Switchgear tegangan- tinggi dan-rendah merupakan switchgear yang banyak digunakan dan didistribusikan dalam sistem tenaga listrik. Meskipun ada peningkatan yang signifikan dalam kemampuan teknis dan kinerja keselamatan, potensi kecelakaan masih ada selama operasi lapangan karena berbagai faktor. Menurut statistik lapangan, kecelakaan switchgear 6-10kV menyumbang lebih dari 50% dari semua kecelakaan yang melibatkan switchgear di semua tingkat tegangan, sehingga menimbulkan ancaman serius terhadap keselamatan pengoperasian jaringan listrik. Oleh karena itu, pengoperasian switchgear yang aman dan andal merupakan aspek penting dari pengoperasian sistem tenaga listrik yang aman. Faktor utama yang mempengaruhi pengoperasian switchgear yang aman dan andal meliputi isolasi, sifat mekanik, dan daya dukung arus, yang dibahas di bawah ini.
Isolasi
Ada banyak faktor yang menyebabkan kecelakaan isolasi pada switchgear. Selain cacat pada struktur insulasi dan kualitas bahan insulasi switchgear itu sendiri, banyak juga alasan lain seperti kondisi lingkungan pengoperasian switchgear (seperti suhu, kelembapan dan kotoran), struktur sistem distribusi, dll.
1.Bahan insulasinya buruk. Insulasi eksternal pada switchgear berinsulasi udara-menggunakan atmosfer sebagai insulasi utama, dan bagian insulasi pendukung menggunakan bahan porselen dan bahan organik (seperti resin epoksi, dll.). Jika bahan insulasi berkualitas buruk, mudah menyerap kelembapan dan sifat dielektrik akan menurun pada lingkungan lembab dan kondensasi. Dalam uji kondensasi, partisi insulasi akan mengeluarkan aliran sikat yang kuat, menyebabkan pembakaran lokal pada tepi dan akhirnya menyebabkan flashover. Insulasi resin epoksi memiliki hidrofobisitas yang buruk dan tidak tahan api. Ini adalah media kutub. Jika lembab dan permukaan kotor maka konduktivitas permukaan akan meningkat secara signifikan. Ketika kuat medan listrik mencapai nilai tertentu maka akan terjadi pelepasan lokal. Karena insulasi resin epoksi memiliki sifat kelistrikan yang buruk pada frekuensi tinggi, pelepasan lokal akan mempercepat kerusakan insulasi di lokasi tersebut hingga terjadi flashover permukaan yang menyebabkan kecelakaan. Partisi insulasi resin epoksi di kabinet sakelar dihubungkan dan dirakit menggunakan sekrup logam, yang menghasilkan potensi mengambang dalam jumlah besar dan mudah menyebabkan pelepasan dendritik.
2.Struktur insulasi tidak masuk akal. Jika jarak insulasi udara antara konduktor dan konduktor ke tanah kecil, maka tingkat insulasi impuls tidak akan memenuhi standar. Ketika terdapat elektroda tajam pada permukaan konduktor, maka tingkat insulasi impuls akan menurun. Kedua, dalam kabinet sakelar tipe troli-, jika ukuran insulasi gabungan dari badan bermuatan, celah udara, partisi insulasi rakitan, dan badan pembumian yang digunakan untuk mengurangi ukuran peralatan tidak masuk akal, seperti jika celah udara terlalu kecil, tingkat insulasi akan menurun di lingkungan yang keras dan tidak dapat memenuhi kondisi lingkungan dengan kelembapan tinggi dan polusi parah di lokasi.
3.Jarak rambatnya terlalu kecil. Untuk komponen dengan jarak rambat permukaan yang kecil, tegangan flashover frekuensi daya dan tegangan flashover impuls akan turun secara signifikan pada kondisi kondensasi dan lingkungan yang kotor, dan tidak akan memenuhi persyaratan tegangan ketahanan yang ditentukan. Jika jarak rambat permukaan isolator pendukung yang digunakan pada sakelar dan busbar kecil, tegangan pelepasan relatif rendah dalam kondisi kontaminasi dan kondensasi, yang memudahkan terjadinya flashover rambat insulasi eksternal dan pelepasan sebagian, yang menyebabkan gangguan listrik dan kecelakaan hubung singkat.
