Analisis Kesalahan dan Penanggulangan Switchgear

Apa itu Switchgear?

Switchgear adalah rakitan yang terdiri dari satu atau lebih-perangkat pengalih tegangan rendah dan peralatan kontrol, pengukuran, sinyal, proteksi, regulasi, dan peralatan lainnya yang terkait. Semua sambungan listrik dan mekanis internal diselesaikan oleh pabrikan, dan dirakit sepenuhnya dengan komponen struktural menjadi satu unit terintegrasi.

Fungsi Utama Switchgear

Selama proses pembangkitan tenaga listrik, transmisi, distribusi dan konversi energi dalam sistem tenaga listrik, switchgear digunakan untuk peralihan, pengendalian dan perlindungan peralatan listrik.

Komponen Internal Switchgear

Switchgear terutama terdiri dari pemutus sirkuit, pemisah, sakelar beban, mekanisme operasi, transformator instrumen, dan berbagai perangkat pelindung.

Switchgear 12~40.5kV adalah peralatan gardu induk utama yang paling banyak digunakan dalam sistem jaringan listrik. Dalam beberapa tahun terakhir, seringnya kecelakaan yang melibatkan switchgear telah menyebabkan kerugian ekonomi, korban jiwa, dan dampak sosial merugikan lainnya.

Bahaya kecelakaan dan cacat bawaannya terutama terkonsentrasi pada aspek-aspek seperti konfigurasi kabel, kemampuan pelepasan busur internal, isolasi internal, panas berlebih, dan interlocking anti-kesalahan. Dengan merumuskan tindakan penanggulangan yang ditargetkan, jumlah kecelakaan di unit switchgear dan ring utama telah berkurang secara signifikan, dan keandalan pengoperasian jaringan listrik terus ditingkatkan.

 

1. Bahaya Tersembunyi dalam Konfigurasi Pengkabelan

1.1 Jenis Bahaya Tersembunyi

1.1.1 Sambungan Langsung Surge Arrester ke Busbar di Kabinet TV

Sesuai dengan persyaratan spesifikasi desain khusus, penahan lonjakan arus di lemari TV harus dihubungkan ke busbar melalui truk tangan isolasi. Namun, karena tata letak kompartemen dan konfigurasi kabel yang beragam di lemari TV, penahan lonjakan arus di beberapa lemari TV tidak dihubungkan ke busbar melalui truk tangan isolasi. Saat melakukan perawatan pada TV, truk tangan isolasi ditarik, namun penahan lonjakan arus tetap aktif, sehingga menimbulkan risiko sengatan listrik bagi personel yang memasuki kompartemen untuk bekerja. Konfigurasi kabel utama arester surja di lemari TV ditunjukkan pada gambar berikut:

 

⑴.Metode Pengkabelan 1: Penahan lonjakan arus dan TV di kabinet TV dipasang di kompartemen belakang, sekring dipasang di troli, penahan lonjakan arus dihubungkan langsung ke busbar, dan TV dihubungkan ke busbar melalui troli isolasi.
⑵.Metode Pengkabelan 2: Penahan lonjakan arus di kabinet TV dipasang di kompartemen busbar, terhubung langsung ke busbar, dan TV serta sekring dipasang di troli.
⑶.Metode Pengkabelan 3: Penahan lonjakan arus di kabinet TV dipasang secara terpisah di kompartemen belakang atau kompartemen depan bawah, dihubungkan langsung ke busbar, dan TV serta sekring dipasang di troli.
⑷.Metode Pengkabelan 4: TV dan sekring dipasang di kompartemen kabinet tetap seri XGN, dan penahan lonjakan arus dipasang secara terpisah di kompartemen lain, terhubung langsung ke busbar.
⑸.Metode Pengkabelan 5: Penahan lonjakan arus, TV, dan sekring semuanya dipasang di kompartemen belakang, penahan lonjakan arus dihubungkan langsung ke busbar, dan TV dihubungkan ke busbar melalui troli isolasi.
⑹.Metode Pengkabelan 6: Penahan lonjakan arus, sekring, dan TV dipasang pada troli yang sama, dan penahan lonjakan arus dihubungkan setelah sekring. Metode pengkabelan ini salah. Setelah sekring putus selama pengoperasian, peralatan akan kehilangan perlindungan penahan lonjakan arus.

