Ringkasan Rumus Perhitungan Pemanasan Peralatan Listrik

I. Kapasitas Pemanasan Switchgear / Panel Tegangan Tinggi dan Rendah

Pembuangan panas panel switchgear-tegangan tinggi dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

Q=(​I_g/I_e​​)²q_e(kW)

I_g​: Arus pengoperasian sakelar-tegangan tinggi (A)

I_e​: Arus terukur dari-saklar tegangan tinggi (A)

q_e​: Pembuangan panas saklar-tegangan tinggi pada arus terukur

Switchgear-tegangan tinggi dibagi menjadi switchgear masuk dan switchgear pengumpan. Secara umum, pembangkitan panas pada switchgear masuk lebih besar dibandingkan dengan switchgear pengumpan

Pembuangan panas panel switchgear-tegangan rendah dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

Q=e×∑P(kW)

e : Faktor pemanfaatan panel

x : Faktor kerugian aktual panel

∑P: Jumlah rugi-rugi daya seluruh komponen listrik pada-panel tegangan rendah (kW)

● Karena perbedaan tujuan dan arus pengoperasian berbagai panel di pembangkit listrik, secara umum, semakin besar arus pengoperasian, semakin besar pula pembangkitan panas komponen listrik di panel tersebut. Untuk panel distribusi yang disusun secara terpusat, disarankan untuk mendapatkan data pembangkitan panas yang lebih akurat dari produsen peralatan.

● Khususnya, untuk panel distribusi penting, pemanas listrik dipasang di dalamnya untuk melindungi komponen listrik, mencegah kelembapan berlebih, dan mengurangi kinerja insulasi. Kekuatan setiap panel umumnya sekitar 0,3 ~ 0,5 kW, yang harus dipertimbangkan di ruang proteksi relai yang diatur secara terpusat.

 

II. Pembangkitan Panas Transformator

Disipasi panas trafo terutama mengacu pada kehilangan energi di dalam trafo, yang terdiri dari dua bagian: Rugi Tembaga (rugi resistif) dan Rugi Besi (rugi magnet). Rugi-rugi tembaga bervariasi sesuai dengan beban, sedangkan rugi-rugi besi tidak bergantung pada beban dan dapat dianggap konstan. Biasanya, rugi-rugi tembaga pada beban tetapan didefinisikan sebagai rugi-rugi hubung singkat, dan rugi-rugi besi pada tegangan pengenal didefinisikan sebagai rugi-rugi tanpa beban.

Rugi-rugi transformator tipe-berpendingin sendiri,-berpendingin udara, dan kering-semuanya dihamburkan ke udara sekitar. Sebaliknya, untuk transformator berpendingin air-, sebagian besar kerugian terbawa oleh sistem pendingin air, sementara sebagian kecil hilang ke udara karena suhu oli lebih tinggi daripada suhu udara sekitar.

Umumnya, di pabrik tertutup, pembangkit listrik bawah tanah, dan pembangkit listrik penyimpanan pompa, trafo utama yang disusun di gedung pabrik atau di bawah tanah sebagian besar menggunakan pendingin air. Namun, trafo lain di pembangkit listrik, seperti trafo layanan stasiun, trafo penerangan, trafo darurat, dan trafo eksitasi, sebagian besar mengadopsi trafo tipe-berpendingin udara atau kering-.

Pembuangan panas transformator berpendingin udara-dapat dihitung secara sederhana dengan rumus berikut:

Q=P_k​+P_d​(kW)

P_k​ - Tidak ada-kehilangan beban transformator (kW)

Pembuangan panas trafo berpendingin air-dapat dihitung dengan rumus berikut:

Q=5.5×(t_y​−t_n​)1.25A×10⁻³(kW)

Dimana:t_y​- Temperatur oli rata-rata tangki trafo (umumnya antara 65-70 derajat )

t_n​ - Suhu sekitar dalam ruangan (derajat)

 

AKU AKU AKU. Pembangkitan Panas Busbar dan Kabel

Di pembangkit listrik, sambungan antara generator dan trafo sebagian besar menggunakan busbar tertutup-yang didinginkan sendiri. Pembangkitan panas busbar mencakup dua bagian: pembangkitan panas dari hilangnya daya busbar dan pembuangan panas terinduksi dari selungkup.

