Busbar dan Konektor dalam Instalasi Tegangan Tinggi dan Sangat Tinggi

Busbars dan Koneksi dalam Instalasi Indoor dan Outdoor

Apa itu Busbar Listrik?

Busbar listrik didefinisikan sebagai konduktor tunggal atau sekelompok konduktor yang berfungsi untuk mengumpulkan daya listrik dari feeder masuk dan mendistribusikannya ke feeder keluar. Pada dasarnya, busbar berfungsi sebagai titik penting di mana arus dari feeder masuk dan keluar bertemu, efektif mengagregasikan daya listrik pada satu titik dalam sistem listrik. Fungsi ini membuat busbar menjadi komponen penting untuk memfasilitasi aliran dan distribusi listrik yang efisien dalam berbagai setup terkait daya.

Busbars untuk Instalasi Outdoor

Dalam instalasi tegangan tinggi (HV), tegangan ekstra tinggi (EHV), serta instalasi tegangan menengah (MV) outdoor, busbar dan koneksi tanpa pelindung umumnya digunakan. Konduktor yang digunakan dalam skenario ini bisa berupa dua jenis utama: tabung atau kabel berstruktur.

Busbar tabung biasanya didukung oleh insulator tiang, yang biasanya terbuat dari keramik. Insulator-insulator ini memainkan peran vital dalam menjaga isolasi listrik antara busbar dan struktur penyangga, memastikan fungsi aman dan tepat dari sistem listrik. Di sisi lain, busbar kabel berstruktur dipasang dengan menggunakan klip ujung mati, yang kuat menahan kabel dan mencegah pergerakan atau longgar yang dapat mengganggu koneksi listrik.

Gambar 1 dan 2 memberikan contoh visual yang mengilustrasikan konsep yang dijelaskan di atas, menunjukkan tampilan dan pemasangan busbar outdoor beserta komponennya.

Busbars untuk Instalasi Switchgear

Busbar yang digunakan dalam instalasi switchgear biasanya dibuat dari tembaga, aluminium, atau paduan aluminium seperti paduan Al-Mg-Si (aluminium-magnesium-silikon). Bahan-bahan ini dipilih karena konduktivitas listrik, sifat mekanis, dan efisiensi biaya, menjadikannya cocok untuk mendistribusikan daya listrik secara efisien dalam sistem switchgear.

Karakteristik Utama Busbar Tanpa Pelindung

• Dimensi Fisik: Untuk konduktor tabung, diameter adalah parameter kritis, sedangkan untuk konduktor berstruktur, luas penampang adalah yang paling penting. Dimensi-dimensi ini langsung mempengaruhi kapasitas penghantaran arus dan resistansi listrik busbar. Diameter atau penampang yang lebih besar memungkinkan transmisi arus yang lebih tinggi dengan kerugian yang lebih rendah.

• Sifat Mekanis: Busbar tanpa pelindung harus memiliki kekuatan mekanis yang cukup untuk menahan berbagai gaya yang ditemui selama operasi. Parameter mekanis kunci termasuk kekuatan tarik (kemampuan untuk menahan peregangan), kekuatan tekan (ketahanan terhadap pemampatan), kekuatan lentur (kemampuan untuk menahan gaya lentur), dan kekuatan buckling (ketahanan terhadap deformasi di bawah beban tekan). Selain itu, momen ketahanan dan inersia sangat penting untuk memahami bagaimana busbar akan merespons stres mekanis, memastikan integritas strukturalnya sepanjang waktu.

• Arus Nominal: Arus nominal busbar menunjukkan arus kontinu maksimum yang dapat ditransmisikan dengan aman tanpa pemanasan berlebih atau degradasi kinerja. Nilai ini ditentukan berdasarkan faktor-faktor seperti sifat material, luas penampang, dan kondisi operasional lingkungan. Memilih busbar dengan arus nominal yang sesuai sangat penting untuk mencegah pemanasan berlebih dan potensi kegagalan dalam sistem listrik.

Perlu dicatat bahwa karena busbar tanpa pelindung tidak terisolasi, konsep tegangan nominal tidak berlaku dengan cara yang sama seperti pada konduktor terisolasi. Saat menghubungkan busbar ke terminal peralatan, konektor khusus harus digunakan. Konektor-konektor ini, seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 3, memastikan koneksi listrik yang aman, rendah hambatan, memfasilitasi transfer daya listrik yang andal antara busbar dan komponen lain dari sistem switchgear.

Koneksi Busbar dan Sistem Busbar Terisolasi

Koneksi Busbar

Ketika datang ke pembuatan koneksi antara busbar, pilihan konektor sangat penting dan tergantung pada bahan busbar yang dihubungkan. Untuk koneksi tembaga-ke-tembaga, konektor perunggu biasanya digunakan. Konektor-konektor ini menawarkan konduktivitas listrik dan kekuatan mekanis yang luar biasa, memastikan koneksi yang andal. Untuk koneksi aluminium-ke-aluminium, konektor paduan aluminium adalah pilihan ideal. Mereka dirancang khusus untuk mencocokkan sifat busbar aluminium, menyediakan koneksi yang aman dan stabil sambil meminimalkan risiko korosi.

