SWITCH GEAR ALAT SUIS/SWITCH GEAR Sebagaimana didefinasikan didalam BS 4727: Part 2; Group 6 – Istilah umum untuk peralatan pensuisan (switching device) dan perhimpunan komponen-komponen yang berkaitan seperti, alat kawalan, geganti perlindungan, alat pengukuran dan lain-lain lagi berkaitan dengan penjanaan, penghantaran, pengagihan dan penukaran kuasa elektrik. Peralatan pensuisan (switching device) yang dimaksudkan termasuk pemutus litar, suis, pengasing, fuse dan suis bumi. As defined in BS 162: 1961, switchgear is a general term covering SWITCHING DEVICES, and also assemblies of those devices with control, measuring, protective and regulating equipment with the associated inter-connection and supporting structures. Note: The term SWITCHING DEVICES used in a comprehensive sense includes circuit breakers, switch, isolator, fuse and earthing devlces. Sebagaimana didefinasikan dalam BS 162: 1962, GEAR SUlS adalah alat pensuisan dan perhimpunan alat-alat tersebut dengan menyediakan kemudahan pengawalan, pengukuran, perlindungan dan radas pengaturan serta penyambungan saling (interconnector) dan struktur penyokong. Nota: Terma ALAT PENSUISAN termasuk pemutus litar, suis, pengasing, fuse dan peralatan pembumian. Deflnasi Deflnasi Mengikut Peraturan Bekalan Elektrik 1994: "gear suis ertinya pemasangan radas pensuisan utama dan tambahan bagi pengendalian, pengawalseliaan, perlindungan atau pengawalan lain pepasangan elektrik". Sepertimana yang ditarifkan dalam definasi suisgiar, alat pensuisan termasuk pemutus litar, suis pengasing, fius dan peralatan pembumian tetapi rekabentuk, ciriciri dan peranaan yang di pikul oleh alat-alat pensuisan voltan tinggi tersebut berlainan
SWITCH GEAR Tugasan Perlu Peralatan Suis Peralatan Tugasan Membawa Arus Kerosakan Menutup Dalam Keadaan Kerosakan Litar Membuka Semasa Beban Kadaran Membuka Aemasa Arus Kerosakan
Pengasing
Suis
Pemutus Litar
Suis Fius & Fius Suis
Boleh Tidak Boleh
Boleh Boleh
Boleh Boleh
Boleh Boleh
Tidak Boleh
Boleh
Boleh
Boleh
Tidak Boleh
Boleh
Boleh
Boleh
Kelas-Kelas Pemutus Litar Kelas-kelas pemutus liatr voltan tinggi yang biasa digunapakai dalam sistem kuasa elektrik mengikut media yang digunakan untuk menyampuk (interrupt) arka adalah: i. Udara · ·
Plain Bagas Udara (Air Blast)
ii. Minyak ·
Pukal (Bulk) -
·
Plain Kawalan Arka (Arc Control)
Minima
iii. Gas Sulphur Hexafluoride · ·
Dua Tekanan (Double Pressure) Satu Tekanan (Single Pressure – Puffer)
iv. Hampagas Fungsi Antara fungsi-fungsi tersebut adalah:
SWITCH GEAR i) ii) III) iv)
Membawa arus kadaran apabila dalam keadaan tertutup (ON). Menutup (ON) walaupun litar keluar mengalami kerosakan Membuka (Off) jika beriaku kerosakan pada litar keluar Mampu membawa arus kerosakan selama 1 atau 3 saat.
