Beberapa singkatan listrik ada dan salah satu singkatan tersebut adalah MVA. Namun, sedikit orang yang mengetahui arti pasti dari singkatan tersebut sebelum membaca nameplate trafo; megavolt-ampere (MVA) yang merupakan “daya semu” berkaitan dengan total daya atau ukuran sirkuit atau sistem listrik tanpa memperhatikan kemampuannya untuk melakukan pekerjaan yang berguna (yaitu, daya nyata disebut sebagai MW). Secara umum, ada dua jenis daya yang didefinisikan oleh kapasitas trafo: Daya Nyata dan yang disebut “daya semu” yang dijelaskan dalam MVA. Penggunaan singkatan MVA merujuk pada pengukuran perkembangan kapasitas trafo dalam hal kinerja beban listrik yang memerlukan MW, sedangkan MVA juga dapat digunakan dalam mengukur kapasitas trafo. Artikel ini akan membantu memahami arti MVA dan bagaimana membedakannya dari kVA, MW dan kW, menghitung indikator ini, serta mempelajari nilai MVA yang dapat diterapkan dalam praktik trafo.
Istilah ‘MVA’ merupakan satuan ukuran daya semu di mana satu MVA sama dengan satu juta volt-ampere (V*A) atau satu juta volt dibagi dengan seribu kilovolt-ampere (kVA). Daya semu, yang dilambangkan dengan ‘S’ atau istilah perkalian volt/ampere (V*A) adalah hasil perkalian tegangan dan arus dalam sirkuit. Daya semu untuk sirkuit satu fasa dan tiga fasa diberikan sebagai berikut: untuk satu fasa, ‘S’=V*I untuk sirkuit satu fasa dan ‘S’=√3(V)(I) untuk sirkuit tiga fasa (tegangan garis (V) dan arus garis (I)). Daya semu dalam sirkuit terdiri dari daya yang dapat digunakan dan tidak dapat digunakan dalam sirkuit. Untuk menghitung daya yang dapat digunakan (aktif) (MW), daya semu harus dikalikan dengan Faktor Daya (PF) di mana faktor daya dinyatakan dalam bentuk desimal atau persentase yang menunjukkan perspektif daya nyata yang dihasilkan oleh sirkuit.
Apa Arti MVA
Singkatan tersebut mudah diuraikan. Huruf kapital M mewakili simbol internasional standar mega, yang berarti satu juta. VA adalah singkatan dari volt-ampere, yang merujuk pada satuan daya semu yang berasal dari hasil perkalian tegangan dalam volt dan arus dalam ampere. Jadi, satu MVA berarti 1.000.000 volt-ampere, artinya jika sebuah sirkuit berjalan dengan 1.000 ampere pada 1.000 volt, maka memiliki daya sebesar 1 MVA.
Nama satuan ditulis sama seperti kW dan MW, yang memiliki keunggulan, tetapi juga dapat membuat bingung. Meskipun mesin yang dimaksud diberi tanda 10 MVA untuk trafo dan 10 MW untuk generator, keduanya bukan perangkat yang sama; yang pertama menunjukkan daya semu, dan yang terakhir menunjukkan daya nyata. Satu-satunya situasi di mana kedua angka tersebut menunjukkan mesin yang sama adalah ketika faktor daya sama dengan 1, yang secara praktis tidak terjadi.
MVA terutama digunakan pada perangkat berdaya tinggi. Misalnya, perangkat domestik dan komersial kecil biasanya diukur dalam kVA atau ampere; perangkat industri dan utilitas diukur dalam MVA karena angkanya cukup besar sehingga membuat kVA tidak praktis. Tidak ada batas bawah untuk satuan ini, dengan 0,5 MVA menjadi ukuran khas untuk trafo berukuran sedang, menjadikannya nilai yang valid. Namun, konvensinya adalah MVA hanya digunakan untuk peralatan besar.
Mengapa Daya Semu Ada
Alasan teknik listrik memerlukan pengukuran selain watt adalah karena perangkat memiliki batasan yang independen dari kerja produktif.