Dalam kasus koneksi tembaga-ke-aluminium, konektor bi-metalik sangat penting. Penggunaan konektor ini diperlukan untuk mencegah korosi yang dapat terjadi akibat efek elektrolitik saat dua logam berbeda bersentuhan dalam keberadaan elektrolit (seperti kelembaban di udara). Reaksi elektrolitik antara tembaga dan aluminium dapat menyebabkan degradasi koneksi seiring waktu, potensial menyebabkan kegagalan listrik. Konektor bi-metalik dirancang untuk mengurangi masalah ini, memastikan koneksi jangka panjang dan andal antara busbar tembaga dan aluminium.

Busbar Terisolasi & Sistem Trunking

Dalam instalasi tegangan menengah (MV) dan tegangan rendah (LV) indoor, di mana arus tinggi terlibat dan ruang terbatas, busbar terisolasi dan sistem trunking sering digunakan. Dalam setup ini, busbar disimpan dalam enklosur logam, yang memiliki dua tujuan yaitu memberikan perlindungan mekanis dan isolasi listrik. Enklosur melindungi busbar dari kerusakan fisik, seperti benturan atau kontak dengan objek asing, dan juga mencegah kejutan listrik dengan mengisolasi konduktor hidup dari lingkungan sekitar.

Namun, enklosur ini memiliki trade-off. Keberadaan enklosur mengurangi disipasi panas busbar. Ini membatasi aliran udara pendingin di sekitar busbar dan mengurangi kerugian radiasi, yang penting untuk mendispersikan panas yang dihasilkan selama aliran arus. Akibatnya, rating arus busbar dalam enklosur sering kali jauh lebih rendah dibandingkan busbar yang terpapar udara bebas.

Untuk mengatasi masalah ini dan meminimalkan penurunan kapasitas penghantaran arus, enklosur ventilasi dapat digunakan. Enklosur-enklosur ini dirancang dengan lubang atau celah yang memungkinkan sirkulasi udara yang lebih baik, memfasilitasi disipasi panas yang lebih efisien. Ini membantu mempertahankan rating arus yang lebih tinggi sambil tetap memberikan perlindungan mekanis dan isolasi yang diperlukan.

Gambar 4 memberikan contoh ilustratif busbar tertutup, menunjukkan struktur dan tampilan tipikal sistem tersebut dan menyoroti bagaimana enklosur diintegrasikan dengan busbar untuk memenuhi persyaratan instalasi listrik indoor.

Busbar Terisolasi dan Sistem Trunking

Busbar Terisolasi

Busbar terisolasi biasanya dibangun menggunakan batang datar dari tembaga atau aluminium. Jumlah batang per fase dapat bervariasi, tergantung pada besarnya arus yang harus ditransmisikan. Dalam setup ini, setiap fase atau kutub individu dikemas dalam selubung yang terpisah dan di-ground. Ujung-ujung selubung ini dihubungkan oleh batang yang dirating untuk arus pendek penuh.

Fungsi utama selubung adalah untuk mencegah terjadinya arus pendek antar fase. Selain itu, ia menawarkan keuntungan penting terkait medan magnet. Ketika arus mengalir melalui konduktor, medan magnet yang kuat dihasilkan. Namun, arus yang sama dan berlawanan diinduksi dalam enklosur atau selubung, yang hampir sepenuhnya membatalkan medan magnet ini. Pembatalan medan magnet ini membantu mengurangi gangguan elektromagnetik dan meminimalkan potensi efek yang tidak diinginkan pada peralatan listrik dan elektronik di sekitarnya.

Bahan isolasi yang umum digunakan untuk busbar terisolasi termasuk udara dan heksafluorida sulfur (SF6). Udara adalah pilihan yang mudah tersedia dan hemat biaya, sementara SF6 menawarkan sifat isolasi yang superior, membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan isolasi dan kinerja listrik yang lebih tinggi.

Sistem Trunking

Dalam instalasi tegangan rendah (LV), pendekatan yang hemat biaya untuk distribusi daya, serta penyediaan daya ke beberapa peralatan dan fasilitasi interkoneksi antara panel switchboard atau antara panel switchboard dan transformator, adalah penggunaan sistem trunking. Seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 5, sistem trunking menyediakan cara yang terstruktur dan efisien untuk merutekan konduktor listrik, melindunginya dari kerusakan fisik, dan mempermudah pemasangan dan pemeliharaan sistem listrik.

Sistem Trunking: Fitur dan Keuntungan

Sistem trunking terdiri dari konduktor batang datar pra-rakit (termasuk konduktor fase dan netral) yang tertutup dalam satu casing logam. Desain ini menawarkan pendekatan yang terstruktur dan terorganisir untuk distribusi daya listrik.

