Apa itu Studi Hubung Singkat?
Hubung singkat adalah terbentuknya jalur konduktif yang tak-disengaja atau disengaja antara dua atau lebih bagian konduktif yang membuat beda tegangan listrik antar bagian tersebut menjadi sama atau mendekati nol. Definisi studi gangguan hubung singkat (short-circuit) study adalah eksaminasi atau analisis sistem kelistrikan untuk menentukan besar arus saat terjadi gangguan listrik lalu membandingkan nilai tersebut dengan rating peralatan dan setting perangkat proteksi terpasang. Studi hubung-singkat berkaitan dengan analisa mendalam terkait hubung singkat, menjadi pertimbangan saat pembuatan desain baru, kegiatan analitik untuk validasi operasional sistem tenaga eksisting. Studi gangguan dan proteksi hubung singkat sangat penting dalam sistem tenaga. Tanpa simulasi hubung singkat, kita tidak dapat melakukan studi rele koordinasi dan arc flash. – Omazaki Engineering adalah konsultan yang melayani studi, analisis, simulasi, asesmen, dan evaluasi gangguan hubung singkat untuk fasilitas industri dan komersial. Jika Anda butuh konsultan studi analisis arus gangguan hubung singkat listrik menggunakan software seperti ETAP dan DigSilent, dsb, hubungi kami dengan mengirim email ke cs@omazaki.co.id atau mengisi formulir pada kontak.
———————————————
Pengetahuan Dasar
Definisi Sirkuit Pendek
Menurut standar IEC 60909, definisi hubung singkat adalah terbentuk jalur konduktif yang tidak disengaja atau disengaja antara dua atau lebih bagian konduktif (misalnya hubung singkat tiga fasa) yang membuat perbedaan tegangan (potensial) listrik antara bagian konduktif tersebut menjadi sama atau mendekati nol.
Hubung-singkat merupakan gangguan listrik. Hubung singkat adalah koneksi abnormal antara dua node pada jaringan listrik dengan tegangan yang berbeda. Hubung-singkat, atau kadang disebut “korsleting”, mengakibatkan arus listrik lebih atau over-current.
———————
Penyebab Umum Gangguan Hubung Singkat
Berikut beberapa penyebab umum gangguan hubung singkat:
- Kontak langsung dengan konduktor listrik
- Suhu berlebih karena arus lebih atau beban lebih
- Kegagalan isolasi kabel
- Wiring peralatan yang buruk – Korsleting dapat terjadi di steker stopkontak, kabel daya, dan papan sirkuit internal peralatan dan perangkat
- Sambungan listrik yang longgar – Perlengkapan listrik kendor seiring waktu, yang meningkatkan kemungkinan komponen logam bersentuhan satu sama lain
- Pelepasan elektron (discharge) yang merusak karena tegangan berlebih
- Busur akibat kondensasi bersama dengan udara, terutama pada isolator
- Dan sebagainya
———————
Bahaya Hubung-Singkat
Dalam waktu kisaran milidetik, arus gangguan hubung singkat besarnya bisa ribuan kali lebih besar dari arus operasi normal sistem.
Kerusakan akibat korsleting dapat dikurangi atau dicegah dengan menggunakan sekring, pemutus arus, atau proteksi beban berlebih lainnya, yang memutuskan daya sebagai reaksi terhadap arus berlebih. Proteksi beban berlebih harus dipilih sesuai dengan nilai arus rangkaian. Sirkuit untuk peralatan rumah tangga berukuran besar memerlukan perangkat pelindung yang disetel atau diberi nilai untuk arus yang lebih tinggi daripada sirkuit penerangan. Pengukur kawat yang ditentukan dalam kode gedung dan kelistrikan dipilih untuk memastikan operasi yang aman sehubungan dengan perlindungan beban berlebih. Perangkat proteksi arus berlebih harus diberi peringkat untuk secara aman memutus arus hubung singkat prospektif maksimum dengan aman.
Pada pemasangan yang tidak tepat (sambungan yang salah pada kabel, kontak yang salah di soket daya, atau bahkan lokasi korsleting itu sendiri), arus berlebih saat terjadi korsleting dapat menyebabkan pemanasan ohmik pada bagian sirkuit dengan konduktivitas yang buruk. Panas berlebih seperti itu adalah penyebab umum kebakaran. Busur listrik, jika terbentuk selama korsleting, menghasilkan panas dalam jumlah besar dan juga dapat menyebabkan penyalaan zat yang mudah terbakar.
