Definisi Studi dan Analisis Jatuh Tegangan
Apa itu Studi Jatuh (Drop) Tegangan?
Studi dan analisis drop atau jatuh tegangan adalah kegiatan untuk menentukan dan menganalisis profil tegangan dan penurunan tegangan pada suatu rangkaian dan jaringan listrik selama operasi normal dan darurat. Studi drop tegangan merupakan salah satu rangkaian dalam Studi Sistem Tenaga yang biasanya termasuk dalam Studi dan Analisis Aliran Daya. Studi jatuh tegangan adalah salah satu studi kelistrikan yang paling dasar dan umum dibutuhkan. Studi penyusutan tegangan ini juga berkaitan dengan desain spesifikasi kabel dan Studi Kualitas Daya – Omazaki Engineering adalah konsultan yang melayani jasa konsultasi studi drop tegangan dan analisis. Jika Anda sedang mencari perusahaan konsultan studi analisis drop (jatuh) tegangan, untuk proyek baru atau evaluasi sistem kelistrikan yang sudah ada di Indonesia dan Asia Tenggara, hubungi Omazaki Engineering dengan mengirimkan email ke cs@omazaki.co.id atau mengisi formulir di kontak. Kami melakukan studi, analisa dan evaluasi jatuh atau drop tegangan menggunakan perangkat lunak ETAP.
———————————————
Pengetahuan Dasar
Apa itu Jatuh Tegangan?
Menurut definisi, tegangan adalah ukuran gaya listrik antara dua titik yang menggerakkan arus. Dan, jatuh tegangan adalah besarnya rugi tegangan yang terjadi melalui seluruh atau sebagian rangkaian karena impedansi. Terjadinya jatuh tegangan bisa dicegah atapun ditiadakan. Jatuh tegangan dalam rangkaian listrik biasanya terjadi ketika arus melewati kabel. Ini terkait dengan resistansi atau impedansi terhadap aliran arus dengan elemen pasif di sirkuit termasuk kabel, kontak, dan konektor yang mempengaruhi tingkat penyusutan tegangan. Semakin panjang rangkaian atau panjang kabel maka tegangan yang hilang semakin besar.
Bagaimana Mengetahui Besar Drop Tegangan?
Ada dua cara untuk mengetahui besaran penyusutan atau penurunan tegangan:
- Perhitungan matematis
- Pengukuran
Rumus dasar jatuh tegangan untuk sistem tiga fasa:
di mana:
- Vd = Jatuh tegangan per fasa, Volt
- V = Tegangan kirim (sending-end) fasa-fasa
- R = rl — r adalah resistansi, Ω/km
- X = xl — x adalah reaktansi, Ω/k
Jatuh Tegangan yang Diizinkan
Persentase jatuh tegangan maksimum yang diijinkan bervariasi dari satu negara ke negara lain. Nilai tipikal persentase drop tegangan yang diizinkan untuk instalasi tegangan rendah (low voltage) diberikan di bawah ini.
Standar IEC
Persentase drop tegangan yang diizinkan berdasarkan IEC 60364-5-52:
Standar NFPA 70 – NEC 2017
Persentase drop tegangan maksiumum berdasarkan NFPA 70 – NEC 2017:
- Sirkuit cabang – Jatuh tegangan maksimum 3%. Penurunan tegangan total maksimum saat menggabungkan sirkuit cabang dan feeder tidak boleh melebihi 5% [210-19 (a) FPN No. 4].
- Feeder – Drop tegangan maksimum 3%. Penurunan total maksimum untuk kombinasi sirkuit cabang dan feeder tidak boleh melebihi 5% [215-2 (d) FPN No. 2].
- Services – Tidak ada penurunan tegangan yang disarankan untuk konduktor servis di NEC
- Phase converters – Tidak boleh melebihi 3% [455-6 (a) FPN].
- Recreational vehicle parks – Jatuh tegangan maksimum untuk konduktor rangkaian cabang tidak boleh melebihi 3%, sedangkan jatuh tegangan kombinasi dari rangkaian cabang dan feeder tidak boleh melebihi 5% dari sumber tegangan [210-19 (a) FPN No. 4 dan 551 -73 (d) FPN].
Apa Penyebab Drop Tegangan Berlebih?
Ada berbagai penyebab jatuh tegangan berlebihan, antara lain:
- Desain teknik yang buruk atau tidak ada desain teknik yang sesuai standar sebelumnya
- Ukuran penampang konduktor tidak sesuai (undersized)
- Aktual diameter dan panjang konduktor tidak sesuai
- Bahan penghantar kabel yang tidak tepat
- Penggunaan yang tidak tepat — Arus beban aktual lebih tinggi dari arus rangkaian desain
- Koneksi buruk (terminasi)
- Menghubungkan terlalu banyak kabel pada satu cable lug
- Menggunakan konektor yang tidak disetujui
- Menghubungkan dua konduktor berbeda material pada sebuah konektor yang tidak disetujui (seperti tembaga dan aluminium)
- Gagal mengencangkan lug atau sekrup sesuai standar terukur
Dampak Negatif Jatuh Tegangan Berlebihan
- Motor tidak dapat dinyalakan – Peralatan yang membutuhkan rating arus masuk yang lebih tinggi mungkin tidak dapat dinyalakan karena voltase di bawah tingkat daya pengoperasian minimumnya. Penurunan tegangan perlu diperhitungkan saat mendesain sirkuit untuk motor termasuk parameter MCA vs FLA.
