Rekayasa Desain untuk Sistem Pembangkit Listrik
Efisiensi energi Pembangkit Listrik sangat penting untuk mempertahankan tingkat konsumsi minimal di dalam fasilitas . Efisiensi energi adalah cara efektif untuk mengonfigurasi sistem kontrol internal secara optimal agar hanya menggunakan daya yang diperlukan tanpa pemborosan. Artikel ini membahas kekhawatiran ketika mengembangkan fasilitas dan bagaimana efisiensi energi bukanlah tugas yang mudah.
Perancangan untuk efisiensi energi di pembangkit listrik memiliki banyak tantangan dari hambatan teknis hingga non-teknis. Yang berkaitan dengan teknik elektro meliputi:
- Dalam desain pembangkit listrik, teknik elektro sering kali merupakan departemen terakhir yang terlibat setelah sistem mekanik dan kontrol.
Ini menyisakan sedikit bagi insinyur listrik untuk terlibat adalah desain efisiensi energi terintegrasi yang tepat. Hal ini sering memiliki efek merusak pada efisiensi energi pembangkit listrik. Ini berarti bahwa semua energi yang dikonsumsi secara internal melalui sistem kelistrikan yang digunakan tidak efisien.
- Sistem tenaga adalah item pertama yang ditunjuk.
Hal ini menyebabkan pembatasan lebih lanjut pada waktu yang dialokasikan yang dapat dihabiskan oleh insinyur listrik untuk studi konseptual yang penting untuk operasi pembangkit listrik internal. Studi konseptual biasanya memberikan kesempatan terbaik untuk memahami dampak peningkatan efisiensi energi dasar, perubahan desain yang dikembangkan di sekitar peningkatan efisiensi yang lebih besar berdasarkan analisis. Studi kualitas daya untuk efisiensi energi meliputi:
- Analisis Muat
- Analisis Aliran Daya dan Penurunan Tegangan
- Analisis Start Motor
- Analisis Hubungan Pendek
Analisis Muat
Analisis beban adalah salah satu langkah rekayasa yang paling penting untuk meningkatkan efisiensi energi. Mengumpulkan informasi dan data tentang semua beban yang akan dihadapi sistem tenaga adalah langkah pertama menuju desain. Ini berarti memahami beban kritis, siklus tugas, variasi musiman, dan persyaratan startup. Sumber-sumber ini biasanya berasal dari tim desain mekanik dan kontrol. Karena fragmentasi pemasok, menyusun daftar beban terperinci bukanlah tugas yang mudah. Bagi mereka yang tidak memiliki data aktual tentang desain saat ini, dapat berkonsultasi dengan proyek serupa sebelumnya sebagai panduan.
Analisis beban harus dimulai dengan menghitung beban operasi maksimum berdasarkan beban aktual dan faktor pembebanan. Nilai yang digelembungkan yang diberikan dari pabrikan dapat menyebabkan pasokan yang terlalu besar. Analisis beban juga harus memperhitungkan jumlah beban pada sistem.
Analisis Aliran Daya dan Penurunan Tegangan
Tegangan sistem pembangkit listrik memiliki dampak yang pasti pada efisiensi energi. Memilih tegangan bus yang lebih tinggi jika memungkinkan akan mengurangi kerugian ohmik karena tingkat arus yang lebih rendah dibandingkan dengan bus tegangan rendah. Memilih penggerak dan motor tegangan menengah daripada tegangan rendah akan mengurangi kerugian ohmik pada peralatan daya penggerak. Motor dan transformator yang diberi peringkat pada tingkat tegangan yang lebih tinggi pada akhirnya memiliki efisiensi yang lebih tinggi. Dengan demikian, tegangan bus yang lebih tinggi akan memungkinkan perancang untuk menentukan lebih sedikit, transformator yang lebih besar dan akan meningkatkan efisiensi energi sistem secara keseluruhan.
Analisis Memulai
Motor dengan starter lunak menarik lebih banyak daripada arus operasi beban penuh selama startup. Tuntutan torsi yang tinggi selama startup akan meningkatkan beban pada sistem tenaga yang mengarah ke komponen berukuran besar, yang menyebabkan biaya ekstra untuk efisiensi pengoperasian berkelanjutan yang lebih rendah. Memahami persyaratan penyalaan motor akan membantu dalam mendesain komponen interkoneksi tanpa estimasi parameter yang berlebihan, pada dasarnya mendesain kondisi operasi yang tepat untuk komponen yang tepat.
