Tantangan Paling Umum dalam Desain Listrik Pembangkit Listrik

Pembangkit listrik, pembangkit listrik, dan pembangkit listrik semuanya umum nama yang digunakan oleh pembangkit listrik. Pembangkit listrik sangat penting untuk kehidupan sehari-hari kehidupan modern. Tidak akan ada televisi, tidak ada internet, tidak ada listrik, dan tidak ada lampu. Pembangkit listrik telah ada sejak akhir 1800-an, di mana air dari danau digunakan untuk menggerakkan dinamo Siemens. Listrik memasok listrik ke lampu, pemanas, menghasilkan air panas, menjalankan lift serta perangkat hemat tenaga kerja dan bangunan pertanian.

Pembangkit listrik adalah fasilitas industri untuk pembangkit tenaga listrik. Setiap pembangkit listrik dapat berisi banyak generator untuk mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik. Tingkat rekayasa memerlukan banyak pertimbangan bahkan sebelum memahami implementasi. Apa saja masalah desain kelistrikan pembangkit listrik yang dihadapi fasilitas saat ini? Dan apa saja solusi umum yang telah membantu mengatasi masalah ini?

Fasilitas Pembangkit Listrik

Sampai saat ini, tujuan utama sistem kelistrikan adalah untuk menjamin pengoperasian tanpa gangguan dari sistem penerangan, proses, dan lingkungan fasilitas. Model yang sangat sederhana ini diturunkan selama awal abad kedua puluh, ketika konsumsi energi terutama dari beban linier. Dalam beberapa tahun terakhir beban nonlinier seperti motor kecepatan variabel, pengontrol logika yang dapat diprogram, dan peralatan listrik lainnya telah menjadi norma.
Dibandingkan dengan beban linier, beban nonlinier ini jauh lebih sensitif terhadap tegangan lebih, tegangan kurang, dan gangguan lain yang selalu ada pada saluran listrik utilitas. Gangguan rutin tersebut dapat menyebabkan masalah mulai dari malfungsi peralatan kecil hingga shutdown sistem yang mahal dan kerusakan peralatan. Selain itu, perangkat nonlinier dapat menimbulkan gangguan daya sendiri, yang dapat menyebabkan masalah di bagian lain fasilitas pembangkit dan dapat memberikan umpan balik ke sistem distribusi utilitas.
Peningkatan ketergantungan pada beban nonlinier telah menambahkan tujuan baru untuk desain sistem kelistrikan. Sementara jaminan pasokan daya tetap penting, masalah keandalan dan kualitas daya menjadi yang terpenting, dan persyaratan kapasitas telah meningkat. Selain itu, kebutuhan untuk terus mengontrol penggunaan energi dan biaya agar tetap kompetitif. Dalam menghadapi tantangan ini, insinyur listrik harus memperhitungkan risiko keandalan pengalaman dan masalah kualitas daya dan menilai dampak ekonomi dari masalah dan menerapkan program manajemen risiko efek biaya.

Supply Daya Andal

Catu daya yang andal adalah pasokan listrik yang cukup untuk melayani beban fasilitas pada tingkat kualitas daya yang diinginkan, dan yang menyediakan daya yang cukup selama pembatasan atau kondisi darurat lainnya untuk memastikan keselamatan personel dan perlindungan proses dan peralatan proses penting.
Desain kelistrikan pembangkit listrik yang dapat mengantisipasi kebutuhan beban yang diminta oleh fasilitas jarang mendekati ideal. Insinyur pabrik perlu melakukan profil beban fasilitas. Profil tersebut akan memberikan pemahaman menyeluruh kepada tim manajemen tentang bagaimana konsumsi listrik fasilitas bervariasi per interval waktu yang diinginkan. Salah satu metode untuk mengidentifikasi pola beban pelayanan listrik adalah dengan melakukan analisis melalui grafik permintaan. Atau sebagai alternatif, gunakan sistem pengukuran untuk mengirimkan data dengan informasi selama waktu penggunaan puncak. Instrumentasi sangat penting untuk terus memantau sistem kelistrikan dan memberi tahu operator tentang kinerja dan efisiensinya.

Supply Daya yang Tidak Dapat Diandalkan

Kualitas Daya

Dalam hal kualitas daya, layanan utilitas konvensional tidak 100% dapat diandalkan. Untuk beberapa pelanggan utilitas yang bersedia membayar premium, catu daya dapat dibuat mendekati 100% andal. Bahkan pada tingkat ketergantungan yang lebih tinggi ini, beberapa pengguna mungkin perlu menyediakan sistem pengkondisian daya internal.
Meskipun penggunaan diagnostik dan tindakan pencegahan oleh insinyur pabrik, pemadaman tak terduga dan kegagalan lainnya memang terjadi. Dalam situasi seperti itu, sistem kelistrikan pembangkit yang dikelola dengan baik menyediakan daya darurat, setidaknya cukup untuk memungkinkan penghentian peralatan.
Daya cadangan dapat disuplai oleh generator tambahan atau perangkat yang dikenal sebagai catu daya tak terputus (UPS). Dalam jumlah pembangkit yang terus bertambah, mungkin secara ekonomi layak untuk menyediakan pembangkit listrik di lokasi melalui sistem kogenerasi. Sistem kogenerasi memanfaatkan limbah atau membeli bahan bakar untuk menghasilkan tenaga dan memulihkan panas yang terbuang.

