Bayangkan lini produksi sebuah pabrik besar tiba-tiba terhenti, pusat data lumpuh karena listrik padam, atau peralatan penting rumah sakit tidak dapat dioperasikan. Di balik skenario ini sering kali terdapat risiko tersembunyi dalam sistem tenaga listrik. Switchgear bertegangan rendah berfungsi sebagai perlindungan penting yang melindungi jalur listrik fasilitas penting ini. Memahami teknologi inti dan kriteria pemilihannya sangat penting untuk memastikan pengoperasian sistem tenaga listrik yang aman, andal, dan efisien.
Berfungsi sebagai "pusat kendali" sistem tenaga, switchgear tegangan rendah menggabungkan perangkat perlindungan sirkuit seperti pemutus, sekering, dan sakelar untuk melindungi, mengendalikan, dan mengisolasi peralatan listrik. Komponen-komponen ini ditempatkan di dalam struktur logam, dengan beberapa struktur tersebut membentuk unit atau rakitan switchgear. Banyak digunakan dalam sistem transmisi dan distribusi tenaga listrik, serta fasilitas komersial dan industri menengah hingga besar, sistem ini mengikuti standar IEEE di Amerika Utara dan standar IEC di tempat lain.
Switchgear tertutup logam bertegangan rendah mewakili produk distribusi tiga fase yang dirancang untuk memberi daya pada peralatan listrik dengan aman, efisien, dan andal yang beroperasi pada tegangan hingga 1000 volt dan arus mencapai 6000 ampere. Peringkat switchgear ANSI/NEMA umumnya mencapai 635 volt dengan peringkat bus arus kontinu hingga 10.000 ampere untuk konfigurasi catu daya paralel.
Diposisikan di sisi transformator distribusi tegangan rendah (dengan unit gabungan disebut gardu induk), peralatan ini memberi daya pada pusat kendali motor tegangan rendah, panel distribusi, dan berbagai rangkaian cabang. Ini melayani aplikasi penting di industri berat, manufaktur, pertambangan, petrokimia, utilitas, pengolahan air, pusat data, dan fasilitas kesehatan.
Konfigurasi switchgear tegangan rendah standar memiliki tiga kompartemen terisolasi, menciptakan struktur pertahanan yang kuat:
- Kompartemen pemutus:Secara vertikal menampung hingga empat pemutus daya dengan isolasi individual untuk mencegah penyebaran kesalahan
- Kompartemen bus:Diposisikan di belakang pemutus dengan penghalang terisolasi antara bagian bus yang berdekatan
- Kompartemen kabel:Terletak di bagian belakang dengan partisi berventilasi opsional dan panel yang dapat diakses untuk sambungan kabel
Desain akses belakang ini meningkatkan keselamatan dengan mencegah kontak yang tidak disengaja dengan konduktor aktif dan mencegah kerusakan akibat busur api. Konfigurasi akses depan alternatif memungkinkan pemasangan di dinding yang mirip dengan panel distribusi.
Busbar tembaga berlapis perak atau timah membentuk "jalan raya" listrik di dalam switchgear. Riser vertikal terhubung ke kontak pemutus, sedangkan bus utama horizontal menghubungkan bagian yang berdekatan. Isolasi antar fase dipertahankan melalui celah udara yang memadai atau bahan yang digunakan jika jarak terbukti tidak mencukupi.
Pemutus sirkuit daya tegangan rendah (LV-PCB) dengan unit trip terintegrasi memberikan perlindungan hubung singkat dan beban berlebih yang penting. Perangkat yang dapat ditarik dan dipasang di pintu ini dapat menghentikan gangguan melalui kontak yang dipisahkan udara (tidak seperti pemutus vakum tegangan menengah), sehingga mendapat sebutan "pemutus sirkuit udara".
Parameter seleksi penting meliputi:
- Tegangan maksimum (biasanya 635V)
- Frekuensi daya (50/60Hz)
- Kelas isolasi (2.2kV)
- Arus kontinu (hingga 10,000A)
- Ketahanan arus pendek (hingga 200kA)
- Ketahanan jangka pendek (hingga 100kA untuk 30 siklus)
Switchgear modern menggabungkan sistem mitigasi arc flash yang canggih:
- Penutup pemadaman busur api
- Konstruksi tahan busur
- Interlocking selektif zona (ZSI)
- Sistem pemeliharaan pengurangan arc flash
- Relai deteksi khusus
- Perlindungan diferensial bus
Standar utama yang mengatur meliputi:
- ANSI/IEEE C37.20.1 (switchgear LV tertutup logam)
- ANSI/IEEE C37.20.7 (pengujian kesalahan busur)
- UL 1558/UL 1066 (standar pemutus)
Peringkat kritis ini (SCCR) menentukan arus gangguan maksimum yang dapat ditahan dengan aman oleh rakitan selama ≥4 siklus pada tegangan pengenal. Nilai seluruh switchgear sesuai dengan kapasitas pemutus dengan nilai terendah.
Menentukan arus maksimum yang dapat diinterupsi dengan aman oleh perangkat proteksi, nilai ini harus melebihi nilai ketahanan pemutus dan arus gangguan yang tersedia pada sistem.
Peringkat komponen ganda ini (biasanya berdurasi 30 siklus) menunjukkan kemampuan rakitan untuk menahan arus gangguan tertentu tanpa kerusakan, yang penting untuk koordinasi selektif.
Koordinasi yang tepat memastikan hanya pemutus hulu terdekat yang trip jika terjadi gangguan, sehingga menjaga keandalan sistem. Meskipun penundaan yang dapat diprogram pada LV-PCB (hingga 30 siklus) memungkinkan koordinasi yang efektif, pendekatan ini dapat meningkatkan energi insiden—memerlukan kepatuhan NEC 240.87 yang cermat untuk mitigasi arc flash.
Meskipun keduanya mendistribusikan daya, switchgear menawarkan fitur-fitur unggul:
- Pemutus yang dapat ditarik dan diservis vs. MCCB yang diperbaiki
- Ketahanan 30 siklus vs. peringkat 3 siklus
- Perlindungan arc flash tingkat lanjut
- Peningkatan kemampuan koordinasi
Modernisasi melalui perangkat elektronik cerdas (IED)—termasuk pemutus pintar, sensor, dan relai berbasis mikroprosesor—memungkinkan pemantauan tingkat lanjut, analitik, dan optimalisasi sistem berbasis cloud untuk meningkatkan keselamatan dan kinerja.