Cara mengkonfigurasi panel distribusi tegangan menengah: Pengaruh utama dan variabel yang menimbulkan tekanan

Peralatan Sakelar Tegangan Menengah

Mari kita bahas faktor-faktor paling penting yang memengaruhi konfigurasi yang tepat dari switchgear tegangan menengah. Seperti yang akan Anda lihat di bawah ini, untuk aplikasi switchgear MV yang paling umum, setidaknya ada enam kategori utama yang sangat penting dalam desain distribusi daya di masa depan.

Seperti yang akan Anda lihat, kategori-kategori ini meliputi karakteristik jaringan tegangan menengah (MV), proteksi, konsep pengukuran dan penaksiran, prinsip kerja dan jumlah saluran masuk, lokasi pemasangan dan aksesibilitas, kondisi lingkungan, dan persyaratan untuk prosedur pengoperasian.

Persyaratan aplikasi spesifik industri yang paling penting untuk peralatan sakelar tegangan menengah, seperti kapasitas tugas pensaklaran, frekuensi pensaklaran beban, modifikasi atau perluasan peralatan sakelar, juga dibahas.

Faktor-faktor pengaruh dan variabel tegangan utama untuk switchgear bergantung pada tugas yang sedang dilakukan dan posisinya dalam jaringan distribusi. Faktor-faktor pengaruh dan tegangan ini, yang dijelaskan secara rinci dalam artikel ini, menentukan variabel pemilihan dan penilaian untuk switchgear .

Daftar isi:

1. Nilai karakteristik jaringan MV

1.1 Tegangan saluran

Ini menentukan tegangan nominal dari peralatan sakelar, perangkat sakelar, dan komponen terpasang lainnya. Faktor penentu di sini adalah tegangan saluran maksimum pada batas toleransi atas.

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Tegangan nominal U _r (atau U _s )
Tingkat insulasi terukur U _d (atau U _pn )
Tegangan primer nominal transformator tegangan Upr dan penangkap lonjakan tegangan – jika berlaku

1.2 Arus hubung singkat

Hal ini ditandai oleh variabel arus puncak I _p (nilai puncak arus hubung singkat simetris awal) dan arus hubung singkat berkelanjutan I _k . Tingkat arus hubung singkat yang dibutuhkan dalam jaringan ditentukan oleh perilaku dinamis beban dan kualitas energi yang harus dijaga, serta menentukan kapasitas penyambungan, pemutusan, dan ketahanan peralatan sakelar.

Perlu dicatat bahwa rasio arus puncak terhadap arus hubung singkat berkelanjutan dalam jaringan dapat secara signifikan lebih besar daripada faktor standar I _p /I _k = 2,5 pada 50 Hz (atau 2,6 pada 60 Hz) yang menjadi dasar desain pemutus sirkuit dan peralatan sakelar.

Hal ini dapat disebabkan, misalnya, oleh motor yang memasok energi kembali ke jaringan jika terjadi korsleting, yang secara signifikan meningkatkan arus puncak . Untuk durasi korsleting, lihat Bagian 2.3 Waktu pemutusan

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Sirkuit utama dan pentanahan:
- Arus puncak terukur I _p
- Arus jangka pendek terukur I _k
Peralatan sakelar:
- Arus hubung singkat terukur I _ma
- Arus putus hubung singkat terukur I _sc
Transformator arus:
- Arus dinamis terukur I _dyn
- Arus termal jangka pendek terukur I _th

1.3 Arus normal dan aliran beban

Arus normal mengacu pada jalur arus saluran masuk, busbar, dan saluran beban . Arus juga terbagi karena susunan fisik panel switchgear sehingga nilai arus nominal yang berbeda dapat ditemukan secara berurutan di sepanjang jalur konduksi (arus di busbar dan saluran beban biasanya berbeda).

Cadangan harus direncanakan sesuai dengan nilai arus normal terukur:

Sesuai dengan suhu lingkungan sekitar;
Untuk kelebihan beban yang direncanakan;
Untuk kelebihan beban sementara jika terjadi kerusakan.

Dengan arus normal yang tinggi, penampang kabel yang besar atau beberapa kabel paralel harus dihubungkan di panel switchgear; terminal lapangan harus dirancang untuk mengakomodasi hal ini .

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Arus nominal busbar dan feeder
Jumlah kabel untuk setiap konduktor di panel switchgear (kabel paralel)
Peringkat transformator arus

1.4 Pembumian titik netral

Jenis pentanahan titik netral yang digunakan, yaitu pentanahan terisolasi/resonansi dengan kumparan peredam busur (kumparan Petersen) /pentanahan resistif (sementara)/pentanahan padat (langsung) – menentukan perilaku tegangan saluran ketika operasi pensaklaran dilakukan atau jika terjadi gangguan tanah di jaringan, serta karakteristik arus gangguan tanah.