Kapasitas trafo ditentukan oleh dua batasan fisik. Isolasi lilitannya mampu menahan tegangan tertentu sebelum gagal; dengan demikian, batas tegangan ditentukan. Lilitan dan inti dapat menghilangkan sejumlah panas tertentu sebelum suhu isolasinya melebihi batas material; oleh karena itu, batas arus telah ditetapkan. Tidak ada batasan yang mempertimbangkan apakah arus sefasor dengan tegangan atau tidak. Trafo yang membawa 1000 A pada 400 V menghasilkan panas yang sama pada lilitannya apakah beban adalah pemanas resistif dengan faktor daya 1 atau motor tanpa beban dengan faktor daya 0,3.
Inilah sebabnya kapasitas perangkat ini dinyatakan sebagai hasil kali tegangan dan arus — daya semu — dan bukan daya nyata. Jika trafo diukur dalam MW, perangkat harus memberikan rating berbeda untuk setiap faktor daya; oleh karena itu, nameplate akan tidak berguna tanpa mengetahui beban. Mengukur trafo dalam MVA atau kVA menjadikan angka tersebut sebagai properti perangkat.
Penalaran ini juga dapat diterapkan pada kabel, switchgear, generator, dan UPS. Semua perangkat ini dibatasi oleh batas termal dan tegangan isolasi; oleh karena itu, semuanya dinyatakan dalam VA atau kelipatannya. Ketika pembeli memesan trafo dengan kapasitas 2 MVA, itu berarti daya semunya adalah daya yang akan disuplai perangkat secara terus-menerus dalam batas suhu pada tegangan nominal.
Satuan ini juga berfungsi sebagai bahasa umum di berbagai tingkat tegangan, itulah sebabnya muncul dalam perhitungan gangguan dan koordinasi proteksi. Bagaimana kelas tegangan dipisahkan dalam praktik, dan mengapa peralatan yang diberi rating dalam MVA pada satu tingkat tampak berbeda dengan yang setara pada tingkat lain, dibahas dalam perbedaan antara instalasi tegangan tinggi dan tegangan rendah.
Perbandingan MVA, kVA, MW, kW dan MVAR
Lima satuan berbeda mewakili daya listrik, dan “perbedaan” di antara mereka mencerminkan perbedaan di antara tiga komponen segitiga daya yang dirujuk di sini.
| Satuan | Kuantitas | Simbol | Rumus | Apa yang dijelaskan |
|---|---|---|---|---|
| MVA / kVA / VA | Daya semu | S | √3 × VL × IL (tiga fasa) | Total beban volt-ampere; menetapkan rating peralatan |
| MW / kW / W | Daya nyata | P | S × cosφ | Daya yang melakukan kerja berguna dan ditagih |
| MVAR / kVAR / VAR | Daya reaktif | Q | S × sinφ | Daya yang beredar dalam medan magnet dan listrik |
| Faktor daya | Rasio | PF atau cosφ | P / S | Seberapa banyak daya semu yang berguna; 0 sampai 1 |
Hubungan antara tiga besaran fisik ditentukan oleh hubungan geometrisnya; sehingga, mereka membentuk segitiga siku-siku dengan daya semu yang diwakili oleh hipotenusa dari gambar geometris tersebut, sehingga hubungan S2 = P2 + Q2 dapat ditetapkan. Rumus ini menghilangkan sebagian besar keraguan mengenai interpretasi satuan ini: MVA adalah hipotenusa, sedangkan MW dan MVAR membentuk kaki segitiga; sudut di antara keduanya dikenal sebagai faktor daya.
| Jenis beban | Faktor daya tipikal | 1 MVA menghasilkan | Catatan |
|---|---|---|---|
| Pemanasan resistif | 1.00 | 1,00 MW | Maksimum teoritis; jarang dicapai dalam praktik |
| Motor modern dengan koreksi | 0.90-0.95 | 0,90-0,95 MW | Praktik industri baik yang tipikal |
| Motor induksi tanpa koreksi | 0.75-0.85 | 75-0.85 MW | Daya reaktif adalah kapasitas yang terbuang dari sudut pandang operator |
| Motor dan mesin las dengan beban ringan | 0.30-0.60 | 30-0.60 MW | Pemanfaatan rating peralatan yang buruk |
| Penyearah dan penggerak tanpa penyaringan | 0.60-0.80 | 60-0.80 MW | Distorsi harmonik juga mungkin hadir |
Konsekuensi dari fakta bahwa ada hubungan konstan di antara unit-unit ini adalah bahwa faktor daya mewakili masalah kapasitas daripada masalah penagihan. Dengan demikian, jika faktor daya sesuatu berubah dari 0,75 menjadi 0,95, akan ada peningkatan daya nyata yang ditransfer melalui MVA perangkat yang sama sekitar 25 persen, yang terkadang berarti bahwa seseorang tidak perlu berinvestasi pada peralatan tambahan.
