Dua transformator dapat memiliki daya pengenal dan tegangan yang sama tetapi berperilaku sangat berbeda dalam sistem yang sama. Salah satu alasan utama adalah impedansi hubung singkat.

Parameter ini memengaruhi arus gangguan yang diantisipasi, regulasi tegangan, koordinasi proteksi, start motor, dan pembagian beban paralel. Ini juga memengaruhi peringkat pemutus sirkuit, rel bus, kabel, dan peralatan lain di sekitar transformator.

Nilai yang lebih rendah atau lebih tinggi keduanya bisa masuk akal, tergantung pada sistemnya. Masalah biasanya timbul ketika impedansi dipilih tanpa merujuk pada studi hubung singkat, profil beban, dan desain proteksi.

Impedansi hubung singkat biasanya dinyatakan dalam persentase. Selama pengujian, satu belitan dihubung singkat dan tegangan yang dikurangi diterapkan ke belitan lain hingga arus pengenal mengalir. Tegangan yang diterapkan, dinyatakan sebagai persentase dari tegangan pengenal, adalah nilai impedansi transformator.

Misalnya, transformator dengan impedansi 5% membutuhkan sekitar 5% dari tegangan pengenal untuk menghasilkan arus pengenal dalam kondisi uji hubung singkat.

Mengabaikan impedansi sistem hulu, arus gangguan simetris awal pada terminal transformator dapat diperkirakan sebagai:

Isc ≈ Irated ÷ Zpu

Impedansi 5% sesuai dengan sekitar 20 kali arus pengenal. Impedansi 8% sesuai dengan sekitar 12,5 kali arus pengenal. Arus gangguan sistem aktual juga akan bergantung pada impedansi sumber, impedansi konduktor, metode grounding, dan rasio X/R sistem.

Impedansi yang lebih rendah umumnya meningkatkan regulasi tegangan. Penurunan tegangan melintasi transformator lebih kecil di bawah beban, yang dapat membantu start motor, pengangkatan beban besar, dan aplikasi yang sensitif terhadap variasi tegangan.

Pertukarannya adalah arus gangguan yang lebih tinggi. Pemutus sirkuit mungkin memerlukan kapasitas interupsi yang lebih besar, sementara rel bus, kabel, dan pemutus sirkuit harus menahan beban hubung singkat yang lebih tinggi.

Di dalam transformator, gangguan yang menembus menghasilkan gaya elektromagnetik yang kuat pada belitan. Gaya-gaya ini meningkat pesat dengan arus gangguan dan dapat membebani konduktor belitan, spacer, kabel, dan struktur penjepit. Gangguan eksternal yang berulang dapat meningkatkan risiko perpindahan belitan atau deformasi mekanis jika transformator dan sistem proteksi tidak terkoordinasi dengan baik.

Impedansi rendah juga dapat meningkatkan biaya proyek di luar transformator. Pemutus sirkuit dengan peringkat gangguan yang lebih tinggi, sistem rel bus yang lebih kuat, dan langkah-langkah pembatas arus tambahan mungkin lebih mahal daripada yang dihemat oleh desain transformator itu sendiri.

Impedansi yang lebih tinggi membatasi arus gangguan. Ini dapat mengurangi beban interupsi yang ditempatkan pada pemutus sirkuit dan menurunkan tekanan hubung singkat pada peralatan hilir.

Kekhawatiran utama adalah penurunan tegangan. Di bawah beban berat, start motor, atau pengangkatan beban mendadak, transformator impedansi tinggi dapat menghasilkan penurunan tegangan yang lebih besar. Ini dapat memengaruhi akselerasi motor, operasi kontaktor, peralatan proses, dan beban lain yang sensitif terhadap tegangan.

Impedansi tinggi juga dapat mengurangi arus gangguan ke tingkat yang membuat koordinasi proteksi lebih sulit. Untuk gangguan jarak jauh atau tingkat rendah, pengaturan relai dan sekering mungkin memerlukan tinjauan yang lebih cermat untuk mempertahankan sensitivitas dan waktu pembersihan yang memadai.

Nilai impedansi yang lebih tinggi tidak secara otomatis berarti kerugian transformator yang lebih tinggi atau keandalan yang lebih rendah. Hasilnya bergantung pada geometri belitan, kontrol fluks bocor, susunan konduktor, dan desain termal. Namun, impedansi kustom yang sangat tinggi mungkin memerlukan pekerjaan desain tambahan dan dapat meningkatkan kerugian liar atau pemanasan lokal jika fluks bocor tidak dikelola dengan benar.

Tidak ada aturan sederhana yang mengatakan bahwa transformator impedansi lebih tinggi atau lebih rendah akan selalu lebih mahal. Mencapai impedansi spesifik proyek mungkin memerlukan perubahan pada dimensi belitan, susunan konduktor, jarak isolasi, pelindung magnetik, dan dukungan struktural.

Nilai di luar jangkauan desain normal produsen sering kali memerlukan rekayasa dan kontrol produksi tambahan. Toleransi impedansi yang ketat juga dapat meningkatkan biaya desain, material, dan pengujian.

Biaya sistem yang lebih luas mungkin lebih signifikan:

Impedansi rendah mungkin memerlukan pemutus sirkuit, pemutus sirkuit, dan sistem rel bus dengan peringkat gangguan yang lebih tinggi.