Ini berarti bahwa pentanahan titik netral memiliki pengaruh besar pada tegangan dielektrik pada peralatan dan penting untuk koordinasi isolasi.

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Tingkat isolasi peralatan yang ditetapkan untuk tegangan nominal Ur
Pilihan peralatan sakelar
Rating dan redaman transformator tegangan
Desain transformator arus dan relai proteksi untuk deteksi gangguan tanah.
Peringkat penangkal petir

1.5 Saluran bawah tanah / saluran udara

Jenis jaringan menentukan koordinasi isolasi dan tindakan perlindungan tegangan lebih yang perlu diambil. Pada sistem udara, tegangan lebih yang kuat dapat disebabkan oleh sambaran petir, sedangkan pada jaringan bawah tanah umumnya hanya terjadi tegangan lebih lemah akibat pensaklaran. Tegangan lebih dari sistem udara dapat mencapai peralatan sakelar secara tidak langsung atau melalui transformator.

Titik-titik penghubung ini harus diperhatikan dan diperiksa untuk menentukan apakah diperlukan penangkal lonjakan arus.

Jenis jaringan juga memengaruhi pemilihan peralatan sakelar: misalnya, pada sistem saluran udara, gangguan transien lebih mungkin terjadi. Pemutus sirkuit harus mampu menangani siklus penutupan kembali dan sejumlah besar operasi penyambungan-pemutusan. Namun, arus hubung singkat pada sistem saluran udara tegangan menengah relatif rendah (umumnya antara 8 kA dan 12 kA).

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Pemilihan dan penentuan peringkat pemutus sirkuit
Tingkat isolasi
Penggunaan dan peringkat penangkal petir

1.6 Perlindungan terhadap tegangan berlebih

Jika tegangan berlebih yang diperkirakan melebihi tingkat isolasi peralatan, koordinasi isolasi memerlukan perlindungan terhadap tegangan berlebih . Hal ini dapat berlaku, misalnya:

Ketika tegangan lebih eksternal dapat diperkirakan terjadi akibat sambaran petir;
Ketika (beberapa) gangguan tanah terjadi secara sering;
Tegangan lebih transien yang tinggi dapat terjadi sebagai akibat dari operasi pensaklaran;
Ketika, demi kepentingan ekonomi, peralatan tertentu (misalnya motor, transformator berkapsul resin/tipe kering) diberi peringkat untuk tingkat isolasi yang lebih rendah daripada komponen jaringan lainnya.

Proteksi tegangan lebih juga digunakan sebagai tindakan pencegahan umum untuk meminimalkan risiko kegagalan dan melindungi peralatan dari segala bentuk tegangan lebih. Proteksi ini umumnya digunakan untuk motor atau transformator berukuran sangat besar yang tidak hanya mahal dan sulit didapatkan, tetapi juga menimbulkan biaya tinggi jika terjadi kegagalan.

Tegangan lebih yang sering terjadi juga dapat menyebabkan beberapa sistem isolasi menua , meskipun tegangan yang terjadi masih dalam batas yang diizinkan. Langkah-langkah perlindungan terhadap tegangan lebih juga direkomendasikan pada jaringan yang “tidak stabil” (lihat Bagian 1.7 Kualitas daya ).

Sistem proteksi tegangan lebih biasanya terdiri dari penangkap lonjakan tegangan. Dalam kasus tertentu, kapasitor lonjakan tegangan atau kapasitor lonjakan tegangan teredam resistansi (elemen RC) juga diperlukan. Peralatan sakelar harus diperiksa untuk menentukan apakah proteksi tegangan lebih diperlukan, apakah tindakan proteksi telah dilakukan, atau apakah perangkat proteksi yang ada perlu ditingkatkan.

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Tingkat isolasi
Periksa tugas pengalihan yang “kritis”.
Penerapan dan peringkat penangkal petir, ruang pemasangan, dan kemungkinan untuk menghubungkan penangkal petir eksternal.

1.7 Kualitas daya (beban tidak stabil)

Kualitas daya mengacu pada interferensi yang tidak diinginkan, seperti penurunan tegangan, kedipan, asimetri, harmonik, dan lain-lain. Hal ini dapat disebabkan misalnya oleh penyearah, konverter, mesin las, motor penggerak langsung . Namun, beban lain (misalnya sistem TI) lebih sensitif. Untuk melindunginya, interferensi dikompensasi semaksimal mungkin atau beban “stabil” dan “tidak stabil” didistribusikan ke sub-jaringan dengan saluran masuk terpisah.