Oleh kerana pemutus litar di gunakan untuk mengawal pengaliran kuasa dalam sistem kuasa dan juga sebagai poin pengasingan apabila berlaku kerosakan atau litar pintas, maka pemutus litar mesti mampu berkendali dalam keadaan biasa dan litar pintas. Ciri-ciri keperluan yang terdapat pada pemutus litar adalah: · Ia mesti mempunyai nilai pengaliran arus yang tinggi melalui sesentuh dalam keadaan tertutup (Z = 0W) · Ia mesti mempunyai nilai rintangan yang tinggi antara sesentuh apabila dalam keadaan terbuka (Z = µ, infinity) · Ia mesti menutup (ON) dengan laju. Arus akan mula mengalir sebelum keduadua sesentuh sudah menyentuh dan penutupan yang lambat akan merosakan permukaan sesentuh · Ia mesti membuka (OFF) dengan laju, tetapi tidak memadamkan arus sebelum lintasan sifar (zero crossing) dan tidak menghasilkan voltan berlebihan (over voltage)
Kadaran Komponen Utama Gear Suis/Alat Suis Peralatan pensuisan dikadarkan mengikut beberapa parameter elektrik mengikut piawaian antarabangsa seperti IEC, IEEE, BS dll. Kesemua komponen-komponen utama gearsuis seperti pemutus litar, suis bumi, basbar, pengubah arus, pengubah voltan, dan penamatan kabel dikadarkan seperti i) Kadaran Voltan (Rated Voltage) Voltan paling tinggi pemutus litar direka untuk beroperasi, biasanya untuk sistem pembahagian adalah diantara 415V hingga 36kV. ii) Kadaran Arus Biasa (Rated Normal Current) Kadaran arus yang boleh dibawa oleh pemutus litar berterusan tanpa kenaikan suhu pada mana-mana bahagian. iii) Kadaran Tahap Penebatan (Rated Insulation Level) Berpandu kepada nilai voltan sistem bekalan, penebatan yang digunakan dalam pemutus litar harus menahan kadaran voltannya dan dua ujian dilakukan untuk menentukan daya ketahanan penebatan untuk janka masa panjang. Kadaran Tahap Penebatan (Rated Insulation Level) ditentukan dengan dua cara: · Ujian Tekanan (One Minute Power Frequency Withstand Test) Ujian ini menentukan nilai tertinggi PPGD antara fasa ke fasa penebatan pemutus litar dapat menahan jika ada dangguan pada voltan sistem.
SWITCH GEAR ·
Paras Dedenyut Asas (Basic Impulse Level) Sebarang voltan transyen seperti dedenyut kilat dan pensuisan voltan tinggi tidak dapat dikesan dalam gelombang sinus. Oleh itu ujian Paras Dedenyut Asas (Basic Impulse Level) dilakukan untuk menentukan samada pemutus litar dapat menahan voltan dedenyut ini.
iv) Kadar Putusan Arus Litar Pintas (Rated Short-Circuit Breaking Current) Kadaran arus maxima semasa kedua-dua sesentuh berpisah. V)
Kadar Putusan Keupayaan Litar Pintas (Rated Short-Circuit Breaking Capacity) Kadaran keupayaan maxima semasa kedua-dua sesentuh berpisah. Pada masa ini semua pemutus litar 11kV dalam sistem pembahagian berkadaran 350MVA. vi) Kadar Tutup Semasa Litar Kerosakan (Rated Making Current) Keupayaan kedua-dua sesentuh dalam pemutus litar bersentuh atau ditutup semasa litar pintas atau kerosakan pada litar. Nilai ini adalah 2.55 kali nilai Kadar Putusan Arus Litar Pintas vii) Kadar Masa Arus Litar Pintas Kadaran arus PPGD litar pintas yang boleh ditahan oeh pemutus litar untuk masa yang ditetapkan tanpa mengalami sebarang kerosakan. Masa yang ditetapkan mengikut piawaian ialah 1 saat atau 3 saat viii) Kadar Frekuensi Kadar frekuensi gearsuis direka untuk beroperasi. ix) Voltan Pemulihan Transien Apabila kedua-dua sesentuh berpisah, arka yang wujud dipermukaan kedua-dua sesentuh tersebut. Arus kerosakan akan terputus hanya selepas beberapa kitaran setelah sesentuh berpisah semasa arus sampai kepoin sifar apabila pemulihan daya di-elektrik diruang antara kedua-dua sesentuh adalah lebih cepat daripada kenaikan voltan sistem. Contoh Kadaran: a) Kadar Frekuensi b) Kadar Voltan c) Kadar Arus d) Ujian Tekanan (One Minute Power Frequency Wiyhstand Test) e) Paras Dedenyut Asas (Basic Impulse Level) f) Kadar Masa Arus Litar Pintas g) Kadar Putusan Arus Litar Pintas (Rated Short-Circuit Breaking Current) h) Kadar Tutup Semasa Litar Kerosakan (Rated Making Current)
: 50Hz : 12kV : 630A : 28kV : 75kV : 3 Saat : 20kA : 50kA
SWITCH GEAR
UJIAN TEKANAN Ujian tekanan dilakukan pada peralatan elektrik seperti alatsuis voltan tinggi, pengubah, basbar dan kabel voltan tinggi untuk memastikan peralatan tersebut dapat menahan voltan sistem yang akan disambung kelak. Ujian rintangan penebat yang dilakukan dengan penguji rintangan penebat & keterusanberjulat 1kV, 2.5kV dan 5kV tidak mencukup untuk memastikan kekuatan penebatan alatan yang sebenarnya
BS 5227: 1975 - OVER-VOLTAGE POWER FREQUENCY TESTS Over-voltage Power Frequency testing is to be performed before commissioning the switchgears. This is to ensure the switchgear is able to withstand the normal operating voltages. The test voltages are carried out according to BS 5227:1975 which states B.2.1 Power Frequency Test: The test voltage should be alternating of any available frequency in the range 16 2 /z Hz to 100 Hz and approximately of sine-wave formThe test voltage is applied for 1 minute and is given in Table 6. However if, it is impracticable to apply the value rated then the duration of the test is to be exceeding 1 minute but the test voltage reduced as in accordance to table 7. B.2.2 Direct Current Test The d.c. test voltage is applied for 15 minutes and is in accordance to Table 8. B.3 To permit tests after installation of insulated cables connected to metal-enclosed switchgears and control gears, those parts of the equipment which cannot be readily isolated from the terminals should be capable of withstanding for 15 minutes the D.C voltage as in Table 9. BS 5227: 1975 Table 6.Power Frequency test voltages on metal-enclosed switchgear and control gear after erection on site.
