktural RMU SF₆​

​1.1 Jenis RMU SF₆​
RMU SF₆ dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis utama berdasarkan struktur: Tipe Tangki Umum dan Tipe Unit Modular. RMU Tipe Tangki Umum awal biasanya memiliki satu inlet, satu loop, dan satu outlet, cocok untuk beban yang lebih kecil. Namun, dengan peningkatan permintaan beban, muncul Tipe Unit Modular yang dapat diperluas, menawarkan kapasitas distribusi maksimum hingga 10 MVA.

RMU SF₆ dapat dikategorikan berdasarkan fungsinya menjadi Tipe Kabel, Tipe Fuse, dan Tipe Pemutus Sirkuit SF₆:

• ​Tipe Kabel:​​ Digunakan untuk inlet/outlet kabel. Arus nominal adalah 630A.
• ​Tipe Fuse:​​ Dapat langsung terhubung ke transformator. Arus nominal adalah 200A. Namun, mempertimbangkan efek kenaikan suhu pada fuse, setiap RMU pada praktiknya dibatasi untuk mensuplai transformator hingga 1600 kVA dalam aplikasi nyata.
• ​Tipe Pemutus Sirkuit SF₆:​​ Digunakan untuk melindungi transformator yang melebihi 1600 kVA. Ini juga dapat berfungsi sebagai unit masuk atau bagian busbar dengan perlindungan overcurrent dan trip instan. Arus nominalnya adalah 630A, dengan waktu putus total kesalahan 95ms.
  Konfigurasi dasar RMU SF₆ ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

​1.2 Fitur Struktural RMU SF₆​
RMU SF₆ Tipe Tangki Umum umumnya terdiri dari tangki gas, ruang mekanisme operasi, dan ruang koneksi kabel. Tipe Unit Modular memerlukan tambahan ruang koneksi busbar.

RMU SF₆ memiliki empat fitur utama berikut:

