Solusi untuk Kontrol dan Perlindungan Motor Tegangan Menengah Menggunakan Kontak Vakum-Pemutus (VCF) dalam Sistem Pengangkutan Batubara

1. Latar Belakang Proyek

Sistem pengangkutan batubara terdiri dari 15 konveyor sabuk yang digerakkan oleh motor tegangan menengah. Sistem ini beroperasi dalam kondisi yang kompleks, dengan motor sering mengalami beban berat dan start frekuensi tinggi. Untuk mengatasi tantangan-tantangan ini dan mencapai kontrol yang efektif serta perlindungan yang andal selama start motor, proyek ini secara komprehensif menerapkan perangkat kombinasi Kontak Vakum-Fuse (VCF) untuk distribusi daya motor tegangan menengah 6kV. Solusi ini menjelaskan fitur teknis, keunggulan, dan aplikasi VCF, memberikan referensi yang andal untuk kondisi kerja yang serupa.

2. Keunggulan Inti dan Fitur Teknis VCF

2.1 Struktur Peralatan Canggih dan Teknologi Isolasi

• ​Tipe Peralatan: Solusi ini menggunakan struktur VCF yang dapat ditarik untuk memudahkan instalasi, pemeliharaan, dan penggantian.
• ​Teknologi Inti: Menggunakan isolasi komposit resin epoksi dan teknologi Pengerasan Gel Otomatis (APG), interupsi vakum langsung dienkapsulasi dalam resin epoksi, meningkatkan kinerja isolasi, kekuatan mekanis, dan stabilitas lingkungan secara signifikan.
• ​Mekanisme Operasi: Mekanisme operasi dirancang dengan presisi dan memiliki konsumsi daya rendah.

2.2 Komposisi Komprehensif dan Aplikabilitas Luas

• ​Komposisi Peralatan: VCF terdiri dari kombinasi optimal dari fuse pembatas arus tegangan tinggi (dapat memutus berbagai arus pendek sirkuit) dan kontak vakum VCX yang dapat dioperasikan sering, membentuk solusi sirkuit F-C klasik.
• ​Keunggulan Inti: Menawarkan umur operasi panjang, kinerja stabil, dan noise rendah.
• ​Jangkauan Aplikasi: Digunakan luas dalam sistem daya bantu tegangan tinggi di pembangkit listrik tenaga termal, serta di industri metalurgi, petrokimia, dan pertambangan. Cocok untuk mengontrol dan melindungi beban seperti motor tegangan tinggi, transformator, dan tungku induksi.

2.3 Adaptabilitas Tinggi dan Fitur Keamanan

• ​Kompatibilitas Kabinet: Unit VCF yang dapat ditarik sesuai dengan dimensi dan posisi penguncian lima-prevention pada unit pemutus sirkuit yang dapat ditarik dalam switchgear tengah-mount 800mm-lebar, memungkinkan penggantian tanpa modifikasi pada switchgear yang ada.
• ​Kemudahan Pemeliharaan: Desain yang dapat ditarik memungkinkan penggantian aman dan nyaman dari fuse tegangan tinggi di luar kabinet.
• ​Metode Penahanan: Kontak vakum dapat dikonfigurasikan untuk penahanan listrik atau mekanis berdasarkan persyaratan pelanggan.
• ​Perlindungan Hilang Fase: Dilengkapi dengan perlindungan hilang fase komprehensif. Jika terjadi hilang fase, fuse beroperasi dan mengunci mekanis untuk memastikan VCF memutus sirkuit motor, secara efektif mencegah kerusakan motor karena single-phasing.