Impedansi tinggi mungkin memerlukan dukungan tegangan tambahan, pengaturan start motor yang berbeda, atau perubahan pada ukuran konduktor dan pengaturan proteksi.

Oleh karena itu, bagi tim pengadaan, harga pembelian transformator terendah dapat menyebabkan biaya instalasi total yang lebih tinggi jika impedansi yang dipilih menggeser persyaratan tambahan ke bagian lain dari sistem.

Transformator paralel memerlukan rasio tegangan, grup vektor, posisi tap, dan karakteristik impedansi yang kompatibel. Ketika dua transformator memiliki impedansi persentase yang berbeda, mereka tidak akan berbagi beban secara merata.

Untuk dua transformator dengan peringkat MVA yang sama, unit dengan impedansi lebih rendah membawa arus lebih banyak. Jika satu transformator memiliki impedansi 5% dan yang lain 7%, unit 5% akan mengambil bagian beban total yang lebih besar dan mungkin mencapai kapasitas pengenalnya terlebih dahulu.

Besaran impedansi saja tidak cukup untuk studi operasi paralel yang terperinci. Rasio X/R, rasio tegangan, pengaturan tap, dan koneksi belitan juga memengaruhi pembagian arus dan arus sirkulasi.

Impedansi hubung singkat adalah parameter sistem yang penting, tetapi tidak dapat digunakan sendiri untuk menilai keandalan transformator.

Untuk desain impedansi rendah, kekuatan mekanik belitan dan kemampuan tahan hubung singkat memerlukan perhatian cermat. Untuk desain impedansi tinggi, regulasi tegangan, fluks bocor, pemanasan lokal, dan sensitivitas proteksi memerlukan tinjauan yang lebih cermat.

Desain isolasi, suhu konduktor, penjepitan belitan, konsistensi manufaktur, pengujian rutin, dan waktu pembersihan proteksi semuanya berkontribusi pada kinerja jangka panjang.

Impedansi yang sesuai adalah nilai yang bekerja dengan sistem kelistrikan lengkap dan dapat diproduksi, diuji, dan dipelihara dalam desain yang disetujui.

• MVA pengenal dan basis kapasitas yang digunakan untuk nilai impedansi

• Tegangan pengenal, frekuensi, dan pasangan belitan yang berlaku

• Posisi tap yang digunakan sebagai referensi impedansi

• Suhu referensi untuk nilai yang dijamin dan diuji

• Impedansi target atau jangkauan impedansi yang dapat diterima

• Toleransi yang berlaku di bawah standar yang mengatur atau spesifikasi proyek

• Rasio X/R jika diperlukan untuk studi hubung singkat atau proteksi

• Tingkat gangguan utilitas yang tersedia dan impedansi sumber hulu

• Persyaratan start motor, pengangkatan beban besar, dan regulasi tegangan

• Persyaratan operasi paralel dengan transformator yang ada atau di masa mendatang

• Laporan uji pabrik dan impedansi terukur akhir

Untuk transformator multi-belitan, RFQ harus menyatakan pasangan belitan mana yang berlaku untuk setiap nilai impedansi. Nilai persentase tunggal mungkin tidak mencukupi ketika beberapa keluaran tegangan atau belitan tersier terlibat.

Tidak ada impedansi hubung singkat "terbaik" universal. Nilai yang lebih rendah meningkatkan regulasi tegangan tetapi meningkatkan arus gangguan. Nilai yang lebih tinggi membatasi arus gangguan tetapi menciptakan lebih banyak penurunan tegangan dan dapat mempersulit proteksi atau start beban.

Nilai akhir harus berasal dari studi hubung singkat sistem, analisis regulasi tegangan, koordinasi proteksi, dan rencana operasi. Tim pengadaan kemudian dapat membandingkan kutipan transformator berdasarkan dampak sistem total daripada harga transformator saja.

WINLEY menyediakan solusi khusus untuk aplikasi transformator yang dipasang di tiang, dipasang di alas, daya gardu induk, tipe kering, dan distribusi serta daya lainnya. Selama tinjauan teknis, tim rekayasa kami bekerja sama dengan pelanggan untuk mengklarifikasi tingkat gangguan sistem, impedansi target, regulasi tegangan, profil beban, start motor, operasi paralel, dan persyaratan koordinasi proteksi.

Berdasarkan masukan ini, WINLEY dapat meninjau jangkauan impedansi bersama dengan kapasitas transformator, tegangan, susunan belitan, metode pendinginan, dan standar yang berlaku. Ketika beberapa desain dapat memenuhi persyaratan proyek, opsi dapat dibandingkan dalam hal biaya transformator, beban gangguan pemutus sirkuit, kinerja tegangan, dan keandalan operasi. Ini membantu pelanggan memilih solusi yang praktis dan hemat biaya untuk sistem daya yang lengkap.

Tergantung pada jenis produk, konfigurasi, dan pasar target, solusi dapat mendukung produk bersertifikat UL/cUL di bawah UL File E536138 dan persyaratan ANSI/IEEE, CSA, efisiensi U.S. DOE, dan NEMA yang berlaku. Gambar, data pelat nama, dan laporan uji pabrik dapat disediakan untuk mendukung persetujuan teknis dan verifikasi parameter akhir.

Pelajari lebih lanjut tentang solusi transformator WINLEY:
https://www.winley-electric.com/