Skema Perlindungan Sirkuit FC untuk Sistem Tenaga Pendukung 3~12kV: Desain Pemilihan dan Kasus Aplikasi

I. Gambaran Solusi​
Solusi ini bertujuan untuk menyediakan sistem lengkap berdasarkan kombinasi kontak vakum tegangan tinggi (Contactor) dan sekering pembatas arus tegangan tinggi (Fuse), yang secara kolektif disebut sirkuit FC. Dirancang untuk sistem menengah dengan rentang 3 hingga 12 kV, sangat cocok untuk aplikasi yang memerlukan operasi sering, keandalan tinggi, dan efisiensi biaya. Dalam sirkuit FC, kontak vakum menangani pembuatan dan pemutusan arus normal dan overload, serta operasi sering, sementara sekering tegangan tinggi memberikan perlindungan terhadap hubungan singkat yang kuat. Bersama-sama, mereka membentuk unit perlindungan dan kontrol yang sepenuhnya fungsional dengan kinerja tinggi.

​II. Karakteristik Komponen Inti​
Keunggulan inti dari sirkuit FC terletak pada kinerja luar biasa dan koordinasi presisi dari dua komponen kunci tersebut.

​​(I) Kontak Vakum Tegangan Tinggi (Komponen Operasi dan Pemutusan Overload)​​
Sebagai inti operasional sirkuit, kontak vakum memiliki karakteristik berikut:

1. ​Struktur Maju dan Prinsip Pemutusan:​​
• Dilengkapi dengan ruang pemutus vakum (tingkat vakum hingga 1,33×10⁻⁴ Pa) dengan kontak utamanya tertutup dalam penutup keramik. Saat dibuka, kontak bergerak dan tetap terpisah dengan cepat, memanfaatkan kondensasi cepat uap logam saat nol lintasan arus untuk memadamkan busur api dan memulihkan kekuatan isolasi dengan efisien.
• Dilengkapi dengan mekanisme tripping terhubung yang memastikan tripping jika salah satu fase sekering meleleh, mencegah operasi tanpa fase, dan termasuk fungsi pencegahan kesalahan tutup saat sekering tidak dipasang.
• Arus pemotongan sangat rendah (≤0,5A), secara efektif menekan overvoltase beralih dan melindungi isolasi beban induktif seperti motor.
2. ​Mekanisme Operasi Berkeandalan Tinggi:​​
• Menggunakan mekanisme operasi elektromagnetik yang mampu melakukan frekuensi beralih hingga 2.000 operasi per jam, memenuhi persyaratan operasi sering yang paling menuntut.
• Metode pegangan fleksibel: Pegangan listrik sendiri (dipelihara oleh kumparan pegangan setelah ditutup, dengan konsumsi daya rendah) dan pegangan mekanik sendiri (misalnya, seri LHJCZR, dikaitkan secara mekanis setelah ditutup, tidak memerlukan pasokan daya terus-menerus) tersedia untuk memenuhi kebutuhan kontrol yang berbeda.
• Kompatibilitas kuat dengan sumber daya kontrol, mendukung DC/AC 110V/220V.
3. ​Parameter Penilaian dan Umur Pakai Unggul:​​
• Parameter listrik utama:

• Umur pakai diperpanjang: Umur pakai listrik hingga 300.000 operasi dan umur pakai mekanik hingga 1.000.000 operasi, secara signifikan mengurangi upaya pemeliharaan dan biaya siklus hidup.
• Ruang pemutus vakum khusus: Seperti tipe TJC 12/630, dengan kerugian rendah, lonjakan rendah, ketahanan aus tinggi, dan resistansi kontak ≤60 μΩ.

​​(II) Sekering Pembatas Arus Tegangan Tinggi (Komponen Perlindungan Hubungan Singkat)​​
Sebagai inti perlindungan hubungan singkat dalam sirkuit, pemilihannya dan pengaplikasiannya sangat krusial.