Karena kedua ujung busbar utama dihubungkan ke peralatan generator dan trafo, udara antara busbar dan selungkup sebenarnya tertutup. Penutup tersebut berfungsi sebagai pelindung dan pelindung elektromagnetik untuk mengurangi dampak medan elektromagnetik busbar terhadap peralatan listrik di sekitarnya dan lingkungan, tanpa mengurangi pembuangan panas busbar. Panas dari hilangnya daya busbar ditransfer ke udara antara busbar dan enclosure, kemudian ke lingkungan melalui shell enclosure. Pembuangan panas yang disebabkan dari selungkup secara langsung ditransfer ke lingkungan.

Pembuangan panas akibat hilangnya daya busbar dapat dihitung dengan rumus berikut:

q_s​=3×I²RΣ​φ_s​L×10⁻³(kW)

I: Arus pengoperasian busbar (A)

RΣ​: Resistansi ekivalen per satuan panjang busbar (Ω/m)

φ_s​: Koefisien proporsional hilangnya daya yang dihamburkan ke lingkungan

L: Panjang busbar (m)

Pembuangan panas terinduksi pada penutup busbar dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

q_k​=3×I²R_k​φ_k​L×10⁻³(kW)

I : Arus fasa busbar (A)

R_Z​: Resistansi DC busbar pada suhu pengoperasian (Ω/m)

R_k​: Resistansi DC penutup busbar pada suhu pengoperasian (Ω/m)

φ_s​: Koefisien efek kulit busbar

φ_k​: Koefisien efek kulit penutup busbar

L: Panjang busbar (m)

 

IV. Reaktor Pembangkit Panas

Reaktor digunakan pada-perangkat distribusi daya berkapasitas besar untuk membatasi-arus hubung singkat, dan juga dapat digunakan sebagai reaktor filter pada perangkat rektifikasi.

Disipasi panas suatu reaktor dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Q=η₁​η₂​P(kW)>Di mana:

η₁​: Faktor pemanfaatan reaktor, umumnya diambil sebagai0.95

η₂​: Faktor beban reaktor, umumnya diambil sebagai0.75

P: Hilangnya daya reaktor pada daya pengenal (kW), ditentukan oleh arus pengenal, reaktansi pengenal, dan model

Reaktor terdiri dari belitan, dengan kapasitas panas dan pembangkitan panas yang besar, dan diperlukan jangka waktu tertentu untuk mencapai pembangkitan panas yang stabil. Untuk reaktor yang beroperasi terus menerus, pembangkitan panas stabil; untuk reaktor yang beroperasi sebentar-sebentar, pembangkitan panas harus ditentukan berdasarkan waktu pengoperasian dan kurva karakteristik pembangkitan panas reaktor.

 

V. Pembangkitan Panas pada Genset

Pembuangan panas genset terutama berasal dari dua aspek: satu adalah perpindahan panas melalui pelat penutup dan struktur penutup casing, dan yang lainnya adalah panas yang dibawa oleh kebocoran sirkulasi udara pendingin genset.

Genset-berukuran besar dan sedang biasanya menggunakan mode pendinginan sirkulasi-udara tertutup: hilangnya belitan generator ditransfer ke udara pendingin, dan kemudian panas udara diambil oleh air pendingin melalui pendingin air pada set tersebut. Menurut data yang diukur, suhu udara yang dikeluarkan dari stator umumnya tidak melebihi 65 derajat, sedangkan suhu udara yang masuk ke rotor umumnya tidak lebih rendah dari 5 derajat.

Pembuangan panas pada casing generator dapat dihitung dengan rumus berikut:

q_k​=KA(t_g​−t_n​)(W)

K: Koefisien perpindahan panas selubung generator (W/(m²· derajat ))

A : Luas permukaan casing generator (m²)

t_g​: Suhu rata-rata sirkulasi udara pendingin generator (derajat)

t_n​: Suhu lingkungan dalam ruangan (derajat)

 

Pembuangan Panas Akibat Kebocoran Udara Generator

Pembuangan panas akibat kebocoran udara generator dapat dihitung dengan rumus berikut:

q_f​= vc (t_f​−t_n​)

: Koefisien kebocoran (0,3% untuk pelat penutup baja)

v: Volume sirkulasi udara pendingin (m³/jam)

c: Kapasitas panas spesifik udara (W/(kg· derajat ))

: Kepadatan udara (1,2 kg/m³)

t_f​: Kebocoran suhu udara (derajat)

t_n​: Suhu lingkungan dalam ruangan (derajat)

Catatan Kunci: Perhitungan kehilangan panas kebocoran udara sangat bergantung padavolume udara pendingin (v). Karena perbedaan standar desain antara produsen domestik dan internasional, volume udara yang ditentukan dapat bervariasi secara signifikan (misalnya, 200 m³/jam vs. 120 m³/jam untuk unit 300MW). Untuk hasil yang akurat, disarankan untuk memperoleh parameter volume udara pendingin resmi dari produsen genset daripada hanya mengandalkan perhitungan manual.

