Pembatas Arus Ultra-Cepat (FCL): Solusi Revolusioner dengan Pemutusan pada Tingkat Milidetik dan Manfaat Ekonomis

13yrs + staff 30000+m² US$100,000,000+ China

Tinjauan: Mendefinisikan Ulang Kecepatan dan Ekonomi dalam Perlindungan Sirkuit Pendek

Solusi ini fokus pada perangkat pembatas arus sirkuit pendek ultra-cepat, yang dirancang untuk secara fundamental menangani tantangan semakin meningkatnya arus sirkuit pendek berlebihan dan memastikan keamanan jaringan listrik dan peralatan.

1.1 Fitur Inti

Kecepatan Pemutusan Ultra-Cepat: Mendeteksi kerusakan dan membatasi arus dalam 1 milidetik, secara efektif mengendalikan arus sirkuit pendek sebelum mencapai puncak potensialnya.
Kapasitas Pemutusan Tinggi:

Cocok untuk sistem 12kV/17.5kV: Kapasitas pemutusan maksimum 210kA (RMS).
Aplikatif untuk sistem 24kV/36kV/40.5kV: Kapasitas pemutusan maksimum 140kA (RMS).

1.2 Keunggulan Inti

Efisiensi Ekonomis: Beroperasi paralel dengan reaktor pembatas arus untuk memberikan solusi pembatasan paling ekonomis. Menghindari penggantian panel switchgear atau transformator seluruhnya karena peningkatan arus sirkuit pendek, mengurangi investasi dalam substasi baru atau ditingkatkan secara signifikan.
Kompatibilitas Luas: Ideal untuk menghubungkan switchgear dan substasi; dalam banyak skenario (misalnya, operasi paralel beberapa transformator), ini adalah solusi teknis satu-satunya yang layak.
Reliabilitas Luar Biasa:

Lebih dari 60 tahun pengalaman operasional global (diciptakan pada tahun 1955), terbukti dalam ribuan proyek di seluruh dunia.
Statistik dari hampir 4.000 unit menunjukkan frekuensi operasi rata-rata hanya sekali setiap empat tahun, menunjukkan kinerja stabil dan andal.

Pertanyaan Teknis Kunci

No.	Pertanyaan Kunci	Jawaban Inti
1	Apa itu arus sirkuit pendek puncak?	Nilai instan maksimum selama siklus pertama setelah terjadi kesalahan sirkuit pendek, yang berasal dari superposisi komponen periodik dan non-periodik. Ini menghasilkan gaya elektromagnetik besar (pengujian stabilitas dinamis) dan panas (pengujian stabilitas termal).
2	Mengapa harus membatasi arus sirkuit pendek puncak?	Arus puncak yang melebihi parameter tahanan peralatan dapat merusak switchgear, circuit breaker, transformator arus, dan konektor kabel melalui gaya elektromagnetik yang kuat.
3	Bagaimana cara beradaptasi dengan operasi paralel beberapa transformator?	Untuk switchgear dengan daya tahan 2Ik, dalam sistem dengan empat transformator (4Ik) dalam paralel, adaptasi sempurna dapat dicapai dengan memasang pembatas arus cepat antara bagian bus (misalnya, antara bagian 1-2 dan 3-4).
4	Apa kriteria tripping? Bagaimana menghindari tripping palsu?	Unit kontrol secara bersamaan memantau arus instan (I) dan tingkat kenaikan arus (di/dt). Tripping hanya dipicu ketika kedua parameter melebihi ambang batas yang ditetapkan. Kriteria ganda ini memastikan hanya arus sirkuit pendek berbahaya yang diputus, sementara gangguan umum ditangani oleh circuit breaker downstream.
5	Bagaimana cara perawatan setelah operasi?	Komponen operasional inti (jembatan konduktif) memiliki desain modular dan dapat dikirim kembali untuk diperbaiki. Hanya inti konduktif, pengisi induktif, dan fuses paralel yang perlu diganti; komponen lainnya dapat digunakan kembali, memastikan biaya perawatan sangat rendah.