1. ​Tangki Gas:​​ Ini adalah bagian paling kritis dari RMU. Tangki gas berisi saklar beban, busbar, poros saklar, dan gas SF₆.
• Saklar beban adalah saklar 3 posisi, termasuk pisau pemisah dan saluran busur.
• Kontak bergerak pada pisau pemisah memiliki dua rivet khusus yang terbuat dari paduan Nichrome, yang memiliki dua fungsi:
• Memberikan pelumas kering selama pembukaan/tutupan saklar, memastikan resistansi kontak antara kontak bergerak dan tetap tidak meningkat setelah penggunaan jangka panjang.
• Karena titik lebur paduan Nichrome yang tinggi, kontak bergerak tidak akan meleleh karena panas yang dihasilkan oleh arus pendek saat tutup atau periode tahanan.
• Saluran busur berisi pelat deionisasi yang meregangkan busur, mengurangi energi busur, dan meminimalkan jumlah uap logam dan produk dekomposisi SF₆ yang dihasilkan saat saklar beban memutus arus beban.
• Bagian busbar yang bersentuhan dengan pisau pemisah adalah kontak tetap. Selain memenuhi kapasitas arus nominal dan persyaratan stabilitas dinamis/termal, desain dan manufaktur busbar juga mempertimbangkan efek medan elektromagnetik untuk meminimalkan dampak medan magnet.
• Poros saklar menembus tangki gas dan terhubung ke ruang mekanisme operasi, memungkinkan operator di luar ruang tersebut mengendalikan keadaan tutup, buka, dan grounding saklar. Struktur segel ganda digunakan di titik penetrasi (satu-satunya koneksi bergerak antara tangki dan luar), secara ketat memastikan kedap udara tangki selama evakuasi vakum dan pengisian gas.
• Laju kebocoran gas SF₆ hanya 0,0035% per tahun. Laju kebocoran rendah ini penting untuk operasi aman jangka panjang RMU.
• Selain gas SF₆ untuk isolasi dan pemutusan busur, tangki gas juga berisi Oksida Aluminium (Al₂O₃), yang mempercepat regenerasi gas SF₆ dan bertindak sebagai desiccant yang sangat baik, menjaga kualitas gas SF₆ dan meminimalkan kesalahan busur. Jika terjadi kesalahan seperti itu, diafragma anti-ledakan di bawah tangki melindungi personel dengan mengeluarkan gas panas langsung ke parit kabel di bawah atau di belakang unit, menjauh dari operator di depan.
• Tangki gas dibuat dari pelat baja nirkarat tebal 3mm, disolder dari kedua sisi.
2. ​Ruang Mekanisme Operasi:​​ Mekanisme operasi di dalamnya terhubung ke saklar beban dan saklar grounding melalui poros saklar. Menggunakan batang operasi yang dimasukkan ke lubang operasi, operator dapat dengan mudah melakukan operasi tutup, buka, dan grounding dengan usaha minimal (hanya 60 N·m yang diperlukan).
• Karena kontak saklar tidak terlihat, mekanisme operasi memiliki indikator posisi yang langsung terhubung ke poros saklar, menunjukkan dengan jelas keadaan saat ini dari saklar beban dan saklar grounding.
• Interlock mekanis antara saklar beban, saklar grounding, dan pelat penutup depan dipasang, memenuhi lima persyaratan interlock keamanan (fungsi anti-misoperation).
• Baik saklar beban maupun saklar grounding dilengkapi dengan mekanisme quick-make/quick-break, memastikan kecepatan buka/tutup independen dari kecepatan operator.
• Saklar dengan perlindungan fuse (peralatan saklar tipe TS) juga memiliki perangkat trip otomatis, tersedia dalam versi mekanis atau elektrik. Prinsip trip mekanis: Saat terjadi kesalahan pendek pada sirkuit unit, fuse meleleh dalam setengah siklus pertama (~10ms) dari arus kesalahan. Pin striker fuse mempengaruhi mekanisme trip, menyebabkan saklar beban terbuka. Waktu pemutusan kesalahan total hanya 35ms, secara efektif melindungi unit dan mencegah penyebaran kesalahan ke unit sebelah. Selain itu, karena performa mekanis yang luar biasa, arus transfer peralatan saklar tipe Fuse dapat mencapai 2300A.
• Gembok dapat ditambahkan ke tuas operasi di panel depan ruang mekanisme operasi untuk mencegah operasi tanpa izin.
• Untuk operasi aman, gauge tekanan gas, yang terhubung langsung ke tangki gas dan kedap kelembaban (mencegah embun pada dial), dipasang di ruang tersebut, memungkinkan petugas pemeliharaan untuk memantau status RMU dengan akurat kapan saja.
• Indikator tegangan juga dipasang di ruang mekanisme operasi, memungkinkan operator untuk memantau penyalaan sirkuit (indikator lampu neon) dan verifikasi fase (menggunakan soket uji).
3. ​Ruang Koneksi Kabel:​​ Terletak di depan RMU dengan ketinggian 1220mm, memberikan ruang yang cukup untuk terminasi kabel.
• Koneksi kabel ke bushing RMU menggunakan aksesori kabel silikon bebas asbes (AFTS) atau Asbestos-free With Kit (AWK).
• Penampang kabel tembaga atau aluminium berkisar dari 25-240 mm² (untuk peralatan saklar tipe Fuse) atau 35-400 mm² (untuk peralatan saklar tipe Kabel).
4. ​Ruang Koneksi Busbar (Unit Modular):​​ Diposisikan di bawah tangki gas. Tiga bushing disusun dalam konfigurasi "step-up" yang bertingkat, secara efektif meminimalkan kebutuhan ruang dan memfasilitasi koneksi busbar.
• Bushing adalah tipe konduktif kosong, memungkinkan busbar tabung tembaga untuk langsung dikencangkan ke busbar di dalam tangki gas.
• Busbar tabung tembaga dengan isolasi silikon digunakan, secara efektif meningkatkan kapasitas penghantar arus dan mengurangi jarak fase (hanya 110mm).
• Koneksi antara busbar dan bushing menggunakan konektor silikon (konektor terminal tipe E dan konektor ekstensi tipe T) dan tutup sekrup untuk koneksi listrik yang mulus langsung pada bushing. Busbar ini tahan terhadap kondisi keras seperti kondensasi kelembaban, debu konduktif, dan endapan garam tanpa gagal.
• Selain itu, bagian depan ruang busbar dipisahkan oleh pelat baja terpisah yang di-ground, memisahkannya dari ruang koneksi kabel.

