Transformator penurun tegangan (step down transformator)
Tenaga listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik besar dengan tegangan dari 11 kV sampai 24 kV dinaikan tegangannya oleh gardu induk dengan transformator penaik tegangan menjadi 70kV, 154kV, 220kV atau 500kV kemudian disalurkan melalui saluran transmisi. Tujuan menaikkan tegangan ialah untuk memperkecil kerugian daya listrik pada saluran transmisi. Dari saluran transmisi, tegangan diturunkan lagi menjadi 20 kV dengan transformator penurun tegangan pada gardu induk distribusi, kemudian dengan sistem tegangan tersebut penyaluran tenaga listrik dilakukan oleh saluran distribusi primer. Dari saluran distribusi primer inilah gardu-gardu distribusi mengambil tegangan untuk diturunkan tegangannya dengan trafo distribusi menjadi sistem tegangan rendah, yaitu 220/380 Volt. Selanjutnya disalurkan oleh saluran distribusi sekunder ke peralatan-peralatan yang bekerja pada tegangan rendah seperti pompa air, mesin pendingin , dan lain-lain. Dengan ini jelas bahwa transformator adalah bagian penting dalam sistem tenaga listrik secara keseluruhan pada gedung.
Seperti pada gambar 3.16 untuk lebih jelas bagaimana bentuk transformator pada umumnya.
Untuk menentukan kapasitas transformator dapat menggunakan prinsip dari segitiga daya. Pada gambar segitiga daya ditunjukkan bahwa besar daya semu dipengaruhi oleh besar sudut φ. Disaat sudut φ kecil maka besar daya semu dan daya nyata semakin mendekati sementara daya reaktif semakin kecil atau bisa dikatakan disaat cos φ 1 maka sudut φ adalah 0 sehingga tidak terjadi daya rektif atau S = P, tidak terjadi perbedaan sudut antar S dan P, sehingga Q = 0. Pada gambar 3.17 diperlihatkan polanya segitiga daya dibawah ini.
S
P
Q
Gambar 3.17 Segitiga daya
Dari penggunaan prinsip segitiga daya tersebut, didapat hasil hitungan untuk menentukan kapasitas transformator. Yaitu dengan penjumlahan beban terpasang di gedung dibagi dengan perkiraan power factor dipanel induk tegangan rendah (LVDP) seperti berikut : P = S x Cos φ ... (3.44) Dengan :
S = Daya semu (volt ampere)
Cos φ = Faktor daya yang diperkirakan terjadi P = Daya nyata (watt)
Suplai tenaga listrik darurat (generator set).
Sistem suplai tenaga listrik yang dapat beroperasi secara kontinu, harus dilengkapi dengan sumber cadangan tenaga dengan menggunakan generator set. Dengan demikian apabila sumber utama dari PLN mengalami pemadaman, maka sumber cadangan generator set dapat mengganti memasok untuk pendistribusian listrik pada gedung. Seperti pada gambar 3.18 untuk lebih jelas bagaimana bentuk generator set pada umumnya.
Gambar 3.18 Generator set
Biasanya generator set difungsikan hanya sekitar 80% dari kapasitas daya yang terpasang digedung atau difungsikan untuk beban darurat. Karena diasumsikan pada saat PLN mati, generator set akan memberi cadangan sumber listrik yang paling diprioritaskan saja, seperti area publik, area service, area darurat seperti tangga kebakaran, & smoke area.
Untuk menentukan kapasitas generator set dapat langsung dilihat dari jumlah beban yang ada dipanel unduk tegangan renadah (LVDP) atau dihitung dari beban emergency/darurat yang akan dipasang. Automatic Transfer Switch (ATS)
Automatic Transfer Switch adalah inti dari sebuah sistem daya darurat, memberikan sebuah peralihan sumber daya listrik, antara utilitas dan generator darurat, atau antara tipe sumber daya yang lain dan beban fasilitas terkait. Ketika sumber daya normal gagal atau drop, transfer switch akan mendeteksi jumlah kehilangan sumber daya, dan mengirimkan sebuah sinyal ke generator dan kemudian terhubung dengan generator ke beban, ketika generator telah mencapai jumlah frekuensi dan voltasi yang sesuai.