Fungsi Inti dan Nilai

3.1 Fungsi Inti

Mendeteksi dan membatasi kesalahan selama tahap awal naik arus sirkuit pendek (dalam 1ms), secara efektif mencegah kerusakan peralatan listrik akibat stabilitas dinamis dan termal yang tidak cukup. Ini mengkompensasi keterbatasan inheren dari circuit breaker tradisional—“lambat bertindak dan tidak dapat menekan puncak arus setengah gelombang pertama.”

3.2 Keunggulan Komparatif

Objek Perbandingan	Detail Keunggulan
Circuit Breaker Tradisional	Breakers membutuhkan puluhan milidetik untuk memutus, tidak dapat menghindari dampak arus puncak pertama. Pembatas ini merespons dalam 1ms, membatasi arus sirkuit pendek puncak aktual ke tingkat yang lebih rendah.
Reaktor Pembatas Arus	Menghindari penurunan tegangan, kerugian aktif (kerugian tembaga), dan kerugian reaktif yang terkait dengan reaktor dalam operasi berkelanjutan. Juga menghilangkan kebutuhan untuk menangani masalah regulasi generator yang disebabkan oleh integrasi reaktor.

3.3 Skenario Aplikasi

Pembangkit listrik
Substasi grid industri besar
Sirkuit/scenario kunci tertentu: Sirkuit feeder transformator/generator, bagian bus tie, aplikasi bypass reaktor, dan titik interkoneksi antara grid dan sumber listrik mandiri.

Struktur dan Desain

4.1 Komposisi Keseluruhan

Pembatas arus cepat sistem AC tiga fase terdiri dari:

3 dasar jembatan konduktif
3 jembatan konduktif
3 transformator arus yang cocok
1 unit kontrol

4.2 Detail Komponen Kunci

Nama Komponen	Komposisi / Fitur	Parameter Kunci / Aturan
Dasar Jembatan Konduktif	Termasuk pelat pemasangan, isolator, transformator pulsa, dan konektor dengan coupling cepat	- Arus nominal ≥2500A dan tegangan 12/17.5kV: Koneksi baut. - Transformator pulsa: ≤17.5kV (hanya dipasang di bagian bawah); ≥24kV (dipasang di bagian atas dan bawah untuk isolasi yang andal).
Jembatan Konduktif	Inti konduktif dan pengisi induktif terenkapsulasi dalam tutup isolasi	Saat tripping, pengisi induktif dipicu, mendorong inti konduktif untuk pecah dengan cepat di pre-cutnya; arus kemudian beralih ke fuse paralel.
Transformator Arus yang Cocok	Jenis bushing atau blok, seri-connected dalam sirkuit utama	Dilengkapi dengan inti ber-gap (faktor overcurrent tinggi, remanen rendah) dan winding primer/sekunder yang terlindungi (impedansi rendah) untuk memastikan akurasi dan kecepatan pengukuran.
Unit Kontrol	Termasuk sumber daya, kontrol, indikasi, dan unit anti-gangguan	- Dimensi: 600mm (L) × 1450mm (T) × 300mm (D); berat: 100kg. - Unit indikasi: 5 relay bendera (indikasi trip 3-fase + monitoring kesiapan + monitoring sumber daya).

Prinsip Kerja: Mencapai Pembatasan Arus 1ms

5.1 Komposisi Inti

Perangkat ini pada dasarnya adalah kombinasi paralel cerdas dari dua komponen:

"Saklar ultra-cepat (jembatan konduktif)": Menyalurkan arus nominal selama operasi normal dan membuka secara instan selama kesalahan.
"Fuse dengan kapasitas pemutusan tinggi": Akhirnya memutus arus tinggi setelah saklar terbuka.

5.2 Urutan Operasi

Pendeteksian: Transformator arus (CTs) yang sesuai terus mengumpulkan sinyal arus; unit kontrol menghitung arus instan (I) dan laju kenaikan arus (di/dt).
Pengambilan Keputusan: Ketika I dan di/dt melebihi nilai yang ditetapkan, unit kontrol segera mengeluarkan perintah trip (penilaian dan pemicuan independen tiga-fase).
Pemutusan: Kapasitor trip mengeluarkan muatan ke transformator pulsa, memicu pengisi induktif di jembatan konduktif. Ini menghasilkan gas tekanan tinggi, menyebabkan inti konduktif pecah di pre-cutnya dalam 1ms.
Pembatasan Arus: Resistansi busur meningkat dengan cepat, mengalihkan arus ke fuse paralel. Fuse mulai membatasi dalam 0.5ms dan memadamkan busur sepenuhnya pada nol arus berikutnya, membersihkan kesalahan.