4.Lingkungan pengoperasian sangat keras. Switchgear terkena pengaruh tegangan operasi, tegangan lebih internal, dan tegangan lebih atmosferik selama pengoperasian. Jika kualitas komponen buruk, ketika parameter tertentu dari jaringan listrik berubah, kondisi pengoperasian akan memburuk. Jika terdapat polutan dan kelembapan yang konstan, flashover polusi mudah terjadi. Kontaminasi tidak hanya mempengaruhi karakteristik frekuensi daya isolasi eksternal, tetapi juga mempengaruhi tegangan pelepasan impuls. Dalam kondisi kontaminasi, tegangan ketahanan impuls dari isolasi eksternal akan sangat berkurang. Tes yang relevan menunjukkan bahwa secara umum dapat menurun sebesar 30% hingga 40%. Oleh karena itu, kekuatan insulasi switchgear dalam ruangan harus memiliki margin yang cukup. Kelembapan dan kondensasi juga merupakan faktor yang tidak bisa diabaikan. Ketika lingkungan luar sangat berubah atau perbedaan suhu antara siang dan malam terlalu besar, cuaca lembab akan mempengaruhi kinerja insulasi peralatan, mengakibatkan peningkatan arus bocor, yang akan berkembang dari pelepasan sebagian menjadi rambat dan akhirnya berkembang menjadi kecelakaan flashover.
5.Debit sebagian. Pelepasan sebagian mengacu pada pelepasan atau kerusakan pada area lokal media isolasi yang disebabkan oleh distribusi medan listrik yang tidak merata dan medan listrik lokal yang berlebihan pada struktur insulasi. Hal ini dapat terjadi pada pori-pori insulasi padat, gelembung insulasi cair, atau di antara lapisan insulasi dengan sifat dielektrik berbeda. Jika kuat medan listrik lebih tinggi dari nilai spesifik dielektrik, hal ini juga dapat terjadi pada isolasi cair atau padat. Debit lokal berangsur-angsur berkembang dan akan terus menerus mengikis media isolasi disekitarnya, dan pada akhirnya dapat menyebabkan kegagalan seluruh sistem isolasi. Oleh karena itu, pelepasan lokal merupakan penyebab utama kerusakan isolasi. Ini juga merupakan tanda dan manifestasi penting dari kerusakan isolasi. Hal ini terkait erat dengan proses kerusakan dan kerusakan bahan isolasi dan secara efektif dapat mencerminkan kegagalan isolasi internal peralatan listrik.
Debit parsial umumnya dibagi menjadi debit internal, debit permukaan, dan corona. Pelepasan sebagian tidak akan langsung menyebabkan kegagalan-komponen sistem bertegangan tinggi. Misalnya, pelepasan muatan antara inti konduktor bagian dalam dan pelindung kabel dapat berlangsung lama, bahkan beberapa tahun, sebelum dielektrik padat tersebut rusak. Pelepasan sebagian akan menyebabkan pelepasan dendritik pada dielektrik padat. Karena efek kerusakan pelepasan dendritik pada kabel, tegangan ketahanan dielektrik akan berkurang. Jika bekerja di bawah medan listrik yang kuat dalam waktu lama, tegangan ketahanan isolasi akan semakin rendah hingga rusak. Lubang pada bahan dielektrik, kontaminasi logam pada bahan dielektrik, dan tonjolan antarmuka bahan dielektrik semikonduktor semuanya dapat menyebabkan pelepasan dendritik.
Kegagalan Mekanis
Kegagalan mekanis terutama terjadi pada mekanisme pengoperasian, yang bermanifestasi sebagai pemutus sirkuit yang menolak untuk membuka atau menutup. Kegagalan dalam membuka menyebabkan sebagian besar kegagalan switchgear. Penyebab utama kegagalan pemutus sirkuit adalah:
1. Mekanisme pengoperasian yang macet, terutama karena kualitas produksi yang buruk, diikuti oleh pemasangan dan commissioning yang tidak tepat. Penyesuaian yang tidak tepat pada mekanisme pengoperasian empat-tautan, atau pemusatan-mati-yang berlebihan pada poros perantara pelat penghubung, juga dapat menyebabkan kegagalan pemutus sirkuit.