SWITCH GEAR Component
Rated Voltage (kV)
Site Test Voltage (kV)
Main circuit
Auxiliary Circuit
3.6 7.2 12.0 17.5 24.0 36.0 -
8.6 15.2 24.0 32.0 46.0 68.0 2.0
Operating Motors
In accordance with BS 2613 or BS 5000 : Part II
Table 7.
Power Frequency voltage tests for durations exceeding One Minute (after erection on site) Duration Of Test Minute (s) Percentage Of One-Minute According To Table 6. Test 1 2 3 4 5 10 15
100% 83.5 % 75% 70% 66.6 % 60% 57.7 %
Table 8. DC test volltages on metal-enclosed switchgear and control gear after erection on site.
SWITCH GEAR Rated Voltage U
Site Test Voltage (kV)
(kV) 3.6 7.2 12.0 17.5 24.0 36.0
7.5 15.0 25.0 32.0 45.0 66.0
Table 9. Voltage tests on cables connected to metal-enclosed switchgear and control gear after erection on site. Rated Voltage of the switchgear and Test Voltage DC control gear (U} (kV) Between phases when Between all phases and belted cables are earth employed (kV) (kV»
3.6 7.2 12.0 17.5 24.0 36.0
10 20 34 -
7.0 15.0 25.0 37.0 50.0 75.0
Voltan Ujian Tekanan Pada Kabel Menggunakan Voltan Arus Terus
SWITCH GEAR Tempoh Masa Ujian Ialah 15 Minit Tekanan Voltan Yang Dialirkan aKadar Voltan Kabel Antara Fasa Ke Fasa (Volts)
Antara Fasa Dan Bumi (Volts)
660
3000
1750
3300
9000
3000
6600
18000
10500
11000
30000
17500
22000
60000
35000
22000 (SCREENED)
-
35000
33000
-
60000
Prinsip Ujian Tekanan
Unit Alator Voltan
Milliammeter
Pengubah Voltan
Rectifier
240 V AC Voltmeter
SWITCH GEAR Pemutus Litar Minyak Minyak yang digunakan dalam pemutus litar jenis ini mempunyai dua tujuan iaitu: i. ii.
sebagai media penebatan antara fasa ke fasa dan antara fasa dengan rangka atau bingkai pemutus litar yang dibumikakan sebagai media untuk memadam arka
Apabila kedua-dua sesentuh dalam pemutus litar minyak dipisahkan (yang bertenaga), arka yang wujud akan mengwapkan (vaporize) minyak dan menghasilkann satu gelembung (bubble) yang mengelilingi arka tersebut. Gas didalam gelembung tersebut adalah 80% hydrogen yang menghindarkan (impair) pengionan. Penguraian (decomposition) minyak kepada gas memerlukan tenaga, yang datangnya dari haba yang dihasilkan oleh arka tersebut. Minyak disekeliling gelembung akan mengalirkan haba daripada arka dan seterusnya memadamkan arka.
Keburukan pemutus litar minyak adalah: i. ii.
kemudahbakaran minyak senggaraan minyak (perlu diuji)
Gambarajah Plain Break Circuit Breaker
SWITCH GEAR Pemutus litar jenis Kawalan Arka (Arc Control) mempunyai peranti khas disekeliling sesentuh utama pemutus litar. Tujuan peranti ini ialah untuk memudahkan kendalian, mempercepatkan pemadaman arka dan mengurangkan tekanan dalam tangki.
