Konstruksi Pemutus Sirkuit Minyak / Oil Circuit Breaker (OCB)
Oil Circuit Breaker sangat mudah dalam pembuatan konstruksinya. Ini terdiri dari kontak pembawa arus yang tertutup dalam tangki logam tanah yang kuat dan tahan cuaca dan tangki diisi dengan minyak transformator. Minyak berfungsi sebagai media pemadam busur api dan sebagai isolator antara bagian aktif dan bumi.
Di bagian atas minyak, diisi udara dalam tangki yang bertindak sebagai bantalan untuk mengontrol minyak yang dipindahkan pada pembentukan gas di sekitar busur dan juga untuk menyerap kejutan mekanis dari gerakan minyak ke atas. Tangki pemutus dibaut dengan aman untuk melakukan getaran yang disebabkan oleh pemutusan arus yang sangat tinggi. Pemutus sirkuit oli terdiri dari saluran keluar gas yang dipasang di penutup tangki untuk menghilangkan gas.
Prinsip Kerja OCB
Ketika kondisi gangguan terjadi, kontak pembawa arus dipisahkan di dalam minyak isolasi. Saat kontak terpisah, perbedaan tegangan tinggi antara kontak mengionisasi media di sekitarnya dan busur terjadi. Panas besar yang dihasilkan oleh busur menguapkan minyak di sekitar kontak. Minyak didekomposisi menjadi sebagian besar gas hidrogen termasuk sejumlah kecil metana, etilen, dan asetilen. Gas yang terurai membentuk gelembung gas yang mengelilingi kontak.
Gas hidrogen pecah menjadi bentuk atom melepaskan panas yang sangat besar yang meningkatkan suhu busur. Akibatnya, penguapan minyak meningkat. Volume gas yang dihasilkan 1000 kali lebih besar dari minyak yang terdekomposisi. Karena suhu tinggi, volume gelembung gas meningkat dengan cepat. Minyak di sekitarnya di dalam wadah tertutup memberi banyak tekanan pada gelembung gas. Karena kompresi, media terionisasi di sekitar kontak mulai mengalami de-ionisasi. Karena tekanan terus meningkat karena panas busur, medium dengan cepat terdeionisasi yang meningkatkan kekuatan dielektrik medium. Busur dipadamkan pada persimpangan nol arus berikutnya. Selain itu, efek pendinginan minyak dan gelembung gas juga membantu pendinginan busur
Keuntungan Minyak sebagai Pendingi Busur / Arc Quenching
- Oli memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi dan memberikan insulasi antara kontak setelah busur padam.
- Oli yang digunakan dalam pemutus sirkuit memberikan jarak yang kecil antara konduktor dan komponen pembumian.
- Gas hidrogen yang terbentuk di dalam tangki memiliki laju difusi tinggi dan sifat pendinginan yang baik.
Kekurangan Minyak sebagai Pendingin Busur / Arc Quenching
- Minyak yang digunakan dalam pemutus sirkuit minyak mudah terbakar dan karenanya, menyebabkan bahaya kebakaran.
- Ada risiko pembentukan campuran yang mudah meledak dengan udara.
- Karena dekomposisi minyak di busur, partikel karbon dihasilkan yang mencemari minyak dan karenanya kekuatan dielektrik minyak berkurang.
Pemeliharaan Oil Circuit Breaker
Setelah pemutus sirkuit terputus oleh arus hubung singkat, kadang-kadang kontaknya mungkin terbakar karena melengkung. Juga, oli dielektrik menjadi terkarbonisasi di area kontak, sehingga kehilangan kekuatan dielektriknya. Hal ini mengakibatkan berkurangnya kapasitas pemutusan pemutus. Oleh karena itu, perawatan pemutus sirkuit oli sangat penting untuk memeriksa dan mengganti oli dan kontak.