Analisis Hubungan Pendek
Tujuan utama dari analisis hubung singkat adalah untuk memastikan bahwa pemutus arus tidak akan bekerja berlebihan dalam kondisi hubung singkat. Pemutus harus mampu membawa arus beban normal dan harus mampu memutus arus gangguan. Jika pemutus dianggap menginterupsi arus lebih tinggi dari peringkat terputusnya maka konsekuensi yang merusak dapat mengikuti. Memastikan bahwa arus pengenal dan peringkat interupsi berada dalam kisaran yang wajar akan meningkatkan kemungkinan kerusakan preventif pada komponen sistem.
Pentingnya Ukuran Peralatan dan Desain Bus
Menyeimbangkan beban di seluruh bus dengan benar akan meningkatkan kualitas daya dan efisiensi energi. Di pembangkit listrik terdapat beberapa sumber daya dan memperoleh keseimbangan yang tepat akan mengoptimalkan ukuran komponen sistem daya dan mengurangi persyaratan startup untuk setiap bus.
Analisis yang tepat akan menghasilkan ukuran pemutus dan kabel yang optimal. Ukuran komponen yang buruk dapat berdampak pada efisiensi energi dan fungsi perlindungan. Memahami bahwa kabel berukuran kecil memiliki rugi-rugi yang lebih tinggi adalah penting untuk penentuan ukuran kabel.
Beberapa pedoman untuk ukuran busbar tembaga termasuk meningkatkan penampang untuk mengurangi kehilangan energi, menggandakan luas penampang konduktor untuk memotong resistansi menjadi dua dan mengurangi kerugian hingga setengahnya. Beberapa peningkatan ukuran inkremental pertama di atas batas minimum yang diizinkan akan membuat perbedaan kerugian yang cukup besar, tetapi dengan setiap peningkatan inkremental, pengembaliannya menurun. Memilih beberapa batang dari satu bus adalah masalah lain yang harus dipertimbangkan oleh seorang insinyur desain untuk mencapai kerugian sistem yang lebih rendah.
Busbar adalah komponen pabrik yang berumur panjang, yang memberikan bobot lebih pada biaya energi berjalannya dalam perhitungan siklus hidup. Untuk memilih busbar yang tepat, diperlukan pemahaman tentang jatuh tegangan, arus hubung singkat, dan efek kulit yang dihadapi sistem selama operasi normal.
Merancang Tata Letak Pengkabelan Sistem Pembangkit Listrik yang Tepat
Tata letak fisik untuk komponen sistem tenaga dan panjang serta diameter kabel harus dipilih untuk meminimalkan kerugian. Kehilangan daya terbuang sia-sia dalam kabel dalam sistem kelistrikan. Kerugian juga termasuk untuk switchgear dan perangkat pembawa arus lainnya seperti kontrol dan sirkuit proteksi. Pedoman desain untuk mengurangi kerugian meliputi:
- Pusat beban transformator terletak di pusat, switchgear ke:
- Kurangi panjang kabel yang berjalan
- Mengurangi kerugian dan penurunan tegangan
- Buat bus dan tap sesingkat mungkin untuk:
- Kurangi jarak antara trafo unit bantu dan generator
- Tingkatkan diameter kabel dari kabel yang lebih kecil menjadi satu atau maksimum dua ukuran lebih tinggi untuk mendapatkan manfaat termasuk:
- Turunkan kerugian ohmik
- Lebih banyak kabel dengan lebih sedikit ukuran kabel yang berbeda mengurangi pemborosan selama pemasangan, dan dapatkan persyaratan yang lebih baik seperti jumlah pesanan minimum.
Peralatan utama diletakkan sebelum koneksi ditentukan di antara mereka. Menentukan pilihan desain kabel berdiameter terkecil yang diizinkan untuk mengurangi biaya material awal, dengan mengorbankan biaya pengoperasian seumur hidup yang jauh lebih besar.
