Busbar dan Penghubung dalam Pemasangan HV dan EHV

Busbars dan Penghubung dalam Pemasangan Dalam dan Luar Ruangan

Apakah Busbar Elektrik?

Busbar elektrik didefinisikan sebagai konduktor tunggal atau sekelompok konduktor yang berfungsi untuk mengumpulkan tenaga listrik dari pengumpan masuk dan mendistribusikannya ke pengumpan keluar. Secara esensial, busbar bertindak sebagai persimpangan penting di mana arus dari pengumpan masuk dan keluar berkumpul, secara efektif mengagregasi tenaga listrik pada satu titik dalam sistem listrik. Fungsi ini menjadikan busbar komponen penting untuk memfasilitasi aliran dan distribusi listrik yang efisien dalam berbagai penataan terkait tenaga.

Busbars untuk Pemasangan Luar Ruangan

Dalam pemasangan tegangan tinggi (HT), sangat tinggi (SHT) serta pemasangan luar ruangan dengan tegangan menengah (TM), busbar dan penghubung tanpa pelindung sering digunakan. Konduktor yang digunakan dalam skenario ini dapat dibagi menjadi dua jenis utama: tabung atau kabel tali.

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

Gambar 1 dan 2 memberikan contoh visual yang mengilustrasikan konsep-konsep yang dijelaskan di atas, menunjukkan penampilan dan pemasangan busbar luar ruangan beserta komponen-komponennya yang biasa.

Busbars untuk Pemasangan Switchgear

Busbar yang digunakan dalam pemasangan 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 mekanik, dan efisiensi biaya, membuatnya cocok untuk mendistribusikan tenaga listrik secara efisien dalam sistem switchgear.

Ciri-ciri Utama Busbar Tanpa Pelindung

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

• Sifat Mekanik: Busbar tanpa pelindung harus memiliki kekuatan mekanik yang cukup untuk menahan berbagai gaya yang dihadapi selama operasi. Parameter mekanik kunci termasuk kekuatan tarik (kemampuan untuk menahan peregangan), kekuatan tekan (ketahanan terhadap pengepresan), 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 mekanik, memastikan integritas strukturalnya seiring 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 bahan, luas penampang, dan kondisi operasi 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 diisolasi, konsep tegangan nominal tidak berlaku dengan cara yang sama seperti untuk konduktor terisolasi. Saat menghubungkan busbar ke terminal peralatan, konektor khusus harus digunakan. Konektor-konektor ini, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3, memastikan koneksi listrik yang aman, rendah hambatan, memfasilitasi transfer tenaga listrik yang andal antara busbar dan komponen lain dari sistem switchgear.

Koneksi Busbar dan Sistem Busbar Terisolasi

Koneksi Busbar

Ketika datang ke 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 mekanik 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-logam sangat penting. Menggunakan 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-logam dirancang untuk mengurangi masalah ini, memastikan koneksi jangka panjang dan andal antara busbar tembaga dan aluminium.

Busbar Terisolasi & Sistem Trunking

Dalam pemasangan tegangan menengah (TM) dan rendah (TR) di dalam ruangan, di mana arus tinggi terlibat dan ruang terbatas, busbar terisolasi dan sistem trunking sering digunakan. Dalam penataan ini, busbar ditempatkan dalam encloser logam, yang berfungsi ganda untuk memberikan perlindungan mekanik dan isolasi listrik. Encloser melindungi busbar dari kerusakan fisik, seperti benturan tak sengaja atau kontak dengan benda asing, dan juga mencegah syok listrik dengan mengisolasi konduktor hidup dari lingkungan sekitarnya.

Namun, encloser ini memiliki trade-off. Keberadaan encloser 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, peringkat arus busbar dalam encloser seringkali jauh lebih rendah dibandingkan dengan busbar yang terpapar udara bebas.

Untuk mengatasi masalah ini dan meminimalkan penurunan kapasitas arus, encloser ventilasi dapat digunakan. Encloser ini dirancang dengan bukaan atau lubang yang memungkinkan sirkulasi udara yang lebih baik, memfasilitasi disipasi panas yang lebih efisien. Ini membantu mempertahankan peringkat arus yang lebih tinggi sambil tetap memberikan perlindungan mekanik dan isolasi yang diperlukan.

