Tujuan Inti dari Uji Kerusakan Sirkuit Pendek Penjepit Kabel
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk "mengidentifikasi risiko secara dini dan memastikan keamanan jaringan listrik." Ini melayani empat tujuan inti:
1. Verifikasi kepatuhan produk terhadap standar keselamatan dan cegah produk di bawah standar memasuki pasar.
Industri tenaga listrik memiliki standar keamanan yang jelas untuk klem kabel. Misalnya, GB/T 23408-2009, "Sistem Saluran untuk Kabel 1 kV dan Di Bawahnya," mengharuskan klem menahan gaya elektromagnetik pada arus hubung singkat tertentu tanpa mengalami kerusakan fatal (seperti patah atau deformasi parah). Pengujian ini menyimulasikan skenario arus pendek ekstrem untuk memverifikasi secara langsung kepatuhan produk terhadap standar ini. Jika sampel menunjukkan kerusakan, kegagalan isolasi, atau masalah lain selama pengujian, sampel tersebut dianggap tidak memenuhi syarat dan dilarang memasuki pasar, sehingga mencegah kecelakaan jaringan yang disebabkan oleh masalah kualitas produk di sumbernya.
2. Analisis mekanisme kegagalan penjepit akibat gangguan hubung singkat dan optimalkan desain produk.
Seluruh proses "deformasi-kerusakan-kegagalan" yang ditangkap selama eksperimen dapat membantu personel R&D mengidentifikasi kelemahan penjepit. Misalnya, jika percobaan berulang kali menunjukkan bahwa baut pada penjepit paduan aluminium putus pada arus hubung singkat 20kA, hal ini mungkin disebabkan oleh kekuatan baut yang tidak mencukupi. Jika penjepit plastik meleleh pada suhu tinggi, ketahanan material terhadap suhu tinggi perlu ditingkatkan. Dengan menganalisis mekanisme kegagalan, tim R&D dapat mengoptimalkan desain yang sesuai, seperti mengganti baut berkekuatan tinggi, menambahkan penghambat api untuk meningkatkan ketahanan panas plastik, atau menyesuaikan struktur penjepit untuk mengurangi konsentrasi tegangan, sehingga meningkatkan ketahanan produk terhadap arus pendek.
3. Memberikan dukungan data untuk rencana respons kesalahan sistem tenaga listrik dan meminimalkan dampak kecelakaan.
Ketika gangguan hubung singkat terjadi pada jaringan listrik, personel operasi dan pemeliharaan harus segera menentukan cakupan gangguan dan mengembangkan rencana perbaikan. Hubungan yang diperoleh secara eksperimental antara arus hubung singkat dan kerusakan klem dapat berfungsi sebagai referensi untuk perencanaan respons gangguan. Misalnya, jika percobaan menunjukkan bahwa klem kabel 10kV putus pada arus hubung singkat 30kA selama 1 detik, maka ketika gangguan hubung singkat serupa terjadi di jaringan listrik, personel pengoperasian dan pemeliharaan dapat memprioritaskan kerusakan pada klem dengan spesifikasi tersebut, sehingga memperpendek waktu lokasi gangguan dan meminimalkan durasi pemadaman listrik.
4. Membandingkan kinerja klem dari bahan dan spesifikasi yang berbeda untuk memandu pemilihan proyek
Dalam proyek sebenarnya, pemilihan penjepit kabel harus mempertimbangkan faktor-faktor seperti level tegangan, lingkungan pemasangan (misalnya di atas kepala atau terkubur), dan risiko arus hubung singkat. Eksperimen dapat membandingkan klem yang terbuat dari bahan berbeda (besi cor vs. paduan aluminium) dan dengan spesifikasi berbeda (cocok untuk kabel 120mm² vs. 185mm²). Misalnya, percobaan menemukan bahwa klem paduan aluminium memiliki kekuatan sisa 15% lebih tinggi daripada klem besi cor pada arus hubung singkat 20kA dan lebih ringan. Oleh karena itu, pada saluran udara (yang sensitif terhadap berat) dan memiliki risiko korsleting yang lebih tinggi, klem paduan aluminium direkomendasikan sebagai prioritas, sehingga memberikan dasar ilmiah untuk pemilihan proyek.