Dalam sistem trunking feeder, pengambilan daya dari trunking busbar dicapai melalui penggunaan unit tap-off. Unit-unit ini dihubungkan pada lokasi tertentu dan prakondisi sepanjang trunking busbar. Mereka memungkinkan pengambilan daya yang aman dan terkontrol dari sistem, biasanya melalui perangkat pelindung yang sesuai seperti pemutus sirkuit atau sekering. Setup ini memastikan bahwa daya listrik dapat didistribusikan dengan tepat ke berbagai beban sesuai kebutuhan.

Sistem trunking menawarkan beberapa keuntungan signifikan dibandingkan sistem berbasis kabel tradisional:

• Hemat Biaya dan Mudah Dipasang: Sistem trunking lebih ekonomis untuk diterapkan dan lebih sederhana untuk dipasang, terutama dalam aplikasi arus tinggi. Dalam skenario semacam itu, mencapai rating arus yang diperlukan dengan kabel single-core sering memerlukan penggunaan beberapa kabel untuk memenuhi spesifikasi drop tegangan dan dip tegangan. Ini tidak hanya meningkatkan kompleksitas dan biaya pemasangan kabel, tetapi juga meningkatkan risiko pemanasan antara kabel, yang dapat berpotensi menyebabkan short circuit. Sebaliknya, sistem trunking menyediakan solusi yang lebih efisien dan andal untuk distribusi daya arus tinggi.

• Kekuatan Mekanis dan Efisiensi Pemasangan: Mereka menunjukkan kekuatan mekanis yang unggul pada jarak jauh dengan kebutuhan minimum untuk pengikat. Karakteristik ini secara signifikan mengurangi waktu pemasangan, karena memerlukan dukungan dan pengencang yang lebih sedikit dibandingkan dengan jalur kabel. Ketangguhan sistem trunking juga memastikan durabilitas dan keandalan yang lebih besar selama operasi.

• Penghematan Ruang dan Desain yang Disederhanakan: Sistem trunking menghilangkan kebutuhan untuk banyak jalur kabel beserta logam pendukungnya, menyederhanakan infrastruktur listrik secara keseluruhan. Pengurangan kompleksitas ini tidak hanya menghemat ruang, tetapi juga membuat sistem lebih mudah dikelola dan dipelihara.

• Kebutuhan Terminasi yang Lebih Sedikit: Mereka membutuhkan ruang terminasi yang lebih sedikit di dalam panel switchboard. Keuntungan ini sangat penting, terutama dalam desain panel switchboard di mana ruang sangat terbatas, memungkinkan layout panel listrik yang lebih kompak dan efisien.

• Menghilangkan Kebutuhan untuk Penyambung Kabel: Karena sistem trunking telah dirakit dan tidak memerlukan penyambungan kabel di tempat, kebutuhan untuk penyambung kabel khusus dihilangkan. Ini tidak hanya mengurangi biaya tenaga kerja, tetapi juga meminimalkan potensi kesalahan yang terkait dengan penyambungan kabel, meningkatkan kualitas dan keandalan pemasangan listrik secara keseluruhan.

• Fleksibilitas dalam Distribusi Daya: Beberapa outlet tap-off memberikan fleksibilitas untuk menyesuaikan diri dengan perubahan kebutuhan daya setelah pemasangan awal, tergantung pada rating trunking busbar. Fitur ini memungkinkan rekonfigurasi sistem listrik dengan mudah untuk menampung beban baru atau perubahan permintaan beban, menjadikan sistem trunking sangat adaptif terhadap kebutuhan listrik yang berkembang.

• Kemudahan Reposisi dan Perpanjangan: Reposisi outlet distribusi adalah proses yang sederhana dengan sistem trunking. Selain itu, sistem dapat dengan mudah diperpanjang seiring pertumbuhan kebutuhan listrik suatu fasilitas, menawarkan solusi yang dapat ditingkatkan untuk distribusi daya.

• Daya Tarik Estetika: Di area di mana sistem listrik terlihat, sistem trunking menawarkan penampilan yang estetis dibandingkan dengan bundel kabel. Desainnya yang ramping dan seragam dapat meningkatkan daya tarik visual interior bangunan, menjadikannya pilihan yang disukai di ruang komersial dan publik.

• Dapat Digunakan Kembali: Sistem trunking busbar dapat dibongkar dan digunakan kembali di area lain, menyediakan solusi yang hemat biaya untuk fasilitas yang menjalani renovasi atau ekspansi. Faktor keterpakaiannya tidak hanya mengurangi limbah, tetapi juga menawarkan penghematan signifikan dalam hal biaya material dan pemasangan.

• Tahan Api yang Lebih Baik: Mereka menyediakan ketahanan yang lebih baik terhadap penyebaran api dibandingkan dengan sistem kabel tradisional. Enklosur logam trunking membantu mengandung api dan mencegah penyebarannya melalui sistem listrik, berkontribusi pada peningkatan keamanan api di bangunan.