 

1.1.2 Kompartemen bawah dan kompartemen belakang switchgear tidak sepenuhnya terisolasi

Beberapa switchgear seri KYN, termasuk switchgear saluran masuk trafo utama, switchgear kopling busbar, switchgear pengumpan, dll., belum mencapai isolasi lengkap antara kompartemen bawah dan kompartemen belakang. Staf yang memasuki kompartemen bawah mungkin secara tidak sengaja menyentuh bagian aktif seperti busbar atau kepala kabel, sehingga mengakibatkan sengatan listrik. Bahaya tersembunyi dari isolasi yang tidak lengkap antara kompartemen bawah dan kompartemen belakang switchgear ditunjukkan pada gambar.

1.2 Penanggulangan

Lakukan rekonstruksi pengkabelan primer pada switchgear yang mempunyai potensi bahaya pada konfigurasi pengkabelan. Diagram skema rekonstruksi pengkabelan switchgear ditunjukkan pada gambar:

1.2.1 Rencana Retrofit Teknis Metode Pengkabelan Surge Arrester pada Kabinet TV

⑴.Untuk Metode Pengkabelan 1: Lepaskan penahan lonjakan arus di dalam kompartemen, jaga agar metode pengkabelan TV tidak berubah, tutup lubang penetrasi dinding asli di kompartemen busbar, letakkan penahan lonjakan arus pada troli dan pasang kembali ke dalam troli penahan lonjakan sekring, dan sambungkan penahan lonjakan arus secara paralel dengan sekring dan sirkuit TV.
⑵.Untuk Metode Pengkabelan 2: Lepaskan penahan lonjakan arus di kompartemen busbar, pindahkan penahan lonjakan arus ke troli dan pasang kembali ke dalam troli yang digunakan bersama oleh sekring dan penahan lonjakan arus, tambahkan pelat pemasangan kotak kontak bawah, penyekat kotak kontak dan mekanisme pintu aktif, pasang TV di kompartemen belakang, dan sambungkan ke kontak bawah troli isolasi melalui kabel timah. Rencana ini dapat diterapkan pada troli asli, atau mempertimbangkan untuk mengganti dengan troli baru.
⑶.Untuk Metode Pengkabelan 3: Lepaskan penahan lonjakan arus di kompartemen aslinya, pindahkan penahan lonjakan arus ke troli dan pasang kembali ke dalam troli yang digunakan bersama oleh sekring dan penahan lonjakan arus, tutup lubang penetrasi dinding asli di kompartemen busbar, tambahkan pelat pemasangan kotak kontak bawah, penyekat kotak kontak dan mekanisme pintu aktif untuk troli, pasang TV di kompartemen belakang, dan sambungkan ke kontak bawah melalui kabel timah. Rencana ini dapat diterapkan pada troli asli, atau mempertimbangkan untuk mengganti dengan troli baru.
⑷.Untuk Metode Pengkabelan 4: Lepaskan penahan lonjakan arus di dalam kompartemen lain, pindahkan penahan lonjakan arus ke kompartemen sekring dan TV, sambungkan setelah sakelar isolasi putus, dan sambungkan secara paralel dengan sekring dan sirkuit TV.
⑸.Untuk Metode Pengkabelan 5: Jaga agar posisi pemasangan penahan lonjakan arus dan TV tidak berubah, sambungkan kabel penahan lonjakan arus asli langsung ke kontak bawah troli isolasi, dan tutup lubang penetrasi dinding asli di kompartemen busbar.
⑹.Untuk Metode Pengkabelan 6: Pengaturan pengkabelan ini salah. Setelah sekring putus selama pengoperasian, peralatan akan kehilangan perlindungan penahan lonjakan arus. Lepaskan penahan lonjakan arus dan sekring dari troli asli, ubah posisi kabel untuk menyambungkan penahan lonjakan arus di bagian hulu sekring, dan sambungkan secara paralel dengan sekring dan sirkuit TV.

1.2.2 Tindakan Pencegahan terhadap Isolasi yang Tidak Lengkap Antara Kabinet Bawah dan Belakang Switchgear

Karena struktur produk switchgear tersebut telah diselesaikan, pemasangan pelat partisi selama rekonstruksi akan mengubah struktur internal dan distribusi spasialnya, sehingga tidak mungkin untuk menjamin kinerja proteksi internal. Oleh karena itu, sebelum memasuki kabinet untuk pengoperasian, harus dipastikan bahwa sisi 10kV dari trafo utama dan pemutus arus trafo utama telah dialihkan ke status pemeliharaan sebelum pekerjaan dapat dilakukan.