 

VI. Pembangkitan Panas Perangkat Pemula Konverter Frekuensi Statis SFC

SFC (Konverter Frekuensi Statis) adalah perangkat awal konversi frekuensi statis, terutama digunakan untuk memulai unit pembangkit listrik-penyimpanan yang dipompa dalam kondisi pemompaan. Terdiri dari reaktor masukan, reaktor keluaran, filter, kabinet daya, dan reaktor DC.

Untuk pembangkit listrik-penyimpanan yang dipompa dengan kapasitas unit tunggal sebesar 300 MW, kapasitas setiap komponen pada perangkat SFC yang disediakan oleh produsen asing adalah sebagai berikut:

Kapasitas Perangkat SFC

TIDAK.	Nama Peralatan	Berjalan (kW)	Siaga (kW)
1	Reaktor Masukan	27	3
2	Reaktor Keluaran	63	0
3	Menyaring	83	28
4	Kabinet Kekuasaan	15	6
5	Reaktor DC	200	0
6	Total	388	37

 

Seperti yang bisa kita lihat, pembangkitan panas perangkat SFC mencapai 388 kW jika dihitung pada beban penuh. Menurut analisis operasi aktual dan statistik beberapa pembangkit listrik-penyimpanan yang dipompa dan dioperasikan, pengaktifan satu unit (mulai dari tarikan statis hingga sambungan jaringan) hanya membutuhkan waktu 240 detik, dan waktu pengaktifan untuk enam unit adalah sekitar 25 menit.

Berdasarkan kurva karakteristik pengoperasian perangkat SFC yang disediakan oleh pabrikan asing:

Reaktor masukan, reaktor keluaran, dan jangkauan reaktor DC20%dari nilai pembangkitan panasnya setelah 25 menit pengoperasian.

Filter dan kabinet listrik mencapai sekitar70%dari nilai pembangkitan panasnya.

Menurut perhitungan ini, pembangkitan panas perangkat SFC adalah sekitar126,6kW, yang32.6%dari pembangkitan panas terukur.

Pembangkitan panas perangkat SFC berkaitan erat dengan kapasitas dan waktu pengoperasiannya. Untuk menentukan pembangkitan panas peralatan dengan lebih akurat, perlu meminta kurva karakteristik pengoperasian peralatan dari pabrikan terkait, kemudian menghitungnya berdasarkan kapasitas peralatan dan waktu pengoperasian.

 

VII. Peralatan Penerangan Pembangkit Panas

Untuk pembangkit listrik-berukuran besar dan menengah, daya penerangan cenderung meningkat karena permintaan pencahayaan dalam dekorasi arsitektur dan desain lanskap. Dengan berkembangnya peralatan penerangan, aplikasi penerangan di pembangkit listrik telah beralih dari lampu pijar dan lampu neon ke-sumber cahaya dengan kecerahan tinggi seperti lampu yodium-tungsten dan lampu halida logam. Namun, pembuangan panas peralatan penerangan stabil: selama tegangan dan daya stabil, pembuangan panas tetap tidak berubah.

 

Sebagian energi listrik yang dikonsumsi oleh penerangan langsung diubah menjadi panas, yang dibuang ke lingkungan melalui konveksi dan konduksi. Energi cahaya memancar keluar dalam bentuk radiasi infra merah, yang tidak dapat langsung diserap oleh udara tetapi melewati udara untuk diserap oleh benda-benda disekitarnya, kemudian dipindahkan ke udara. Bagian yang diubah menjadi cahaya juga terlebih dahulu diproyeksikan ke benda-benda di sekitarnya, diserap oleh benda-benda tersebut dan kemudian diubah menjadi panas, yang kemudian dipindahkan ke udara dan benda-benda lain melalui konveksi, konduksi atau radiasi.

Pembangkitan panas peralatan penerangan dihitung sebagai:

Q=n₁N(kW)

n₁​: Koefisien konsumsi daya pemberat, umumnya diambil sebagai1.2

N: Total daya terpasang peralatan penerangan (kW)