1. ​Prinsip Fungsional:​​ Ketika arus melebihi nilai tertentu selama durasi tertentu, elemen sekering meleleh secara instan dan memutus arus gangguan. Karakteristik utamanya adalah semakin besar arus pemutusan, semakin pendek waktu operasi, memberikan kemampuan pembatasan arus yang kuat.
2. ​Prinsip Pemilihan:​​
• Tegangan penilaian: Harus tidak kurang dari tegangan penilaian sistem; dapat sedikit lebih tinggi tetapi tidak boleh lebih rendah.
• Arus penilaian: Harus mempertimbangkan secara komprehensif arus operasi normal sirkuit, arus overload, dan karakteristik mulai peralatan (misalnya, arus mulai motor dan waktu). Sebagai perlindungan cadangan, hanya beroperasi ketika arus gangguan melebihi kapasitas pemutusan kontak atau jika kontak gagal beroperasi.
3. ​Koordinasi Perlindungan dengan Perangkat Berbeda:​​
• Motor tegangan tinggi (≤1200 kW): Sekering harus mampu menahan arus mulai motor, sementara perlindungan overload ditangani oleh relay perlindungan komprehensif. Pastikan kurva karakteristik waktu-arus sekering berpotongan dengan benar dengan kurva relay untuk mencapai pembagian perlindungan.
• Contoh: Untuk motor 250 kW dengan waktu mulai 6s dan arus mulai 220A, elemen sekering 100A cocok (untuk 2-3 kali mulai per jam).
• Transformer (≤1600 kVA): Sekering harus mampu menahan arus inrush saat energisasi dan arus overload berkelanjutan. Pemilihan langsung sesuai dengan kapasitas penilaian dan tingkat tegangan transformer.
• Contoh: Untuk transformer 10 kV/800 kVA, sekering 80A cocok.
• Bank kapasitor (≤1200 kvar): Harus mampu menahan arus inrush saat beralih, dan energi let-through-nya harus kurang dari kemampuan tahanan kapasitor. Arus penilaian biasanya 1,5-2 kali arus penilaian kapasitor. Untuk aplikasi dengan arus inrush berlebihan atau beralih sering, reaktor seri direkomendasikan.

​III. Jangkauan Aplikasi dan Kasus Khas​

​​(I) Jangkauan Aplikasi​

• ​Skenario yang Cocok:​​
• Sirkuit perlindungan dan kontrol untuk transformer hingga 1600 kVA di pabrik industri.
• Sirkuit mulai sering dan perlindungan untuk motor tegangan tinggi hingga 1200 kW.
• Sirkuit beralih untuk bank kapasitor hingga 1200 kvar.
• ​Skenario yang Tidak Cocok:​​ Untuk beban melebihi kapasitas di atas, panel pemutus sirkuit vakum harus digunakan.

​​(II) Kasus Sukses​
Solusi sirkuit FC telah diterapkan secara luas dalam banyak proyek pembangkit listrik, dengan keandalan yang terbukti:

1. ​Pembangkit Listrik Tenaga Panas:​​ Menggunakan 8 panel pemutus sirkuit vakum + 36 panel FC. Di antaranya, kontak LHJCZR dengan sekering WFNHO melindungi motor, sementara sekering XRNT melindungi transformer.
2. ​Pembangkit Listrik:​​ Menggunakan 10 panel pemutus sirkuit vakum + 36 panel FC (21 untuk perlindungan motor, 12 untuk perlindungan transformer, dan 3 untuk perlindungan kapasitor).

​IV. Keunggulan Solusi dan Kesimpulan​
Solusi sirkuit FC ini mengintegrasikan keunggulan ganda dari kontak vakum dan sekering pembatas arus, menawarkan manfaat inti berikut:

1. ​Hemat Biaya:​​ Investasi biaya jauh lebih rendah dibandingkan dengan panel pemutus sirkuit vakum, menawarkan rasio harga-kualitas yang tinggi.
2. ​Kinerja Khusus:​​ Kontak unggul dalam operasi sering dan pemutusan overload, sementara sekering unggul dalam memutus arus hubungan singkat tinggi dengan cepat, memastikan pembagian tugas yang jelas dan perlindungan superior.
3. ​Keamanan dan Keandalan:​​ Waktu pemutusan hubungan singkat sangat pendek (tingkat milidetik), karakteristik pembatasan arus yang luar biasa, dan perlindungan efektif peralatan sistem. Mekanisme tripping terhubung mencegah operasi tanpa fase.
4. ​Bebas Pemeliharaan dan Umur Pakai Panjang:​​ Ruang pemutus vakum bebas pemeliharaan, dengan umur pakai listrik dan mekanik hingga satu juta operasi, secara signifikan mengurangi biaya siklus hidup.
5. ​Desain Padat dan Fleksibel:​​ Struktur padat menghemat ruang instalasi. Versatilitas tinggi memungkinkan pertukaran antara produk sejenis, memudahkan pemeliharaan dan manajemen suku cadang.

​Kesimpulan:​​ Sirkuit FC adalah pilihan ideal untuk perlindungan transformer, motor, dan kapasitor kapasitas kecil hingga menengah dalam sistem listrik industri seperti pembangkit listrik, petrokimia, dan metalurgi. Solusi ini matang secara teknologi, divalidasi secara luas, dan menawarkan keunggulan luar biasa, menjadikannya praktik terbaik untuk menyeimbangkan kinerja, biaya, dan keandalan. Untuk aplikasi yang melebihi jangkauan kapasitasnya, solusi pemutus sirkuit vakum direkomendasikan.