Kesimpulan Khas dari Pengujian Kerusakan Sirkuit Pendek pada Klem Kabel
Berdasarkan data eksperimen yang ekstensif, industri ini telah mengembangkan serangkaian pedoman kesimpulan umum yang berdampak langsung pada desain produk, pemilihan teknik, dan strategi O&M:
1. Bahan merupakan faktor kunci yang mempengaruhi ketahanan hubung singkat klem kabel, dan klem logam umumnya mengungguli klem non-logam.
Eksperimen menunjukkan bahwa pada parameter hubung singkat yang sama (misalnya 20kA, 1s):
Klem logam (besi cor, paduan aluminium): dapat menahan gaya elektromagnetik yang lebih besar dan suhu tinggi, hanya menunjukkan sedikit deformasi dalam banyak kasus, dengan kekuatan sisa mencapai 80% -90% dari kekuatan aslinya. Klem paduan aluminium, karena kepadatannya yang rendah dan plastisitasnya yang baik, menunjukkan ketahanan deformasi yang lebih baik dibandingkan klem besi tuang (yang rentan terhadap retak getas).
2. Teknik pemasangan yang tidak tepat dapat secara signifikan mengurangi resistansi hubung singkat klem, dan torsi pengencangan baut sangat penting.
Berbagai percobaan komparatif telah menemukan bahwa bahkan sampel klem yang memenuhi syarat dapat menurunkan ketahanan hubung singkatnya secara signifikan jika torsi pengencangan baut selama pemasangan tidak memenuhi persyaratan (terlalu longgar atau terlalu kencang):
Baut yang terlalu longgar meningkatkan perpindahan relatif antara kabel dan klem selama terjadi arus pendek, yang berpotensi menyebabkan korosi kontak dan bahkan pelepasan kabel. Dalam percobaan, klem dengan torsi pengencangan 30% di bawah standar mengalami tingkat pelepasan 40% setelah hubungan pendek.
3. Efek puncak dan durasi arus hubung singkat pada kerusakan penjepit bersifat "aditif nonlinier".
Data eksperimen menunjukkan bahwa tingkat kerusakan klem tidak hanya sebanding dengan arus atau durasi hubung singkat, melainkan menunjukkan "efek ambang batas":
Ketika arus hubung singkat berada di bawah "nilai kritis" (misalnya, 20kA untuk klem logam dan 10kA untuk klem non-logam), bahkan dengan durasi yang diperpanjang hingga 2 detik, klem hanya menunjukkan sedikit deformasi, dengan kehilangan kinerja sisa ≤10%.
4. Semakin besar bidang kontak antara klem dan kabel, semakin besar pula ketahanan terhadap ablasi hubung singkat.
Eksperimen telah menemukan bahwa area kontak antara penjepit dan kabel adalah "zona lemah suhu tinggi" selama hubungan pendek: semakin kecil area kontak, semakin besar rapat arus, semakin terkonsentrasi panas Joule, dan semakin rentan terhadap ablasi.
Misalnya:
Sebuah penjepit dengan luas kontak 50cm² mengalami suhu maksimum 180°C selama korsleting tanpa ablasi;
Penjepit dengan luas kontak hanya 20cm² mengalami suhu maksimum 320°C, menunjukkan ablasi yang signifikan pada bidang kontak dan merusak lapisan insulasi.
Pengujian destruktif hubung singkat penjepit kabel adalah metode pengujian penting bagi industri tenaga listrik untuk memastikan keamanan peralatan dan mengoptimalkan aplikasi teknik. Dengan mensimulasikan skenario hubung singkat di dunia nyata, pengujian ini tidak hanya memverifikasi kepatuhan produk terhadap standar keselamatan tetapi juga memberikan analisis mendalam tentang mekanisme kegagalan, memandu desain produk, dan pemilihan teknik. Hasil percobaan menunjukkan bahwa klem logam (khususnya paduan aluminium) lebih cocok untuk skenario risiko tinggi tegangan menengah dan tinggi.