Penentuan Desain Kabel
Penentuan penampang kabel antara beban interkoneksi harus dihitung dalam kaitannya dengan kondisi operasi dan panjang kabel. Faktor-faktor yang mempengaruhi penampang kabel meliputi:
- Pemuatan yang diizinkan dalam kondisi normal, dengan mempertimbangkan suhu sekitar dan metode tata letak.
- Kekuatan hubung singkat termal
- Turun tegangan yang diizinkan di sepanjang kabel berjalan dalam kondisi normal dan fase awal.
- Respons perangkat pelindung jika terjadi kelebihan beban dan arus hubung singkat sekecil mungkin untuk mengganggu tegangan berbahaya.
Perencanaan Rute Kabel
Perutean kabel di instalasi fasilitas yang rumit, pembangkit listrik, dan stasiun switching membutuhkan banyak pekerjaan di bagian insinyur dan perencana. Ini melibatkan pengaturan kabel untuk memberikan jalur terpendek antara titik awal dan tujuan akhir, sambil memastikan bahwa kombinasi tertentu tidak saling mempengaruhi.
Computer aided design (CAD) telah banyak digunakan sebagai sarana untuk mengembangkan dan merekayasa implementasi yang tepat dari tata letak komponen dan kabel. Fasilitas pembangkit listrik membutuhkan perawatan yang luar biasa saat mengembangkan aliran yang berfungsi penuh dan hemat energi.
Jembatan Perutean E3.3D
Jembatan Perutean E3.3D memungkinkan perutean jalur yang mudah dengan integrasi penuh dengan perangkat lunak CAD mekanis. Menentukan panjang, diameter, dan standar kabel untuk pemilihan kabel antar komponen interkoneksi tidak pernah semudah ini.
Untuk membantu mengupayakan yang terbaik dalam desain pertunjukan, Zuken telah mengembangkan hubungan antara E3.series dan semua vendor MCAD (CAD mekanis), memungkinkan pembuatan model desain yang terintegrasi penuh. Menggunakan Jembatan Perutean E3.3D, informasi skema dan koneksi dari E3.series dapat dihubungkan ke semua sistem MCAD utama. Fitur termasuk:
- Transfer Informasi Komponen ke MCAD (konektor, pin, splices)
- Transfer ke-dari Data ke MCAD
- Periksa Tabrakan, atau bentrokan, deteksi di MCAD
- Periksa Radius Tekuk Kawat
- Menghitung Panjang Kabel dan Segmen secara Otomatis di MCAD
- Pembuatan Otomatis Dokumentasi Manufaktur di E3.Formboard
E3.Skematis
Merancang dan mendokumentasikan sistem kontrol listrik termasuk diagram skematik, rencana terminal dan PLC. Ini membantu mencegah kesalahan saat Anda mendesain sehingga Anda dapat mengembangkan sistem untuk desain hemat energi terbaik. Antarmuka seret dan lepas yang mudah untuk menghemat waktu merancang koneksi dan komponen untuk pengembangan sehingga lebih banyak waktu dapat didedikasikan untuk efisiensi pabrik dan lebih sedikit untuk pengembangan produk. Mudah mengintegrasikan pekerjaan melalui berbagai platform untuk integrasi antara desain mekanik dan listrik. Ini memberikan langkah untuk pengembangan desain bagi insinyur listrik ketika sistem mekanik dan kontrol dirancang sebelum pertimbangan listrik. E3.Schematic menawarkan fitur berikut untuk memudahkan fase desain:
- Membuat dan mendokumentasikan skema kelistrikan Anda secara efisien
- Mencegah kesalahan dengan aturan desain bawaan
- Kemampuan insinyur untuk mendesain dengan perpustakaan besar komponen yang telah dirancang sebelumnya, disetujui sebelumnya, dan diuji
- Desain dengan tarik dan lepas
- Menyambungkan komponen listrik dengan mudah
- Lakukan nomor kabel Anda secara otomatis
- Tentukan dulu sub-sirkuit Anda sendiri
- Kelola terminal di beberapa lembar dengan desain perangkat lunak yang cerdas
- Buat dokumentasi proyek dalam satu langkah sederhana
Apakah ada cara agar fasilitas Anda menjadi hemat energi? Beri komentar tentang apa yang ingin Anda tingkatkan.