Pembaca yang bekerja terutama dengan instalasi yang lebih kecil cenderung menemui hubungan yang sama yang dinyatakan dalam watt dan ampere daripada dalam MVA, dan aritmetika-nya identik — hubungan tegangan-arus-daya yang sama yang diperkecil, seperti dalam perhitungan watt pada sirkuit 15 ampere.
Cara Menghitung MVA
Ada empat perhitungan yang menangani sebagian besar situasi praktis.
- Pertama, dari tegangan dan arus (sirkuit tiga fasa). S = √3 × VL × IL di mana tegangan dan arus keduanya adalah nilai garis. Untuk sirkuit tiga fasa 400 V dengan arus beban 500 A, S = 1,732 × 400 × 500 = 346.410 VA atau sekitar 0,346 MVA.
- Kedua, dari tegangan dan arus (satu fasa). S = V × I. Untuk sirkuit satu fasa 230 V dengan arus beban 100 A, S = 23.000 VA atau 0,023 MVA.
- Ketiga, dari daya nyata dan faktor daya. S = P ÷ cosφ. Untuk pembangkit listrik dengan output 4 MW dengan faktor daya 0,8, S = 4 ÷ 0,8 = 5 MVA. Namun, jika faktor daya dikoreksi menjadi 0,95, maka S hanya 4,21 MVA karena perbedaan kecil ini biasanya menentukan apakah satu trafo dapat menerima beban baru atau harus diganti.
- Terakhir, dari kVA. MVA = kVA ÷ 1.000. Konversi ini sering ditemui saat membandingkan trafo dengan rating 750 kVA dengan rekan yang lebih besar yaitu 1,5 MVA.
Ada dua penyempurnaan penting dalam perhitungan aktual. Pertama, daya semu beban secara terkenal lebih besar daripada jumlah sederhana elemen sehari-hari karena motor mengonsumsi arus magnetisasi berat saat start dan selain itu, beban tidak pernah sepenuhnya sesuai dengan faktor diversitasnya. Kedua, ingat bahwa rating trafo dibuat untuk kelas pendinginan dan suhu lingkungan tertentu: trafo 20 MVA dengan satu sistem pendinginan mungkin memiliki rating 30 MVA dengan pendinginan paksa.
Rentang MVA untuk Trafo
Rating trafo dapat dikelompokkan ke dalam kategori yang berbeda, dan mengenal kategori mana yang digunakan dalam suatu proyek memberikan banyak wawasan tentang waktu tunggu, metode pengadaan, dan penetapan harga sebelum pengiriman penawaran.
| Kelas | Rentang MVA tipikal | Tegangan tipikal | Aplikasi |
|---|---|---|---|
| Distribusi kecil | 0,025-0,5 MVA | 11-33 kV / 400 V | Unit yang dipasang di tiang dan di atas bantalan yang melayani beberapa bangunan |
| Distribusi | 0,5-5 MVA | 11-33 kV / 400-690 V | Pasokan komersial dan industri ringan, bangunan yang lebih besar |
| Daya menengah | 5-30 MVA | 33-132 kV | Pabrik industri, gardu induk, generator kecil |
| Daya besar | 30-100 MVA | 132-275 kV | Gardu induk transmisi, koneksi pembangkit besar |
| Daya jaringan | 100-1.000+ MVA | 275-765 kV | Transmisi massal, unit step-up generator |
Karena MVA mengukur daya semu, maka daya keluaran aktual dari sebuah transformator kurang dari rating MVA. Keluaran dari transformator dengan rating 5 MVA yang bekerja pada faktor daya 0,85 akan sama dengan 4,25 MW, dengan sisa 0,75 MVAR hanya bersirkulasi tanpa memberikan kerja. Oleh karena itu, dalam menentukan ukuran transformator untuk permintaan daya nyata tertentu, perancang membagi nilai ini dengan faktor daya yang diasumsikan sambil memberikan margin keamanan untuk memungkinkan peningkatan beban di masa depan, dan angka MVA tidak dianggap sebagai rating keluaran.