Tergantung pada susunan rangkaiannya, diperlukan peralatan sakelar dengan busbar tunggal atau ganda .

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Busbar tunggal/ganda:
- Panel bagian bus
- Unit penghubung bus
Arus normal nominal (busbar)
Arus hubung singkat terukur

2. Konsep proteksi saluran, pengukuran, dan penghitungan

2.1 Perlindungan terhadap korsleting

Konsep proteksi saluran memiliki pengaruh besar pada pemilihan dan desain peralatan sakelar. Perangkat berikut dapat digunakan untuk proteksi hubung singkat:

Sekering HRC (dalam kombinasi sakelar atau kontaktor-sekering)
Transformator instrumen + relai proteksi + pemutus sirkuit

Jika sebagian besar cabang jaringan dilengkapi dengan kombinasi sakelar-sekering, unit sakelar-pemutus dapat digunakan; jika tidak, pemutus sirkuit digunakan .

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Desain: unit pemutus sirkuit atau sakelar pemutus

2.2 Fungsi proteksi relai

Relai proteksi memperoleh sinyal pengukurannya dari transformator arus dan tegangan, yang dipasang di dalam panel distribusi . Rentang fungsi proteksi yang tersedia (misalnya proteksi arus lebih terbalik/waktu pasti , proteksi jarak/diferensial) memerlukan transformator arus yang intinya dapat dikombinasikan dengan berbagai cara dengan arus nominal, jumlah arus lebih, daya keluaran, dan akurasi kelas yang berbeda.

Transformator tegangan juga disediakan untuk proteksi dengan kontrol arah atau untuk menentukan lokasi gangguan (proteksi jarak).

Perangkat proteksi gangguan tanah yang sensitif memerlukan transformator penyeimbang inti di sekitar ketiga konduktor untuk mengukur arus gangguan tanah kecil pada jaringan yang dikompensasi atau jaringan dengan titik netral yang terisolasi.

Panel distribusi listrik harus menyediakan ruang untuk memasang transformator instrumen serta ruang untuk relai proteksi dan kabelnya. Ini mungkin tampak jelas, tetapi penting untuk diingat bahwa komponen lain (penangkal surja, terminal kabel ganda, dll.) juga membutuhkan ruang di panel distribusi listrik.

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Pemasangan transformator instrumen di panel sakelar dan pada busbar.
Pemasangan transformator penyeimbang inti (biasanya transformator arus tipe kabel, atau “kumparan gangguan tanah”)
Pemasangan relai proteksi dan pengkabelan di kompartemen tegangan rendah

2.3 Waktu tersandung

Waktu pemutusan yang ditetapkan (ditentukan melalui persyaratan selektivitas sesuai dengan jumlah tingkat jaringan bawahan dan peralatannya) diatur oleh durasi hubung singkat nominal dari peralatan sakelar, transformator arus, dan rangkaian pentanahan. Standar mengizinkan berbagai nilai nominal untuk komponen-komponen tersebut.

Khusus untuk durasi hubung singkat > 1 detik , penting untuk memastikan bahwa semua komponen dirancang untuk menangani durasi hubung singkat aktual seminimal mungkin.

Untuk durasi hubung singkat yang sebenarnya, penundaan mekanis (waktu pembukaan) dari perangkat sakelar juga harus ditambahkan ke waktu pemutusan sistem proteksi.

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Durasi arus pendek terukur
- Sirkuit utama ( penyalur sakelar, pemutus arus, dan sakelar pembumian )
- Sirkuit pembumian
- Transformator arus
- Jumlah dan jenis pelepasan pada pemutus sirkuit.

2.4 Pengukuran dan penimbangan

Sistem pengukuran dan penaksiran umumnya memerlukan inti transformator tambahan yang terpisah dengan peringkat yang berbeda dari inti proteksi.

Kriteria konfigurasi yang ditetapkan untuk peralatan sakelar:

Ruang untuk memasang transformator serta perangkat pengukuran dan meter (lihat Bagian 2.2 Fungsi proteksi relai ).

KONTEN PREMIUM

Kumpulan artikel yang dikhususkan tentang “gardu induk” dari sistem pembangkitan, transmisi, instalasi gardu induk, pengujian dan pengoperasian, pemasangan, dan topik penting lainnya yang di tulis dari insiyur listrik berpengalaman dari beberapa negara yang dapat membantu anda mendapatkan wawasan baru dan mengasah keterampilan teknis Anda