2. Deformasi, perpindahan, atau kerusakan komponen. Deformasi atau perpindahan komponen dapat mengindikasikan masalah desain atau material. Selain itu, kegagalan menyetel ulang mekanisme trip setelah sakelar dibuka, kegagalan menyetel ulang braket setelah digerakkan, inti elektromagnet pembuka yang macet, atau getaran yang menyebabkan inti pembuka memantul pada saat pembukaan, semuanya dapat menyebabkan kegagalan pemutus sirkuit.
3. Inti pembuka macet, sakelar bantu rusak. Kualitas buruk dan kontak yang buruk pada sakelar bantu dapat menyebabkan kegagalan pemutus sirkuit. Penyebab mekanis kegagalan penutupan pemutus sirkuit serupa dengan penyebab kegagalan pembukaan. Alasan kelistrikan terutama adalah kegagalan kontaktor penutup mekanisme operasi elektromagnetik, kegagalan kabel sekunder, dan tegangan catu daya rendah.
Membawa Saat Ini
Sirkuit konduktif (rangkaian pembawa arus-) juga merupakan lokasi kesalahan umum dalam switchgear. Sirkuit konduktif pada switchgear tetap terutama terdiri dari sambungan tetap antar komponen. Keandalan sambungan ini ditentukan oleh kondisi pada saat penyambungan primer dan sebagian besar tidak terpengaruh oleh pengoperasian, mempertahankan kondisi pengoperasian awal. Namun, sirkuit konduktif pada switchgear tipe lepasan dan laci-tidak hanya dipengaruhi oleh keandalan titik koneksi antar komponen, namun juga sangat bergantung pada kondisi kontak dari kontak isolasi utama selama pengoperasian.
Permukaan busbar yang tidak mulus atau tidak rata, permukaan berminyak atau teroksidasi, area putaran yang tidak memadai, tekanan kontak yang tidak memadai, atau kegagalan dalam perawatan dengan pasta konduktif khusus, semuanya dapat meningkatkan resistensi kontak pada titik sambungan busbar, sehingga menyebabkan pemanasan. Permukaan kontak atau tekanan kontak yang tidak mencukupi antara kabel dan komponen sakelar, atau bahkan tidak adanya transisi tembaga-aluminium antara busbar aluminium dan kabel keluar, semuanya dapat menyebabkan pemanasan pada sambungan kabel.
Kelelahan atau karat dan penuaan pada pegas kompresi jari kontak isolasi utama dapat mengurangi fungsinya, menyebabkan tekanan kontak dan kontak antar jari tidak mencukupi. Hal ini meningkatkan resistansi kontak, mengurangi-penampang-arus efektif, dan menyebabkan pemanasan. Selain itu, selama pengoperasian, pegas tekanan jari kontak mengalami kompresi-jangka panjang, sehingga menghasilkan panas akibat pengaruh arus. Hal ini, dikombinasikan dengan luka bakar busur yang dihasilkan selama proses pembukaan dan penutupan kontak, dapat menurunkan elastisitas pegas seiring waktu. Hal ini pada gilirannya menyebabkan tekanan yang tidak mencukupi pada pegas tekanan jari kontak, sehingga kontak yang tidak memadai antara kontak bergerak dan statis. Hal ini memperburuk pemanasan, menyebabkan pemanasan kontak semakin parah dan bahkan pegas tekanan putus, menyebabkan kontak tersebar, mengakibatkan kontak yang buruk dan luka bakar.
Jika gerakan mekanisme pengoperasian troli tidak tepat, troli tidak dapat digerakkan sepenuhnya ke posisi yang telah ditentukan, sehingga kedalaman penyisipan antara kontak bergerak dan statis tidak mencukupi dan permukaan kontak tidak mencukupi, yang dapat menyebabkan pemanasan.