Faktor penentuan ukuran dipasangkan dengan impedansi, rasio tegangan, kelas pendinginan, dan rentang tap saat mempertimbangkan parameter yang penting saat membeli transformator, tetapi bagaimana parameter ini berinteraksi, terutama dalam hal bagaimana persentase impedansi memengaruhi kapasitas dan regulasi tegangan masuk dalam kategori spesifikasi daripada karakteristik nameplate. Instalasi skala perusahaan sering perlu dilihat sebagai arsitektur distribusi lengkap daripada sebagai sekumpulan mesin individual, dan pertimbangan desain yang terlibat dijelaskan dalam bagaimana sistem distribusi direncanakan untuk operasi skala besar.
MVA dan Level Gangguan
Aplikasi penting lain dari MVA dalam listrik adalah perhitungan level gangguan, atau daya yang dapat disediakan sistem untuk hubung singkat. Rumusnya adalah sebagai berikut.
Fault MVA = √3 × VL (dalam kV) × Isc (dalam kA)
Sebagai contoh, jaringan 400 Volt dengan potensi arus hubung singkat 25 kA memiliki level gangguan sebesar 1,732 × 0,4 × 25 = 17,3 MVA. Jika kita menerapkan logika yang sama untuk 11 kV dan 20 kA, kita akan mendapatkan 381 MVA. Ini lebih dari sekadar teori karena setiap peralatan switchgear dan proteksi yang dipasang harus memiliki rating pemutusan atau tahan minimal sama dengan level gangguan di titik sambungannya. Jika tidak, perangkat yang tidak mampu memutus arus gangguan dapat terbakar daripada berfungsi dengan baik. Ini adalah salah satu alasan mengapa kapasitas pemutusan ditampilkan pada nameplate setiap pemutus sirkuit.
Perlu dicatat bahwa level gangguan meningkat seiring dengan perluasan jaringan. Semakin banyak transformator yang ditambahkan secara paralel, semakin banyak sumber pembangkit yang terhubung dan kapasitas hubung singkat pasokan meningkat. Semua faktor ini memungkinkan jaringan memiliki arus gangguan yang tinggi meskipun peralatan listriknya tetap tidak berubah seiring waktu.
Where a device must interrupt very large fault currents at low voltage, the answer is a purpose-built breaker rather than a larger version of a moulded-case device, and the construction differences are visible in the equipment — the HUW9 690 V 6300 A air circuit breaker is an example of how frame size, arc control and current-carrying capacity scale together when the duty is measured in hundreds of thousands of amperes of prospective fault current.
MVA in Generation and Transmission
Generators are also rated in MVA because of the same reason. The limits of the generator are set due to winding current and insulation voltage. The nameplate of the generator usually gives both the figures; for instance, it can state 150 MVA at a power factor of 0.8, producing 120 M. The MVA figure will determine the size of the unit and connection equipment while the MW figure will show what the plant can actually sell.
This rating system gives rise to a common misunderstanding. The generation capacity of “100MW” will result in the necessity of much more than 100 MVA of transformers and switchgears’ capacity because all the units, the generator itself, step-up transformer, generator circuit breaker, and connecting wires are calculated using apparent power methods.320MW will have a few constraints in terms of MVA as at 0.8 power factor it will require 125 MVA which results in a situation when designing according to MW values while applying MVA figures leads to very expensive and time-consuming adjustments in project implementation.
Transmission system utilizes MVA for determining the capacity of the transmission system; while grid connection agreements state capacity in both MVA and MW as well as power factor that should be established throughout generation. Exceeding MVA limits and working outside agreed interval of power factor values can lead to additional penalties thus making manufacturers and big consumers to monitor both values.
Using MVA in Procurement
There are four actionable steps that turn the definition into workable specification.