Dalam sistem distribusi industri dan utilitas, gaya dinamis yang dihasilkan oleh arus hubung singkat yang tinggi menyebabkan konduktor menyebar. Busbar, kabel, dan peralatan dapat rusak karena gaya yang dihasilkan dalam korsleting.
———————
Jenis-jenis Hubung-Singkat
- Arus ganggung hubung-singkat simetris
Gangguan hubung singkat ini hanya terjadi pada sistem 3 fase. Korsleting jenis ini terjadi di mana ketiga konduktor terhubung-singkat secara bersamaan. Hubung singkat tipe simetri hanya untuk hubung singkat 3 fasa dengan atau tanpa ground. Hanya 5% dari total kejadian gangguan hubung singkat merupakan hubung singkat 3 fasa. - Arus ganggung hubung-singkat tak-simetris
Gangguan hubung singkat jenis ini terjadi pada sistem 1 dan 3 fase. Hubung singkat terjadi antara konduktor bertegangan dengan atau tanpa ground. Hubung singkat asimetris ini dibagi menjadi:
– Line-to-line fault. Dua fase yang disingkat tanpa ground
– Double line-to-ground fault. Dua fase yang terhubung bersama ke ground
– Single line-to-ground fault. Salah satu fase terhubung-singkat ground
———————
Mengapa Kita Perlu Studi Analisis Gangguan Hubung Singkat?
Karena gagguan hubung-singkat tidak selalu dapat dicegah, kita hanya dapat berusaha menguranginya dan menahan efek yang berpotensi merusak sampai batas tertentu. Di tahap awa pembangunanl, studi hubung-singkat diperlukan untuk merancang sistem kelistrikan sehingga kemungkinan terjadinya korsleting menjadi kecil.
Namun, jika korsleting terjadi maka perlu dilakukan sesuatu untuk mengurangi efeknya dengan a) mengelola besarnya arus gangguan yang tidak diinginkan, dan b) mengisolasi bagian terkecil yang mungkin dari sistem di sekitar area gangguan untuk mempertahankan layanan ke sisa sistem.
Alasan Utama Melakukan Studi Hubung-Singkat
- Verifikasi kecukupan peralatan interupsi yang ada. Jenis studi yang sama akan menjadi dasar pemilihan peralatan interupsi untuk tujuan perencanaan sistem.
- Penentuan pengaturan perangkat pelindung sistem, yang dilakukan terutama dengan jumlah yang mencirikan sistem dalam kondisi gangguan. Kuantitas ini juga disebut sebagai “gagang pelindung”, biasanya mencakup arus atau tegangan fase dan urutan dan laju perubahan arus sistem atau
- Penentuan pengaruh arus gangguan pada berbagai komponen sistem seperti kabel, saluran, busway, transformator, dan reaktor selama gangguan tersebut Tekanan termal dan mekanis dari arus gangguan yang dihasilkan harus selalu dibandingkan dengan jangka pendek yang sesuai, biasanya siklus pertama, tahan kemampuan peralatan sistem.
- Penilaian tentang pengaruh berbagai jenis hubung singkat dengan tingkat keparahan yang berbeda-beda terhadap profil tegangan sistem secara keseluruhan. Studi ini akan mengidentifikasi area dalam sistem yang kesalahannya dapat menghasilkan tegangan yang meluas secara tidak dapat diterima
- Konseptualisasi, desain dan penyempurnaan tata letak sistem, pentanahan netral, dan pentanahan gardu induk.
———————————————
Kapan Studi Hubung-Singkat Dilakukan dan Seberapa Sering?
Studi hubung singkat diperlukan untuk setiap sistem tenaga seperti studi sistem fundamental lainnya seperti studi aliran daya, studi stabilitas transien, studi analisis harmonik, dll. Studi sirkuit pendek dapat dilakukan pada tahap perencanaan untuk membantu menyelesaikan sistem tata letak, menentukan level tegangan, dan ukuran kabel, transformator, dan konduktor. Untuk sistem yang ada, studi kesalahan diperlukan dalam kasus pembangkitan tambahan, pemasangan beban putar tambahan, modifikasi tata letak sistem, penataan ulang peralatan perlindungan, verifikasi kecukupan pemutus yang ada, relokasi roda gigi yang sudah diperoleh untuk menghindari hal yang tidak perlu belanja modal, dll. Analisis “Pasca mortem” juga dapat melibatkan studi sirkuit pendek untuk menduplikasi alasan dan kondisi sistem yang menyebabkan kegagalan sistem.