Tipe Oil Circuit Breaker
Pemutus sirkuit oli dibagi menjadi dua kategori:
a. Pemutus Sirkuit Minyak Massal / Bulk Oil Circuit Breaker
b. Pemutus Sirkuit Minyak Rendah / Low Oil Circuit Breaker
a. Pemutus Sirkuit Minyak Massal / Bulk Oil Circuit Breaker
Pemutus yang menggunakan minyak dalam jumlah besar untuk pemadaman busur disebut Bulk Oil Circuit Breaker. Jenis pemutus sirkuit seperti itu juga dikenal sebagai pemutus sirkuit tipe tangki (dead-tank) karena tangkinya ditahan di tanah potensial. Jumlah minyak yang dibutuhkan dalam pemutus sirkuit minyak curah tergantung pada tegangan sistem. Jika peringkat keluaran tegangan adalah 110 KV, maka itu membutuhkan 8 hingga 10 ribu kg minyak, dan jika peringkat keluarannya adalah 220 KV, maka pemutus membutuhkan 50 ribu Kg minyak.
Dalam Bulk Oil Circuit Breaker, minyak melakukan dua fungsi utama. Pertama, ia bertindak sebagai media pemadam busur dan kedua, ia mengisolasi bagian aktif pemutus dari bumi. Jumlah minyak yang dibutuhkan untuk pemadaman busur hanya sekitar sepersepuluh dari total dan sisanya digunakan untuk insulasi.
Minyak dalam jumlah besar ini dapat mengalami karbonisasi, sludging, dll., yang terjadi karena gangguan busur dan penyebab lain yang mengurangi sifat isolasi dan membutuhkan perawatan rutin.
Bulk Oil Circuit Breaker membutuhkan tangki besar yang meningkatkan biaya dan juga meningkatkan berat pemutus sirkuit. Karena kerugian berikut, Low Oil Circuit Breaker dikembangkan dengan menggunakan minyak minimum untuk pemadaman busur.
Bulk Oil Circuit Breaker (BOCB) dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis berikut:
a.1 Plain Break Oil Circuit Breaker
a.2 Arc Control Oil Circuit Breaker
a.1 Plain Break Oil Circuit Breaker
BOCB semacam ini adalah bentuk pemutus sirkuit oli yang paling sederhana dan tertua. Tidak ada sistem kontrol busur. Pengoperasiannya sangat sederhana. Kontak pembawa arus dipisahkan di dalam oli di mana panjang busur meningkat dengan pemisahan antara kontak. Busur padam pada persimpangan arus nol pertama.
Konstruksinya cukup sederhana. Ini memiliki tangki yang terbuat dari logam kuat yang berisi minyak transformator isolasi. Kontak pembawa arus terendam dalam minyak. Tubuh tangki dibumikan. Minyak bertindak sebagai media pendinginan busur dan sebagai isolator antara kontak langsung dan badan yang dibumikan. Tangki tidak terisi penuh dengan minyak tetapi beberapa ruang tersisa untuk udara yang bertindak sebagai bantalan untuk minyak yang dipindahkan selama penguapan minyak. Hal ini akan menyerap tekanan yang dilepaskan dari gas. Tangki juga termasuk ventilasi untuk outlet gas.
Di bawah kondisi gangguan, kontak bergerak bergerak ke bawah untuk memisahkan dari kontak tetap. Selama pemisahan kontak, celah pemisahan membesar. karena perbedaan tegangan tinggi, minyak mulai terionisasi dan busur terjadi di antara kontak.
Panas busur menguapkan minyak di antara kontak dan mengubahnya menjadi sebagian besar gas hidrogen. Gas membentuk gelembung di sekitar kontak yang volumenya meningkat sangat cepat. Gelembung gas menggantikan minyak yang diserap oleh bantalan udara. Minyak di sekitarnya memampatkan gelembung gas yang mendeionisasi medium. Kekuatan dielektrik medium antara kontak meningkat. Pemisahan kontak juga meningkatkan panjang busur yang meningkatkan kekuatan dielektrik medium. Busur dipadamkan pada persimpangan nol arus berikutnya.