- Use apparent power instead of real power. The transformer is to be rated according to the apparent power needed by the load; this means dividing the expected real power by the expected power factor and allowing the margin. The method of calculating on the basis of kW alone will lead to constant under-rating of the equipment.
- Define the power factor used in the calculation. Different quotations for the same “5 MVA” transformer may involve different load power factors leading to varied real power. This assumption should be mentioned in the specification.
- State effective power rating basis. The transformer that is rated for 20 MVA when used in natural cooling with the same unit rated differently when forced cooling is applied. Identify the cooling class and ambient temperature.
- Check the fault level at the connection point. The interrupting capacity of all equipment used in service must be of the equivalent value or more than the fault MVA based on the utility’s short circuit liability. Devices that carry the appropriate rating do so under a recognised certification scheme, and the basis on which a breaker is approved is set out in the requirements behind UL 489 certification.
FAQ
What is MVA electrical?
MVA, or megavolt-ampere, is a measurement of apparent power described in terms of 1 million volt-amperes, or 1000 kVA. The calculation for this value is based on voltage and current, or the formula used for MVA is √3 x line voltage x line current in case of three-phase circuits. The indication of MVA is given for transformers, generators, cable, and switchgears since the maximum capacity of these devices is determined by value of insulation voltage and heating of windings which depend on current without taking into consideration the phase of current and voltage. MVA is used for short-circuit fault level as well.
What is a 2.5 MVA transformer?
It is a transformer which has a power of 2.5 megavolt-amperes of apparent power. This is the type of equipment that is usually used for industrial and commercial purposes, transforming a high voltage of 11 kV or 33 kV to a low one of about 400 V or 690 V. The transformer has a real power value that is lower than the value given in MVA — at a power factor equal to 0.85, this transformer can supply 2.1 MW of power with the rest of the power being reactive one. Its dimensions, mass and cooling system follow from its power. Thus, a 2.5 MVA transformer is quite a device that has its lead time and installation cost high.
What is kVA and MVA?
Both are the units of apparent power, and they differ only by a factor of a thousand; that is 1 MVA = 1,000 kVA. According to a general practice, kVA is used in case of smaller devices like distribution transformers, generators under a megawatt, uninterruptible power supply, and some time contracted capacity of an individual supply, where MVA is used as the amount grows large in case of substation transformers, generator step-up units and fault levels. The conversion is only a matter of moving the decimal, which suggests direct comparison once the scale is known.
What’s the difference between MW and MVA?
MW indicates the actual power, which makes contribution to useful work, which is calculated and charged to the customer. MVA determines the apparent power or the total volt-ampere loading of the circuit. The two are connected through the power factor MW=power factor*MVA. For instance, if a transformer of 10MVA of power factor 0.9 is used, it would provide 9MW. However, in the same scenario with the power factor 0.7 the transformer would provide only 7MW of the load. This means that enhancing the power factor will enable providing more real power by the same equipment making power factor correction a capacity improvement and a cost-saving factor.
Referensi
- International Electrotechnical Commission — IEC 60076 Power Transformers and IEC 60027 Letter Symbols
- IEEE — Standard Definitions for Power System Quantities and Power Factor
- NFPA — National Electrical Code, Article 450 Transformers and Article 110 Short-Circuit Current Ratings
- ANSI — ANSI C57 Series Transformers, Regulators and Reactors
- U.S. Department of Energy — Power Factor and Distribution System Efficiency Guidance
Kesimpulan
A megavolt-ampere (abbreviated MVA) is implicated in electrical power systems as a unit of measurement for power. MVA denotes the product of voltage and current denoting electrical power to a given electrical technology or equipment. The special status enjoyed by this unit in the industry is stimulated by the constraining connection between its value and the electrical devices being based on insulation temperature and insulation voltage because they remain unaffected by the angle of lagging between the current and the voltage. That is why all energy equipment in a power system is usually rated in MVA and also kVA, and the energy output in the system is presented in terms of MW or kW. MVA is applied in three major ways: for the calculation of transformer size (delivery transformers being rated at not more than 0.025 MVA, while utility transformers can exceed 1,000 MVA), as part of the formula for calculating the fault in the system (calculation of fault in a given network is the Square Root of 3 times kV times kA), that is why application of MVA is important in order to understand capacity of the devices influencing the network.