Pasokan Listrik Tidak Terputus

Sumber Masalah Kualitas Daya

Meskipun utilitas saat ini menggunakan perangkat keras dan perangkat lunak canggih di gardu induk dan pada sistem distribusinya, gangguan listrik tetap terjadi. Ini dapat terjadi karena:

• Kesalahan transmisi
• Kesalahan peralihan sistem distribusi
• Sambar petir
• Pengoperasian peralatan secara bersamaan

Dalam banyak kasus, gangguan dapat ditelusuri ke masalah kabel dan grounding di dalam pabrik itu sendiri. Gangguan yang umum terjadi adalah padam, undervoltage, overvoltage, spike, sages, surges, atau noise. Gangguan ini dapat berkisar dalam durasi dari pemadaman berkelanjutan yang berlangsung beberapa jam hingga lonjakan yang hanya berlangsung beberapa mikrodetik, dan tidak dapat dilihat oleh insinyur pabrik.

Sambar Petir Menyebabkan Masalah Kualitas Daya

Peralatan listrik yang lebih tua seperti motor, solenoida, dan kontrol elektromekanis sebagian besar tidak terpengaruh oleh gangguan berdurasi pendek. Namun, peralatan elektronik solid-state jauh paling rentan terhadap berbagai gangguan. Kerentanan ini berasal dari cara perangkat elektronik mengkonsumsi daya arus bolak-balik (AC) yang disuplai ke dalamnya. Perangkat elektronik yang tidak dapat mengubah daya Ac menjadi daya arus searah (DC), dapat mengalami masalah termasuk:

• Gangguan perangkat
• Kesalahan data
• Hilangnya memori
• Dan bahkan mematikan

Dalam skenario terburuk, beberapa perangkat dapat mengalami kerusakan.

Pertimbangan untuk Memperbaiki Masalah Kualitas Daya

Ada beberapa jenis solusi yang tersedia untuk melindungi peralatan solid-state dan sensitif daya dari gangguan daya; kebanyakan sederhana dan murah. Selain itu, gangguan dapat dicegah sama sekali dengan mengkondisikan catu daya untuk menghaluskan bentuk gelombang sinus (Rincian Di Sini). Karena peralatan pengkondisi daya mahal, paling cocok hanya untuk aplikasi yang membutuhkan daya tingkat tertinggi.

• Pengkabelan dan Pembumian
  Sekitar 80% dari masalah kualitas daya di fasilitas komersial dan industri dapat ditelusuri ke masalah dengan grounding yang tidak tepat, kabel yang tidak memadai, koneksi yang longgar, dan akumulasi debu dan kotoran dari praktik perawatan yang buruk. Pentingnya ground yang baik dan resistansi rendah tidak dapat terlalu ditekankan, terutama karena sistem solid-state bergantung pada ground sebagai referensi untuk beroperasi oleh dan untuk menghilangkan daya nyasar yang dapat menyebabkan kerusakan jika dibiarkan di sirkuit. Ini adalah tindakan pencegahan biaya rendah untuk masalah kualitas daya.
  
• Sirkuit Khusus
  Sebagian besar gangguan daya dalam bentuk kebisingan dihasilkan di dalam pembangkit itu sendiri. Akibatnya, metode yang efektif untuk melindungi peralatan penting atau sangat sensitif adalah dengan menempatkan peralatan pada sirkuit terisolasinya sendiri untuk melindunginya dari gangguan daya yang disebabkan oleh peralatan lain di dekatnya.
  
• Penekan Spike
  Penekan lonjakan mengurangi amplitudo lonjakan tegangan ke tingkat yang aman dan dapat menghilangkan banyak perubahan tegangan yang tiba-tiba. Mereka adalah perangkat pelindung paling sederhana dan paling murah; namun, kemampuannya bergantung pada kualitas penekan yang dibeli.
• Transformator Isolasi
  Trafo isolasi menyaring kebisingan dan distorsi listrik dari peralatan lain di lokasi atau daya yang masuk. Namun, mereka tidak dapat melindungi dari jenis gangguan lain seperti lonjakan dan lonjakan.
  
  
• Pengatur Tegangan
  Regulator tegangan mempertahankan tegangan yang relatif konstan dengan melindungi terhadap lonjakan dan penurunan melalui cara mekanis atau listrik. Opsi ini lebih mahal daripada yang tercantum di atas, tetapi berada di titik tengah spektrum biaya untuk perangkat peningkatan daya.
• Pasokan Listrik Tak Terputus
  UPS melindungi dari gangguan listrik jangka pendek dan gangguan listrik dari luar. Sistem UPS biasanya terdiri dari penyearah/pengisi daya, bank baterai, inverter statis, dan sakelar pintas otomatis atau manual. Menawarkan perlindungan terhadap semua masalah kualitas daya, termasuk pemadaman sesaat. Perlindungan terhadap pemadaman berkelanjutan terbatas pada ukuran bank baterai. UPS tidak melindungi dari transien, penurunan, pembengkakan, atau kelainan lainnya.