Kerugian utama dari Plain Break Oil Circuit Breaker adalah tidak memiliki kontrol busur dan bergantung pada pemisahan kontak yang meningkatkan panjang busur. Hal ini tidak konsisten dan membutuhkan waktu lengkung yang lebih lama. Busur dipadamkan ketika kontak sepenuhnya terpisah. Karena keterbatasan ini, pemutus sirkuit oli biasa digunakan untuk sistem 11kV tegangan rendah.
a.2 Arc Control Oil Circuit Breaker
BOCB tersebut mencakup sistem khusus yang dirancang untuk mengontrol busur untuk memadamkannya secara efisien. Desain ini memungkinkan CB untuk memadamkan busur meskipun celah kontaknya kecil. Tidak seperti OCB biasa, CB ini dapat digunakan di sirkuit tegangan tinggi.
Kontrol busur Pemutus sirkuit oli dapat diklasifikasikan ke dalam dua jenis berikut.
a.2.1 Self-Blast Oil Circuit Breaker
a.2.2 Forced Blast Oil Circuit Breaker
a.2.1 Self-Blast Oil Circuit Breaker
Pada Self-Blast OCB, kontak dikelilingi oleh ruang yang disebut ruang tekanan atau pot ledakan. Ruang ini terbuat dari bahan isolasi. Gas yang dihasilkan oleh busur terakumulasi di dalam ruang tekanan. Ruang ini memiliki volume kecil sehingga memiliki tekanan tinggi. Besarnya tekanan yang diberikan berbanding lurus dengan arus busur. Ini mengurangi kesenjangan kontak yang diperlukan untuk pemadaman busur yang sukses, serta mengurangi waktu lengkung.
Pot ledakan Self-Blast OCB dapat dirancang dalam desain berikut yang masing-masing memberikan manfaatnya sendiri.
a.2.1.1 Plain Explosion Pot
a.2.1.2 Cross Jet Explosion Pot
a.2.1.3 Self-Compensated Explosion Pot
a.2.1.1 Plain Explosion Pot
Jenis Pot ledakan seperti ini sangat sederhana. Ini adalah pot berbentuk silinder yang terbuat dari bahan isolasi termasuk kontak tetap dan bergerak. Kontak yang bergerak melewati lubang sempit yang disebut tenggorokan.
Ketika dalam kondisi gangguan, kontak terpisah dan busur terpukul. Busur menguapkan minyak, menghasilkan gas dengan tekanan tinggi. Tekanan tinggi memampatkan minyak untuk mendeionisasi medium dan memadamkan busur pada zero-crossing. Saat kontak yang bergerak meninggalkan pot, minyak dan gas dingin mengalir melalui tenggorokan yang juga membantu memadamkan busur.
Plain explosion pot tidak dapat digunakan untuk arus yang sangat rendah atau sangat tinggi. karena tekanan berbanding lurus dengan arus busur, arus rendah menghasilkan tekanan yang sangat rendah yang mungkin tidak cukup untuk memadamkan busur dalam waktu sehingga meningkatkan waktu busur. di sisi lain, arus busur yang sangat tinggi dapat menghasilkan tekanan yang sangat tinggi yang dapat meledakkan pot. Oleh karena itu, pot ledakan seperti itu digunakan untuk arus sedang.
a.2.1.2 Cross Jet Explosion Pot
Jenis pot ledakan ini adalah bentuk modifikasi dari plain explosion pot. Ini termasuk saluran di satu sisi pot yang juga bertindak sebagai pembagi busur. Pembagi busur membagi busur meningkatkan panjangnya yang membantu dalam pendinginan busur. Saluran samping digunakan untuk memungkinkan jalur oli dingin masuk ke ruang dan mendinginkan busur. (lihat Fig 19.5)
Ketika mengalami kegagalan, kontak mulai terpisah dan busur terjadi di bagian atas pot. Panas busur menguapkan minyak yang menghasilkan tekanan yang memberikan gaya pada minyak melalui saluran tersebut. Ketika kontak yang bergerak bergerak lebih jauh ke bawah, itu membuka blokir pembagi busur saluran. Ini membagi busur meningkatkan panjangnya yang membantu dalam pendinginan busur di zero-crossing.