3. Parameter Teknis Utama (Peringkat 7.2kV)

4. Prinsip Kontrol Perlindungan

Perlindungan VCF dibagi berdasarkan besaran arus untuk kinerja optimal:

• ​Rentang Arus Rendah (< 4kA)​: Ditangani oleh kontak vakum untuk pemutusan normal dan perlindungan overload.
• ​Rentang Arus Tinggi (> 4kA)​: Diputus dengan cepat oleh fuse tegangan tinggi untuk mengatasi gangguan pendek sirkuit.
• ​Koordinasi Kurva: Kurva perlindungan kontak diset di bawah kurva pemutus sirkuit untuk memastikan kontak bertindak lebih dulu selama overload. Secara bersamaan, dipilih fuse yang cocok dengan pengaturan perlindungan lebih rendah dari pemutus sirkuit hulu untuk sepenuhnya menghindari tripping tidak sengaja.

5. Keunggulan VCF vs. Pemutus Sirkuit Vakum

Untuk beban motor yang sering dimulai dan dihentikan, VCF menawarkan keunggulan signifikan dibandingkan pemutus sirkuit vakum:

6. Inti Pemilihan VCF: Panduan Pemilihan Fuse

Kinerja VCF bergantung pada pemilihan fuse yang benar, mempertimbangkan faktor-faktor berikut:
Tegangan kerja, arus kerja, waktu start motor, start per jam, arus penuh motor, dan arus pendek sirkuit di titik instalasi.

6.1 Aturan dan Langkah Pemilihan

1. ​Tegangan Nominal: Tegangan nominal fuse tidak boleh lebih rendah dari tegangan kerja sistem (7.2kV dalam kasus ini).
2. ​Perhitungan Arus Nominal:
• Gunakan rumus: Iy=N×In×δI_y = N \times I_n \times \deltaIy​=N×In​×δ
• IyI_yIy​: Arus setara selama start (A)
• NNN: Rasio arus start ke arus penuh (biasanya 6)
• InI_nIn​: Arus penuh motor nominal (A)
• δ\deltaδ: Koefisien komprehensif (berdasarkan start per jam, n, dari tabel di bawah)

1. ​Koordinasi Kurva: Plot nilai IyI_yIy​ yang dihitung dan waktu start motor pada kurva karakteristik waktu-arus produsen fuse. Pilih arus nominal fuse yang sesuai dengan kurva segera di sebelah kanan titik tersebut.
2. ​Pemeriksaan Tambahan: Arus nominal fuse yang dipilih harus ​**> 1.7 kali arus penuh motor**.

6.2 Contoh Pemilihan

Untuk sistem 7.2kV dengan motor tegangan tinggi 250kW yang dijalankan langsung:
In=30AI_n = 30AIn​=30A, 16 start per jam, waktu start 6s.

• Perhitungan: Iy=6×30A×2.1=378AI_y = 6 \times 30A \times 2.1 = 378AIy​=6×30A×2.1=378A
• Pemilihan: Pada kurva waktu-arus fuse, temukan kurva di sebelah kanan titik (378A, 6s), yang sesuai dengan arus nominal fuse 100A.
• Verifikasi: 100A > 1.7 × 30A (51A), memenuhi persyaratan. Dengan demikian, dapat dipilih fuse perlindungan motor tegangan tinggi berperingkat 100A atau lebih.

7. Kesimpulan

Dari analisis cost-performance yang komprehensif:

• Sementara pemutus sirkuit vakum memiliki biaya pembelian yang lebih rendah, umur operasional yang lebih pendek membuatnya tidak cocok untuk start/stop sering, mengakibatkan biaya pemeliharaan jangka panjang yang lebih tinggi dan risiko kegagalan.
• Solusi VCF menggabungkan keunggulan kontak vakum (umur panjang, overvoltage rendah, cocok untuk operasi sering) dan fuse (pemutusan ultra-cepat arus pendek sirkuit), semua dengan biaya keseluruhan yang ekonomis.
• Untuk sistem pengangkutan batubara dan aplikasi lainnya dengan karakteristik operasi sering dan start beban berat, VCF adalah solusi ideal yang menawarkan kinerja tinggi, keandalan, dan efisiensi biaya.