Pada gardu induk modern, desain sistem tenaga yang akurat memerlukan pemahaman yang jelas tentang beban sesaat (transien) dan bagaimana beban tersebut memengaruhi ukuran peralatan, khususnya untuk pengisi daya baterai dalam sistem DC. Artikel ini menguraikan konsep beban transien, implikasinya, dan cara menghitung kapasitas pengisi daya dengan tepat dalam kondisi tersebut.

1. Apa itu Beban Sesaat (Sementara)?

Beban transien mengacu pada peristiwa permintaan daya tinggi berdurasi pendek yang biasanya berlangsung dari beberapa milidetik hingga beberapa detik. Beban ini dicirikan oleh:

(1)Arus atau daya amplitudo tinggi

(2)Durasi singkat

(3)Waktu yang tidak dapat diprediksi

Contoh Umum:

Arus masuk selama motor dinyalakan atau transformator dihidupkan (hingga 5–10x arus terukur)

Mengalihkan lonjakan dari mesin las atau peralatan induksi frekuensi tinggi

Peristiwa gangguan, seperti sambaran petir atau hubungan arus pendek, yang menyebabkan lonjakan beban yang singkat namun kuat

2. Mengapa Beban Sementara Penting?

(a) Dampak pada Peralatan Listrik

Komponen listrik seperti pemutus arus, transformator, dan kabel harus dinilai mampu menangani:

Puncak menahan arus

Tekanan termal selama lonjakan:
Gagal melakukannya dapat mengakibatkan kerusakan isolasi, panas berlebih, atau kegagalan peralatan.

(b) Tantangan untuk Perangkat Perlindungan

Relai pelindung dapat salah mengartikan beban sementara sebagai kondisi gangguan. Hal ini penting untuk:

Tetapkan ambang batas perlindungan yang sesuai

Membedakan antara transien normal dan kesalahan aktual

3. Cara Menghitung Kapasitas Pengisi Daya (Sistem DC Gardu Induk)

Skenario:

Pengisi daya memasok daya ke sistem DC yang mendukung baterai, kontrol proteksi, dan beban darurat. Ukuran yang tepat harus memperhitungkan:

Permintaan pengisian daya baterai

Beban DC kondisi stabil

Beban potensial sementara (seketika)

4. Perhitungan Langkah demi Langkah

(a) Tentukan Arus Pengisian

Untuk baterai lithium atau timbal-asam, pengisian arus konstan biasanya 0,1C–0,2C, di mana C adalah kapasitas terukur (Ah).

Contoh:
Kapasitas baterai = 200Ah
Arus pengisian = 0,1C = 20A

(b) Hitung Daya Pengisian

Tegangan pengisian = 2,35V/sel × 110 sel = 258,5V
Daya pengisian = 20A × 258,5V = 5,17kW

(c) Tambahkan Beban Lainnya

Beban tetap: misalnya, perangkat kontrol/perlindungan ≈ 1kW

Beban sementara: misalnya, pemutus sirkuit menutup ≈ 3kW (durasi pendek)

(d) Memperhitungkan Efisiensi dan Margin Keamanan

Efisiensi pengisi daya (η): biasanya 85%

Faktor margin: biasanya 20–30%

5. Rumus Akhir

P _{pengisi daya} =P _{pengisian daya} +P _{beban reguler} +P _{beban sementara /} η × (1+margin)

6. Contoh Perhitungan

Kasus A: Pengisian daya dan beban sementara tidak tumpang tindih

Daya pengisian = 5,2 kW

Beban reguler = 1kW

Beban sementara = dikecualikan

P=(5,2+1)×1,2/0,85≈8,75 kW⇒pilih pengisi daya 10 kW

Kasus B: Pengisian daya dan beban sementara terjadi secara bersamaan (skenario terburuk)

Beban sementara = 3kW termasuk

P=(5,2+1+3)×1,2/0,85≈13,06 kW⇒pilih pengisi daya 15 kW

Kesimpulan

Perancangan untuk kondisi beban sementara sangat penting dalam memastikan keandalan gardu induk. Meremehkan permintaan puncak dapat menyebabkan kegagalan peralatan dan waktu henti sistem. Saat menghitung kapasitas pengisi daya, selalu pertimbangkan:

Persyaratan pengisian daya baterai

Beban tetap dan beban sementara saling tumpang tindih

Margin efisiensi dan keamanan

Dengan pertimbangan ini, Anda dapat memastikan bahwa sistem daya DC Anda beroperasi dengan aman, efisien, dan andal—bahkan selama lonjakan sesaat.