Cross Jet Explosion Pot digunakan untuk arus yang sangat tinggi dengan waktu lengkung yang sangat rendah. Alat ini tidak cocok untuk arus rendah karena arus rendah tidak dapat menghasilkan tekanan yang cukup untuk memadamkan busur dengan cepat.
a.2.1.3 Self-Compensated Explosion Pot
Explosion pot jenis ini terbuat dari kombinasi plain dan cross jet explosion pot. Alat memiliki dua ruang; ruang atas adalah cross-jet explosion pot sedangkan ruang bawah adalah plain explosion pot. (lihat Fig 19.6)
Jika arus gangguan sangat tinggi, tekanan yang dihasilkan akan tinggi. Segera setelah kontak yang bergerak membuka blokir saluran pemecah busur, oli mengalir keluar dan busur terbelah dan padam.
Jika arus gangguan rendah, tekanan meningkat perlahan. Saat kontak yang bergerak membutuhkan waktu untuk melewati tenggorokan, tekanan menumpuk di dalam ruangan. Ada sedikit kebocoran melalui saluran arc splitter. Busur berhasil padam di ruang bawah ketika kontak bergerak sepenuhnya melewati tenggorokan.
a.2.2 Forced Blast Oil Circuit Breaker
Pada force blast oil circuit breaker, tekanan yang diperlukan yang dihasilkan untuk pendinginan busur tidak bergantung pada sarana internal (arus busur) tetapi dihasilkan oleh sarana eksternal. Piston mekanis yang digabungkan dengan gerakan kontak yang bergerak menekan oli untuk meningkatkan tekanannya. itu dengan aman memadamkan busur terlepas dari arus busur.
Oleh karena itu, OCB force-blast tidak memiliki batasan seperti OCB self-blast karena tidak bergantung pada arus busur. Sehingga alat ini mampu memadamkan arus busur rendah, sedang dan tinggi.
Berdasarkan pemutusan kontak pembawa arus, Bulk Oil Circuit Breaker (BOCB) dibagi menjadi dua jenis:
a. Single Break Bulk Oil Circuit Breaker
b. Double Break Bulk Oil Circuit Breaker
a. Single Break Bulk Oil Circuit Breaker
Seperti namanya, BOCB ini hanya memiliki satu pemutusan antara kontak pembawa arus. Hanya ada satu kontak tetap dan satu kontak bergerak.. OCB kontrol busur memiliki desain OCB putus tunggal. Pada kondisi gangguan, pemutus tersebut menghasilkan busur tunggal. Karena kontrol busur OCB bergantung pada tekanan yang dihasilkan oleh panas busur, satu busur menghasilkan lebih banyak panas dan tekanan tinggi untuk mendeionisasi medium.
b. Double Break Bulk Oil Circuit Breaker
Double Break Bulk Oil Circuit Breaker memiliki dua pemutusan di antara kontak pembawa arusnya saat dibuka. Ada dua kontak tetap dan satu kontak bergerak. Ketika terpisah, dua busur di kedua ujung kontak dihasilkan. Ini memperpanjang busur tetapi mengurangi panas yang dihasilkan oleh busur di satu tempat. OCB Plain-Break memiliki desain double-break karena memadamkan busur dengan memperpanjang busur dan menawarkan desain double-break dengan memecah busur menjadi dua.
Keuntungan Bulk Oil Circuit Breaker (BOCB)
- Minyak yang digunakan untuk pendinginan busur memiliki kekuatan dielektrik yang sangat tinggi
- Minyak mengisolasi kontak langsung dari bagian yang dibumikan
- Minyak menghasilkan gas hidrogen dengan panas dari busur yang bermanfaat untuk pendinginan busur.
- Tekanan minyak memampatkan gas untuk mendeionisasi medium.
- Gas juga membantu mendinginkan media.
Kekurangan Bulk Oil Circuit Breaker (BOCB)
- Minyak mudah terbakar dan menyebabkan bahaya kebakaran.
- Kontak bisa rusak akibat busur.
- Karbonisasi oli dari kontak mengurangi kekuatan dielektriknya.
- Kontak dan oli harus diperiksa dan dirawat secara teratur.
- Penggunaan minyak dalam jumlah besar meningkatkan biayanya
- Tangki besar berisi minyak yang berat dan membutuhkan ruang yang besar.
Comments
Post a Comment