- Pengoperasian terputus-putus – Jika alat tidak dapat dinyalakan, alat dapat mati saat mendeteksi penurunan voltase yang nyata. Ini biasanya akan terjadi pada komputer & sistem game selama ‘game dengan skor tinggi yang sempurna’. Pelanggan mengharapkan sistem tenaga yang andal.
- Tingkat pencahayaan yang tidak konsisten – Desain penerangan jalan harus memperhitungkan penurunan tingkat tegangan secara bertahap karena penurunan tegangan 5% dapat terlihat pada tingkat pencahayaan.
- Blown Fuse & Tripping Circuit Breakers – Ingatlah bahwa P = VI jadi jika V rendah, sebuah peralatan dapat meningkatkan I-nya untuk mencapai level daya yang diinginkan. Ketika banyak beban pada suatu rangkaian meningkatkan konsumsi arus mereka, hal itu dapat menyebabkan mekanisme keselamatan menjadi trip.
- Konsumsi arus yang meningkat dapat menyebabkan motor dan ballast menjadi terlalu panas dan mengurangi masa operasinya. Beban resistif seperti pemanas & lampu pijar juga akan berkurang masa pakainya. Tingkat tegangan yang berfluktuasi yang disebabkan oleh beban lain pada sistem dapat menyebabkan kedipan yang mengganggu.
———————————————
Mengapa Perlu Melakukan Studi Analisis Jatuh Tegangan?
Ada beberapa alasan dan kondisi sehingga dinilai perlu untuk melakukan studi drop tegangan, sebagai berikut:
- Perubahan besar – Studi analisis penurunan tegangan harus dilakukan setiap kali terjadi perubahan besar pada sistem kelistrikan
- Efisiensi sistem – Jika rangkaian mendukung banyak beban, konduktor yang lebih besar akan membayar sendiri berkali-kali lipat dalam penghematan energi saja.
- Kinera sistem – Beberapa beban bekerja paling baik saat penurunan tegangan minimal.
- Troubleshooting – Jika Anda mengikuti rekomendasi penurunan tegangan yang diizinkan, Anda tidak perlu menebak apakah pengukuran lapangan Anda menunjukkan masalah atau jika tegangan rendah karena tidak mengakomodasi penurunan tegangan dalam desain.
- Proteksi beban – Tegangan rendah untuk beban induktif dapat menyebabkan panas berlebih, inefisiensi, dan masa pakai peralatan yang lebih pendek.
———————————————
Tujuan Studi Penurunan Tegangan
Tujuan dari studi analisis jatuh tegangan meliputi:
- Untuk mematuhi standar dan peraturan ketenaga-listrikan yang berlaku
- Untuk memenuhi persyaratan operasional yang essesnsial sehingga kemudian kinerja sistum meningkatkan
- Untuk mengurangi kehilangan rugi-rugi daya sehingga efektivitas dan efisiensi energy pun meningkat
———————————————
Bagaimana Melakukan Studi Analisis Drop Tegangan?
Ada dua metode dalam studi dan analisis jatuh tegangan, yaitu:
- Perhitungan manual
- Bantuan perangkat lunak rekayasa
Studi Analisis Jatuh Tegangan Menggunakan Software
Software
- ETAP
- SKM
- EasyPower
- etc.
Prosedur Studi
- Pengumpulan dan verifikasi data
- Pemodelan sistem
- Verifikasi dan validasi model
- Simulasi
- Analisis dan Rekomendasi
- Pelaporan
———————————————
Kebutuhan Data untuk Studi Penurunan Tegangan
Data Bus
- Nominal kV
- Phase angle
- Load diversity factor
- etc.
Data Percabangan
- Branch includes three-winding transformer, two-winding transformer, transmission line, cable, reactor, and impedance.
- Branch data also includes Branch Z, R, X, or X/R values and units, tolerance, and temperatures, if applicable
- Cable and transmission line length and unit
- Transformer rated kV and kVA, tap and load tap-changing (LTC) settings
- Impedance base kV and base kVA
Data Beban Statik
- Rated kV, kVA, and power factor
- Operating load
Lumped Load Data
- Rated kV, kVA, and power factor
- Operating load
———————————————
Hasil Kerja (Deliverables) dan Pelaporan
Setelah melakukan studi, laporan harus dibuat oleh individu atau konsultan studi analisis jatuh (drop) tegangan dalam format yang disukai oleh klien atau pengguna. Sebuah laporan rinci disediakan yang mencakup:
- Penjelasan lengkap tentang latar belakangr, tujuan, dan ruang lingkup studi
- Tabulasi data yang digunakan untuk memodelkan komponen sistem dan diagram satu garis yang sesuai
- Deskripsi skenario yang dievaluasi dan identifikasi skenario yang digunakan untuk mengevaluasi aliran beban
- Tabulasi mengidentifikasi tegangan bus, sudut tegangan, dan penurunan tegangan pada setiap bus; penurunan tegangan cabang, aliran daya dalam kW, kVAR, kVA, Amp dan faktor daya; kerugian cabang dalam kW, kVAR, kVA, dan kerugian sistem total
———————————————
Hubungi Omazaki Engineering bila anda mencari konsultan studi dan analisis drop atau jatuh ataupun susut serta penurunan tegangan untuk keperluan desain proyek baru maupun evaluasi sistem kelistrikan eksisting Anda.
———————————————
Artikel Terkait
- Studi & Analisis Sistem Tenaga Listrik
- Studi & Analisis Aliran Daya
- Studi & Analisis Hubung Singkat
- 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
Referensi
- IEC 60364-5-52 Low-voltage electrical installations – Part 5-52: Selection and erection of electrical equipment – Wiring systems
- IEEE Std 141-1993 Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants
- NFPA 70 – National Electric Codes 2017
———————————————