5.3 Unit Bantu

Unit Daya: Memberikan daya DC 150V untuk mengisi kapasitor trip dan mensupply komponen elektronik. Termasuk sirkuit watchdog untuk memantau kesehatan sistem.
Unit Anti-Gangguan: Semua kabel eksternal melewati unit ini, memberikan perlindungan efektif terhadap gangguan elektromagnetik eksternal dan mencegah operasi palsu.

Komisioning dan Pengujian

6.1 Persyaratan Pengujian

Pengujian fungsi rutin diperlukan, yang dapat dieksekusi oleh pengguna atau insinyur layanan ABB.

6.2 Peralatan Khusus

Simulator: Sementara menggantikan jembatan konduktif selama pengujian. Lampu neon bawaan menyala saat menerima pulsa trip, menunjukkan operasi yang tepat.
Plug Pengujian & Alat Pengujian: Digunakan untuk memeriksa tegangan output trip dan fungsionalitas keseluruhan. Fitur antarmuka pengguna yang ramah dan mudah dioperasikan (dimensi: 400×215×320mm; berat: 11kg).

Ruang Lingkup Penyediaan dan Parameter

7.1 Model Penyediaan

Tipe Model	Skenario Aplikasi	Konfigurasi Inti
Komponen Diskrit	Untuk pemasangan di switchgear yang ada	3 dasar + 3 jembatan konduktif + 3 CTs + 1 unit kontrol
Lemari Tarik	Untuk switchgear metal-clad	Jembatan konduktif dipasang di gerobak yang dapat ditarik (dengan fungsi saklar isolasi); CTs tetap; unit kontrol dipasang di kompartemen tegangan rendah
Lemari Tetap	- Untuk sistem 12/17.5/24kV - Wajib untuk sistem 36/40.5kV	Semua komponen tetap di dalam lemari. Untuk sistem 36/40.5kV, unit kontrol sering dipasang di kotak kontrol terpisah.

7.2 Parameter Teknis Kunci (Contoh: Komponen Diskrit)

Catatan: ¹ menunjukkan pendinginan udara paksa diperlukan; kompatibel dengan frekuensi 50/60Hz.

Parameter Teknis	Satuan	12kV	17.5kV	24kV	36/40.5kV
Tegangan Nominal	V	12000	17500	24000	36000/40500
Arus Nominal	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Arus Pemutusan Sirkuit Pendek Maksimum (Maks.)	kA RMS	210	210	210	140

Skenario Aplikasi Tipe

Skenario Aplikasi	Isu Inti	Nilai Solusi
Operasi Sistem Paralel	Arus sirkuit pendek dari beberapa transformator dalam paralel melebihi peringkat switchgear	1. Memungkinkan reduksi impedansi sistem, meminimalkan penurunan tegangan. 2. Mengoptimalkan distribusi beban transformator, mengurangi kerugian. 3. Memungkinkan transfer beban tanpa gangguan selama kesalahan, meningkatkan keandalan pasokan.
Interkoneksi Grid-Sumber Listrik Mandiri	Operasi generator mandiri menyebabkan arus sirkuit pendek berlebihan di titik koneksi bersama	Solusi rasional satu-satunya. Dapat dilengkapi dengan tripping arah (memerlukan CT di netral generator) untuk memastikan operasi hanya untuk kesalahan sisi grid.
Bypass Reaktor Pembatas Arus	Reaktor dalam operasi berkelanjutan menyebabkan kerugian dan penurunan tegangan	Menghindari reaktor selama operasi normal (nol kerugian, nol penurunan tegangan); memutus dengan cepat selama sirkuit pendek, mengalihkan arus ke reaktor untuk pembatasan.
Penerapan Selektif Beberapa Unit	Diperlukan operasi selektif saat beberapa pembatas dipasang pada bus multi-seksi	Menggunakan kriteria "jumlah vektor arus" untuk memastikan hanya pembatas terdekat dengan kesalahan yang beroperasi. Mendukung hingga 5 transformator dalam paralel (menggunakan 4 pembatas).