Arka yang dihasilkan akibat perpisahan sesentuh utama ditarik ke permukaan beberapa bolong (vent) pada peranti kawalan arka. Gas yang dihasilkan oleh arka mengakibatkan tekanan yang tinggi didalam peranti kawalan arka. Arka ini dipaksa masuk ke bolong yang akan memanjangkan arka dan mengurangkan masa sampukan (interruption)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
bushing oil level indicator vent current transformer dashpot plunger guide arc control device resistor plunger bar
Pemutus Litar Minyak minima direkabentuk unutk mengurangkan penggunaan minyak, lebih kurang 10% daripada minyak pemutus litar pukal untuk memadamkan
SWITCH GEAR arka. Pancitan (injection) minyak dilakukan untuk memperbaiki prestasi pemutus litar minyak ini.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
vent valve terminal pad oil level indicator moving contact lower fixed contact separating piston terminal pad upper drain valve lower drain valve
Mekanisma Kendalian Untuk mengendalikan sesentuh pemutus litar pada kedudukan buka (off) atau tutup (close), mekanisma kendalian yang biasa digunakan ialah i. pegas (spring) ii. solenoid iii. udara mampat Unit Gegelang Utama Pada amnya, Unit Gegelang Utama adalah kombinasi dua unit suis, iaitu Sius Putus Berbeban (Load Break Switch) dan Suis Berfius (Switch Fuse)
· Suis Putus Beban (Load Break Switch) Suis mekanikal ini adalah jenis suis yang berupaya 'quick-acting', 'fault-making' dan boleh di tutup (ON) dalam keadaan litar pintas tetapi tidak boleh dibuka (OFF) dalam keadaan litar pintas. Suis ini digunakan untuk mengawal feeder iaitu kabel masuk (In-coming) dan kabel keluar (out-going) dari pencawang · Suis Berfius (Fuse Switch) Suis Berfius digunakan untuk mengawal litar T-Off, iaitu alatubah tempatan pencawang. Selain daripada kendalian ON, OFF dan Cable Earth, suis ini mampu mengasingkan bekalan secara otomatik (trip) semasa arus lampau. Oleh itu fius voltan tinggi dengan kadaran yang sesuai dengan keupayaan alatubah dipasang untuk pelantikan dan mengasingkan litar yag rosak. Unit Gegelang Utama terdiri dari jenis yang boleh ditambah (extensible) dan yang tidak boleh di tambah (non-extensible).
SWITCH GEAR Dua jenis unit gegelang utama yang terdapat ialah jenis bertebat minyak dan gas Sulphur Hexafluoride (SF6).
1 2 3 4 5
Jenis Minyak Tamco – OLU/HFU Long & Crawford Reyrolle *ABB
Jenis Gas SF6 Siemens Merlin Gerin Tamco – Falcon Beta Felten & Guilleaume Omar Zabal
Kadaran unit gegelang utama mengikut specifikasi adalah seperti berikut Kadaran Voltan Kadaran Arus Biasa Kadaran Arus Litar Pintas Kadaran ‘ON’ semasa Litar Pintas Frekuensi
: : : : :
12kV 630 A 20kA selama 3 saat 50kA 50Hz
Kendalian Unit gegelang utama dikendalikan secara manual dalam tiga posisi iaitu 1. 2. 3.
ON OFF Cable Earth
-
Busbar dan Cable disambung Busbar dan cable tidak disambung Cable disambung ke bumi
SWITCH GEAR Suis Berfius Suis Putus Berbeban
SWITCHGEAR POSITIONS FOR WITHDRAWABLE SWITCHGEAR 9.1. SERVICE POSITION Circuit breaker fully inserted, latched in place with contact arms in full contact with the fixed contacts of the switchgear. At this position, the circuit breaker can be switched on or off as required.
TEST POSITION Circuit breaker remains in the switchgear cubicle but the contact arms not in contact with the fixed contacts of the switchgear. All auxiliary circuits remain in connection to enable the testing of the switchgear without interferences to the high voltage circuit. ISOLATED POSITION As in TEST POSITION except that all auxiliary circuits are disconnected and the circuit breaker must be padlocked if the switchgear remains in this position. WITHDRAWN POSITION Circuit breaker is completely withdrawn from the switchgear cubicle. CIRCUIT EARTH POSITION Switchgear is in earthed position when the circuit side is earthed. For circuit breaker with integral earthing mechanism the circuit breaker must be moved into isolated position before it can be moved into earthed position. For switchgear with earthing switch, the circuit breaker must be in withdrawn position before the earthing switch can be operated to earth the circuit.