NFPA 70E 2018 (Standar Keselamatan Listrik di tempat kerja) juga merekomendasikan untuk melakukan studi arus pendek setidaknya setiap 5 tahun atau setiap kali terjadi modifikasi besar di dalam fasilitas.
———————————————
Maksud dan Tujuan Studi Analisis Hubung Singkat
Tujuan dan tujuan dari analisis dan studi hubung singkat adalah:
- Studi gangguan hubung singkat digunakan untuk menentukan arus gangguan atau arus hubung singkat yang tersedia di setiap titik dalam sistem
- Hitung tugas gangguan simetris maksimum yang tersedia untuk dibandingkan dengan peringkat hubung singkat peralatan Tegangan Rendah dan peralatan Tegangan Menengah atau Tinggi untuk mengganggu peringkat
- Hitung tugas gangguan puncak maksimum yang tersedia untuk dibandingkan dengan peralatan Tegangan Rendah peringkat puncak yang tidak dipublikasikan dan peringkat penutupan dan penguncian Tegangan Menengah atau Tinggi
- Identifikasi kekurangan dalam perlindungan sistem
- Berikan solusi yang disarankan untuk membantu memperbaiki area masalah
Beberapa Pertanyaan Penting
Hasil studi dapat digunakan untuk merekomendasikan perubahan pada pabrik yang ada atau untuk mengusulkan desain awal sistem dalam tahap perencanaan dan / atau perluasannya. Beberapa pertanyaan penting yang studi kesalahan dapat membantu memberikan jawaban adalah sebagai berikut:
- Apakah peralatan interupsi sirkuit memadai untuk persyaratan interupsi sistem pada semua level tegangan? Dapatkah switchgear tegangan menengah dan tinggi menahan tugas sesaat dan interupsi yang diberlakukan oleh sistem? Apakah switchgear ini memadai untuk gangguan jalur ke tanah? Jika tidak, haruskah peralatan baru dibeli atau dapatkah beberapa perubahan pada sistem dilakukan untuk menghindari pengeluaran modal tambahan?
- Apakah ada cadangan dalam kemampuan interupsi pemutus sirkuit untuk mengakomodasi perluasan sistem di masa mendatang? Jika tidak, apakah perlu memiliki margin keamanan untuk ekspansi di masa mendatang? Jika ya, bagaimana sistem diubah untuk mengakomodasi masalah ini?
- Apakah peralatan non-interupsi, yaitu reaktor, kabel, transformator, saluran bus, memiliki nilai yang memadai untuk menahan arus hubung singkat hingga dibersihkan oleh peralatan interupsi?
- Apakah pemutus sirkuit beban atau sakelar pemutusan memiliki kemampuan penguat sesaat dan / atau tutup-dan-kait yang memadai?
- Apa efeknya pada arus hubung singkat yang dihitung dalam sistem pembangkit listrik jika ada peningkatan tingkat hubung singkat perusahaan listrik? Secara ekonomi, apa yang bisa dilakukan untuk mengantisipasi kemungkinan seperti itu?
- Apakah peralatan atau sirkuit pelindung khusus diperlukan untuk menyediakan selektivitas perangkat pelindung untuk nilai arus hubung singkat maksimum dan minimum?
- Selama kesalahan, apakah tegangan pada bus yang tidak bermasalah dalam sistem turun ke level yang dapat menyebabkan kontaktor starter motor putus atau relai undervoltage beroperasi?
———————————————
Bagaimana Melakukan Studi Hubung-Singkat
Perhitungan dan Standar Studi Hubung-Singkat
IEC 60909 – Standar Internasional
Seri IEC 60909 standar membedakan empat jenis tugas yang menghasilkan empat arus gangguan hubung singkat terhitung yang berbeda:
- Arus hubung singkat awal I ”k
- Arus hubung singkat puncak Ip
- Arus hubung singkat yang putus Ib
- Arus gangguan kondisi-mapan Ik
Standar ANSI – standar Amerika Utara
Standar IEEE yang mencakup perhitungan gangguan arus hubung singkat untuk sistem kelistrikan tegangan rendah (di bawah 1000 V), adalah:
- Standar IEEE 242-1986
- Standar IEEE 241-1990
- Standar IEEE C37.13-1990
- Standar IEEE 141-1993
Standar IEEE yang berhubungan dengan perhitungan arus hubung singkat untuk jaringan listrik tegangan menengah dan tinggi adalah:
- Standar IEEE 141-1993
- Standar IEEE C37.5-1979
- Standar IEEE 241-1990
- Standar IEEE 242-1986.