Gambar 4 memberikan contoh ilustratif dari busbar tertutup, menunjukkan struktur dan penampilan tipikal sistem tersebut dan menyoroti bagaimana encloser diintegrasikan dengan busbar untuk memenuhi persyaratan pemasangan listrik di dalam ruangan.

Busbar Terisolasi dan Sistem Trunking

Busbar Terisolasi

Busbar terisolasi biasanya dibangun menggunakan batang datar tembaga atau aluminium. Jumlah batang per fase dapat bervariasi, tergantung pada magnitudo arus yang harus ditransmisikan. Dalam penataan ini, setiap fase atau kutub individual dikemas dalam sheath yang dipertahankan sendiri. Ujung-ujung sheath ini dihubungkan oleh batang yang dinilai untuk arus hubungan singkat penuh.

Fungsi utama sheath adalah untuk mencegah terjadinya arus hubungan singkat antar fase. Selain itu, sheath menawarkan keuntungan penting terkait medan magnet. Ketika arus mengalir melalui konduktor, ia menghasilkan medan magnet yang kuat. Namun, arus yang sama dan berlawanan diinduksi dalam encloser atau sheath, 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 insulasi yang umum digunakan untuk busbar terisolasi termasuk udara dan sulfur heksafluorida (SF6). Udara adalah opsi yang mudah tersedia dan ekonomis, sementara SF6 menawarkan sifat insulasi superior, menjadikannya cocok untuk aplikasi di mana tingkat isolasi dan kinerja listrik yang lebih tinggi diperlukan.

Sistem Trunking

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

Sistem Trunking: Fitur dan Keuntungan

Sistem trunking terdiri dari konduktor batang datar yang telah dirakit (termasuk konduktor fase dan netral) yang ditempatkan dalam casing logam tunggal. 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 spesifik dan predefinisi sepanjang trunking busbar. Mereka memungkinkan penghapusan daya yang aman dan terkontrol dari sistem, biasanya melalui perangkat pelindung yang sesuai seperti pemutus sirkuit atau sekering. Penataan 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 saat berurusan dengan aplikasi arus tinggi. Dalam skenario tersebut, mencapai peringkat arus yang diperlukan dengan kabel inti tunggal sering memerlukan penggunaan beberapa kabel untuk memenuhi spesifikasi drop tegangan dan penurunan tegangan. Hal ini tidak hanya meningkatkan kompleksitas dan biaya pemasangan kabel, tetapi juga meningkatkan risiko overheating antara kabel, yang dapat berpotensi menyebabkan hubungan singkat. Sebaliknya, sistem trunking menyediakan solusi yang lebih efisien dan andal untuk distribusi daya arus tinggi.

• Kekuatan Mekanik dan Efisiensi Pemasangan: Mereka menunjukkan kekuatan mekanik superior selama jarak yang panjang dengan kebutuhan minimal untuk perbaikan. Karakteristik ini secara signifikan mengurangi waktu pemasangan, karena memerlukan dukungan dan pengencang yang lebih sedikit dibandingkan dengan jalur kabel. Ketangguhan sistem trunking juga memastikan ketahanan dan keandalan yang lebih besar selama operasi.

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

• Persyaratan Terminasi yang Lebih Sedikit: Mereka memerlukan ruang terminasi yang lebih sedikit dalam panel switchboard. Keuntungan ini sangat penting, terutama dalam desain panel switchboard di mana ruang sangat terbatas, memungkinkan tata letak panel listrik yang lebih padat dan efisien.

• Menghilangkan Kebutuhan untuk Jointer Kabel: Karena sistem trunking telah dirakit dan tidak memerlukan penyambungan kabel di tempat, kebutuhan untuk jointer kabel spesialis dihilangkan. Hal 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 dengan perubahan kebutuhan daya setelah pemasangan awal, tergantung pada peringkat 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 fasilitas, menawarkan solusi yang dapat ditingkatkan untuk distribusi daya.

• Daya Tarik Estetika: Dalam area di mana sistem listrik terlihat, sistem trunking menawarkan penampilan yang menarik dibandingkan dengan bundel kabel. Desain yang ramping dan seragam mereka 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 sedang direnovasi atau diperluas. Faktor keterpakaiannya tidak hanya mengurangi limbah tetapi juga menawarkan penghematan signifikan dalam hal biaya material dan pemasangan.

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