​2 Parameter Teknis dan Aplikasi RMU SF₆​

​2.1 Parameter Teknis​

​2.2 Aplikasi RMU SF₆​
Karena ukuran kompak, bebas perawatan, dan keandalan tinggi, RMU SF₆ sangat cocok untuk distribusi listrik di fasilitas kritis, bangunan pencakar langit, kompleks perumahan, dan jaringan perkotaan. Mereka secara signifikan mengurangi biaya operasional dan jejak lingkungan.

• ​Tipe Tangki Umum 3 Unit:​​ Dimensi hanya 980mm × 635mm × 1050mm, membuatnya ideal untuk transformator kios dan aplikasi outdoor.
• ​Tipe Kabel Modular:​​ Dapat mengintegrasikan kotak pengalihan tap-off, mendukung konfigurasi hingga satu masuk dan tiga keluar (yaitu, masuk melalui ruang koneksi busbar, dengan tiga keluaran yang terhubung paralel melalui ruang koneksi kabel).
• ​Tipe Fuse Modular:​​ Cocok untuk lokasi jauh dari substation di mana hanya satu transformator beroperasi. Untuk mencapai kontrol transformator lokal tanpa memerlukan unit masuk tambahan, kabel masuk dapat langsung terhubung ke ruang koneksi busbar dari unit peralatan saklar tipe TS, memberikan fungsi yang sama.
• ​Peralatan Saklar Tipe Pemutus Sirkuit:​​ Dilengkapi dengan perlindungan overcurrent dan trip instan. Dapat berfungsi sebagai unit perlindungan transformator, unit masuk, atau unit bagian busbar. Untuk memungkinkan trip jarak jauh atau trip saat operasi rel proteksi gas transformator (untuk peralatan saklar tipe Fuse), cukup tambahkan coil trip elektromagnetik ke mekanisme operasi dan berikan suplai daya 220V AC atau 24V DC ke sirkuit.
  ​Operasi Motorisasi:​​
• Untuk otomasi distribusi, motor listrik dapat ditambahkan ke ruang mekanisme operasi, bersama dengan kotak kontrol setinggi 350mm yang dipasang di atasnya. Operasi tombol lokal (buka/tutup) tetap mungkin.
• Menambahkan perangkat Automatic Transfer Switch (ATS) memungkinkan pengalihan otomatis antara dua sumber masuk, dengan atau tanpa konfigurasi primer/cadangan yang ditentukan.
• Motor listrik biasanya tersedia dalam berbagai level tegangan (220V AC, 220V DC, 110V DC, 48V DC, 24V DC) untuk dipilih oleh pengguna.
• Indikator kesalahan pendek dapat dipasang di panel depan ruang mekanisme operasi, dengan sinyal yang dikirim ke ruang kontrol jarak jauh. Indikator ini dapat direset secara otomatis, manual, atau jarak jauh.
• Transformator Arus (CT) melalui inti tegangan rendah dapat ditambahkan ke ruang koneksi kabel untuk pengukuran arus.
• Pelindung lonjakan juga dapat dipasang dalam unit peralatan saklar tipe Kabel untuk perlindungan RMU.
  Fungsi otomasi distribusi terutama fokus pada lima area: Pengumpulan Data, Monitoring & Kontrol, Isolasi Kesalahan & Pemulihan Layanan, Sistem Informasi Geografis (GIS), dan Statistik & Pelaporan Data.
• Implementasi otomasi distribusi memerlukan peralatan primer memiliki mekanisme operasi motorisasi dan Feeder Terminal Units (FTUs) atau Remote Terminal Units (RTUs).
• Kabel serat optik adalah media komunikasi yang disukai. Protokol komunikasi harus standar internasional yang dikenali pengguna, seperti IEC 870, DNP 3.0, atau TCP/IP.
• Platform perangkat lunak SCADA ruang kontrol harus mampu multitasking dan multi-pengguna, seperti UNIX.
• Database direkomendasikan stabil dengan kapasitas pemrosesan yang cukup, seperti Oracle.
  Solusi ini sangat cocok untuk RMU yang terletak di luar ruangan atau jauh dari sumber daya tegangan rendah, karena menjamin operasi simultan dua motor 150W lebih dari 50 kali.

​3 Siklus Hidup​
Umur pakai RMU SF₆ biasanya 25-30 tahun, dan mereka dapat dengan mudah diretrofit dengan peralatan otomasi distribusi. Oleh karena itu, RMU SF₆ harus menjadi pilihan yang disukai untuk proyek renovasi jaringan perkotaan.