- Standar IEEE C37.010-1979
———————
Faktor-faktor yang Pengaruhi Akurasi Studi Hubung-Singkat
IEEE Std.399 menyatakan bahwa banyak faktor yang mempengaruhi akurasi dalam studi hubung singkat, yaitu:
- Sistem konfigurasi
- Impedansi sistem
- Grounding netral
- Beban dan shunt sistem pra-kesalahan
- Saling kopling dalam urutan nol
- Pergeseran fase di bank transformator delta wye
———————
Perangkat Lunak untuk Analisis Hubung-Singkat
Berbagai perangkat lunak atau software yang diakui secara internasional tersedia di seluruh dunia yang dapat digunakan untuk melakukan studi dan analisa hubung singkat (short circuit) untuk fasilitas komersial dan industri. Yang paling atas, yang paling banyak digunakan adalah sebagai berikut:
- ETAP
- SKM
- EasyPower
- PSS
- Dll
———————
Langkah-Langkah Studi Hubung-Singkat
- Pengumpulan data
Informasi tentang semua komponen diperoleh selama kunjungan lapangan dan kemudian ditabulasikan. Data tambahan diperoleh dari utilitas listrik, produsen, atau dihitung dari data lapangan.
- Diagram satu garis
Diagram sistem tenaga menunjukkan bagaimana semua komponen yang terhubung secara elektrik dibuat, atau, jika sudah ada, diperbarui. Data tambahan yang diperlukan untuk studi, seperti impedansi kabel, dapat diperoleh dengan informasi dari diagram satu jalur ini. - Analisis perangkat lunak
Dengan menggunakan salah satu dari banyak perangkat lunak analisis hubung singkat yang tersedia, data sistem adalah masukan dan arus hubung singkat di berbagai titik dalam sistem dihitung sebagai keluaran. - Tabulasi hasil
Output dari perangkat lunak sistem tenaga biasanya dimasukkan ke dalam tabel untuk perbandingan dengan peringkat peralatan dalam sistem. Jika arus hubung singkat yang dihitung pada suatu titik melebihi nilai hubung singkat peralatan yang dipasang pada titik tersebut, maka lokasi tersebut ditandai sebagai tidak memadai. terlindung. - Laporan terakhir
Laporan rinci akan menjelaskan ruang lingkup studi, semua asumsi, asal data, metode yang digunakan untuk menghitung arus, hasil tabulasi, dan rekomendasi untuk tindakan korektif dipublikasikan pada.
———————
Hasil Kerja
Laporan studi hubung singkat tipikal diharapkan mencakup kiriman berikut yang diberikan oleh konsultan:
- Model fasilitas yang komprehensif dalam perangkat lunak sistem tenaga modern
- Evaluasi sistem dalam kondisi hubung singkat untuk skenario normal dan darurat
- Parameter desain perangkat pelindung yang diperlukan untuk perlindungan optimal
- Perbandingan antara peringkat perangkat pelindung yang ada dan arus gangguan yang tersedia
- Rekomendasi untuk perlindungan peralatan dan personel
- Rekomendasi tindakan korektif perangkat pelindung untuk perlindungan terhadap arus gangguan tinggi
- Memberikan informasi yang diperlukan sesuai dengan standar IEC, NEC, NFPA 70E dan IEEE 1584.
———————————————
Hubungi Omazaki Engineering jika Anda membutuhkan konsultan studi, analisis simulasi dan evaluasi gangguan hubung singkat atau short circuit untuk proyek kelistrikan atau sistem kelistrikan eksisting Anda.
———————————————
Artikel Terkait
- Studi & Analisis Sistem Tenaga Listrik
- Studi & Analisis Aliran Daya
- Studi Koordinasi Proteksi
- Studi dan Analisis Pengasutan (Starting) Motor
- Studi Stabilitas Transien Sistem Tenaga
- Studi & Analisis Harmonik
- Studi & Asesmen Arc Flash
- Studi & Asesmen Kualitas Daya
- Studi & Analisis Jatuh Tegangan
Referensi
———————————————