Tipe automatic transfer switch :
Automatic transfer switch dapat dikategorikan kedalam 2 jenis secara umum, diantaranya :
- Open-Transition transfer devices : dimana membuka koneksi sumber daya sebelum memutus sumber daya yang baru, yang menyebabkan jumlah daya terinterupsi pada jangka waktu pendek.
- Fast closed-Transition transfer devices: dimana pengoperasiannya seperti saklar pemindahan peralihan terbuka ketika sumber daya drop atau gagal, dua sumber daya yang terparalel selama 100 milidetik atau kurang darinya, dan kemudian memutuskan ketika kedua sumber daya yang tersedia, maka total interupsi tegangan daya dapat dihindarkan.
Untuk automatic transfer switch tipe open dengan kinerjanya yaitu, pada saklar ini memberikan sebuah tindakan pengalihan “break-before-make”. Secara spesifik didesain dalam pemindahan daya antara sebuah utilitas dan sistem daya dilokasi. Sebuah koneksi pada satu sumber yang dinyalakan sebelum koneksi ke sumber kedua dimatikan. Interlock mekanik yang mencegah interkoneksi pada sumber daya pada mode otomasi dan manual yang sering digunakan. Saklar digunakan di berbagai tipe aplikasi kelistrikan. Tipikal aplikasi peralatan ini, yang sering digunakan untuk bisnis skala kecil, seperti industri menengah dan gedung perkantoran yang dapat mentoleransi seubah interupsi selama sistem daya memindahkan kembali ke utilitas setelah penghentian. Pada gambar 3.19 dibawah adalah konfigurasi kinerja ATS open transition.
Gambar 3.19 Konfigurasi ATS open transition
Untuk automatic transfer switch tipe fast closed dengan kinerja yaitu, memberikan sebuah tindakan pengalihan “make-before-break” dan mengutilisasi transisi tertutup sebuah parelelisasi sesaat dari kedua sumber (<100 milidetik) selama waktu pemindahan. Mekanisme saklar transisi tertutup lebih kompleks dan mahal daripada saklar transfer transisi terbuka. Secara umumnya, pada saat gangguan pasokan daya PLN ke beban yang disebabkan oleh beban yang tiba-tiba ada perubahan pada sumber daya, terjadi pemindahan beban dari sumber utama ke generator. Hal ini mencegah gangguan sementara. Saklar pemindahan transisi tertutup harus dilakukan pemindahan secara berurutan. Saklar transfer transisi terutup ini pengoperasiannya secara sinkronisasi, yang terdiri dari sebuah pengecekan sinkronisasi, untuk mendeteksi akan fase hubungan antara dua sumber daya yang hidup dan mengizinkan adanya interkoneksi antara sumber daya hanya ketika mereka sinkron. Sinkronisasi ini dikenal “pasif” dikarenakan tidak adanya kontrol langsung terhadap frekuensi generator. Melainkan ini bergantung pada perubahan beban atau perbedaan pada frekuensi sumber yang menginduksi kecocokan sudut fase dari sumber daya. Sebagaimana beban pada perubahan sistem, dan kecepatan perubahan genset, dua sumber daya tersebut akan tersinkornisasi. Pemindahan diukur berdasarkan waktu dan sinyal ketika sumber daya terhubung.
terintekoneksi dengan sumber utama. Secara paralel sebuah sumber daya terjadi pada waktu yang tetap (tidak lebih dari sepersepuluh detik). Durasi yang pendek dari paralelisasi membuat hal tersebut tidak diperlunya penambahan kontrol kompleks lagi dalam kontrol beban di generator saat terparalelisasi dengan jaringan utilitas. Pada gambar 3.20 dibawah adalah konfigurasi kinerja ATS closed transition.
Gambar 3.20 Konfigurasi ATS closed transition
Lalu dibawah ini adalah sebuah kurva perbandingan yang menunjukan kinerja ATS open type dan ATS fast closed type.