2. Masalah Isolasi Internal

2.1 Jenis Bahaya Tersembunyi

Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan berkurangnya ukuran switchgear, semakin banyak cacat dan kegagalan yang terkait dengan kinerja insulasi internal yang terjadi. Manifestasi utamanya adalah:

● Jarak rambat dan jarak bebas udara tidak memadai. Khususnya pada switchgear tarik-keluar, banyak produsen telah sangat mengurangi jarak-ke-fasa dan fase-ke-bumi dari pemutus sirkuit dan sumbat isolasi yang dipasang di kabinet untuk memperpendek ukuran kabinet, tanpa mengambil langkah efektif untuk memastikan kekuatan insulasi.

● Teknologi perakitan yang buruk. Meskipun masing-masing komponen di dalam switchgear dapat lulus uji ketahanan tegangan, switchgear yang dirakit tidak dapat lulus secara keseluruhan karena kualitas perakitan yang buruk.

● Kapasitas kontak tidak mencukupi atau kontak buruk. Hal ini menyebabkan kenaikan suhu lokal dan penurunan kinerja insulasi, sehingga menyebabkan flashover fase-ke-tanah atau-ke-fasa.

● Kondensasi. Pemanas-yang terpasang rentan terhadap kerusakan dan kegagalan, yang mengakibatkan kondensasi di dalam switchgear dan mengurangi kinerja insulasi.

● Performa insulasi komponen tambahan yang buruk. Beberapa produsen menggunakan aksesori dengan tingkat insulasi rendah untuk mengurangi biaya, sehingga menurunkan kinerja insulasi switchgear secara keseluruhan.

2.2 Penanggulangan

Jangan membabi buta mengejar miniaturisasi switchgear. Pilih switchgear yang sesuai berdasarkan kondisi teknik, tata letak gardu induk, pengoperasian, pemeliharaan, dan perombakan peralatan.

● Untuk peralatan yang menggunakan udara atau udara/bahan insulasi sebagai media insulasi, pertimbangkan ketebalan bahan insulasi, kekuatan medan desain, dan umurnya. Mewajibkan produsen untuk melakukan uji kondensasi sesuai dengan standar.

● Untuk bushing-dinding, katup mekanis, tikungan busbar, dan bagian lain pada switchgear dan unit utama ring yang jarak isolasi udara bersihnya kurang dari125mm (12kV)Dan300mm (40,5kV), aplikasikan selubung insulasi pada konduktor.

● Untuk area dengan kekuatan medan listrik terkonsentrasi seperti bushing masuk/keluar, katup mekanis, dan tikungan busbar, lakukan tindakan seperti chamfering dan pemolesan untuk mencegah distorsi medan listrik.

SemprotLapisan isolasi RTVpada pendukung isolasi seperti isolator busbar yang tidak dapat memenuhi persyaratan anti-polusi, untuk meningkatkan kondisi pengoperasian peralatan lama.

3. Penguncian Anti-misoperasi yang Tidak Lengkap

3.1 Jenis Bahaya Tersembunyi

Kebanyakan switchgear dilengkapi dengan perangkat pengunci anti-misoperasi, namun kelengkapan dan keberlakuannya tidak memenuhi persyaratan.

Pintu kabinet belakang atas pada beberapa switchgear berlapis baja dapat dibuka tanpa-penguncian kesalahan pengoperasian atau penyekat isolasi ganda. Bagian aktif dapat langsung disentuh setelah dibuka, dan sekrup soket segi enam biasa digunakan, sehingga menimbulkan risiko sengatan listrik karena masuknya orang yang tidak berwenang.

Beberapa switchgear (trafo utama, bus tie, TV, trafo stasiun, dll.) tanpa sakelar pembumian memiliki pintu kabinet bawah belakang yang tidak bertautan secara mekanis dengan sakelar pembumian. Pintu dapat dibuka langsung dengan melepas sekrup, dan penutupan transmisi daya dapat dilakukan dengan pintu terbuka, sehingga menimbulkan risiko sengatan listrik.

Bagian atas dan bawah pintu kabinet belakang beberapa switchgear (misalnya, KYN28) tidak dapat dikunci secara terpisah. Bila sakelar pembumian keluar ditutup, pintu kabinet belakang bawah dan atas dapat terbuka, sehingga menyebabkan bahaya sengatan listrik.

Setelah truk tarik-keluar ditarik, penyekat isolasi insulasi dapat dengan mudah didorong ke atas tanpa penguncian anti-misoperasi, sehingga mengekspos bagian aktif dan menyebabkan risiko sengatan listrik.

3.2 Penanggulangan

Pasang gembok mekanis dan kunci program anti-misoperasi komputer mikro pada-switchgear tegangan tinggi yang pintu kabinet belakangnya dapat dibuka untuk mengakses komponen aktif secara langsung.

Tambahkan interlock antara sakelar pembumian dan pintu kabinet belakang, serta perangkat tampilan langsung untuk mengunci pengoperasian sakelar pembumian pada GG1A, XGN, dan switchgear lainnya.

Periksa secara rutin keandalan-perangkat anti-salah pengoperasian. Periksa interlock mekanis antara truk penarik-keluar dan sakelar pembumian, pemisah, dan sakelar pembumian selama pemadaman listrik.

4. Kapasitas Pelepasan Busur Internal Tidak Memadai

4.1 Jenis Bahaya Tersembunyi

Gangguan busur internal dapat terjadi pada switchgear tertutup logam-karena cacat bawaan, kerusakan insulasi pada kondisi pengoperasian yang parah, atau kesalahan pengoperasian. Busur yang dihasilkan oleh hubung singkat memiliki suhu tinggi dan energi besar. Didorong oleh gaya elektrodinamik dan termal, busur bergerak cepat di dalam kabinet dan memperluas cakupan kesalahan. Bahan isolasi menjadi gas, logam meleleh, dan suhu serta tekanan internal meningkat tajam. Tanpa saluran pelepas tekanan yang memenuhi syarat, tekanan besar dapat merusak atau merusak partisi, pintu, engsel, dan jendela pengamatan. Gas-bersuhu tinggi yang dikeluarkan dari kabinet dapat menyebabkan luka bakar parah atau bahkan cedera fatal pada personel pengoperasian dan pemeliharaan di sekitar.Peralatan-layanan yang ada saat ini memiliki masalah seperti tidak ada saluran pelepas tekanan, tata letak yang tidak masuk akal, kapasitas pelepasan busur internal yang belum teruji, dan penilaian pengujian yang lemah.

4.2 Penanggulangan

Pilihan: Kinerja busur gangguan internal adalahkelas IAC, durasi yang diijinkan Lebih besar dari atau sama dengan0.5s, uji arus sama dengan nilai-arus tahan waktu singkat. Untuk produk dengan arus pemutusan hubung singkat terukur di atas 31,5kA, uji busur gangguan internal dapat dilakukan pada 31,5kA.

Rekonstruksi: Memasang atau memodifikasi saluran pelepas tekanan, dan memverifikasi kinerja busur internal sesuai dengan standar pengujian tipe.

Perlindungan: Secara tepat mengurangi margin waktu koordinasi proteksi pada bagian transformator utama untuk mempersingkat durasi kerusakan busur.

5. Cacat Pemanasan

5.1 Jenis Bahaya Tersembunyi

Kontak yang buruk pada sambungan sirkuit meningkatkan resistansi kontak dan menyebabkan pemanasan yang serius (misalnya, kontak yang buruk pada kontak isolasi).

Desain ventilasi yang tidak masuk akal pada lemari lapis baja logam mengakibatkan konveksi udara dan pembuangan panas yang buruk, sehingga sering menyebabkan pemanasan internal.

Loop tertutup elektromagnetik yang dibentuk oleh struktur pemasangan dinding-melalui bushing, transformator arus, dll., menghasilkan arus eddy dan menyebabkan pemanasan parah pada sekat isolasi.

Komponen tipe-kering (CT tipe-cor, VT, trafo tipe-kering) di beberapa switchgear tertutup menggunakan pengukur kawat lilitan yang tidak memadai dan teknologi pengecoran yang buruk, sehingga rentan terhadap panas berlebih dan kerusakan.

5.2 Penanggulangan

Tingkatkan pembuangan panas dengan memasang kipas suplai dan pembuangan.

Periksa tekanan kontak pada kontak tetap dan bergerak selama listrik padam, ganti bagian yang aus dan pegas kontak yang lelah jika perlu.

Memperkuat penelitian tentang teknologi pengukuran suhu internal, dan menerapkan teknologi baru sepertipemantauan suhu nirkabeluntuk memecahkan kesulitan pengukuran suhu.