Penerapan sensor arus Hall dalam pemantauan jarak jauh pengisian daya berkelanjutan baterai UPS.

Abstrak: Mengingat fenomena pengisian daya mengambang (floating charging) baterai UPS pada platform tanpa awak yang seringkali terlalu tinggi, maka struktur dan prinsip kerja sistem UPS diperkenalkan. Melalui penerapan sensor arus Hall dan konfigurasi DCS, pemantauan jarak jauh terhadap pengisian daya mengambang baterai UPS dan alarm kesalahan arus abnormal dapat diwujudkan, yang mendorong proses manajemen otomatis platform tanpa awak.

Kata kunci: Sensor arus Hall; UPS; Baterai; DCS

1. Gambaran Umum

Sebuah anjungan produksi minyak lepas pantai tanpa pengawasan dilengkapi dengan perangkat UPS 20KVA. Sejak anjungan tersebut beroperasi, arus pengisian mengambang baterai UPS seringkali terlalu tinggi, menyebabkan baterai berada dalam kondisi suhu tinggi yang tidak normal dalam waktu lama, yang berdampak besar pada penggunaan normal UPS, sangat memengaruhi keamanan pasokan daya anjungan produksi minyak, dan dapat menyebabkan kerusakan peralatan atau bahkan kebakaran, serta memiliki potensi bahaya keselamatan yang sangat besar. Untuk menghindari potensi bahaya peralatan dan keselamatan yang disebabkan oleh masalah ini, biaya tenaga kerja dan material yang besar telah diinvestasikan, frekuensi inspeksi anjungan tanpa pengawasan telah ditingkatkan, dan nilai arus pengisian mengambang baterai telah dideteksi secara teratur untuk menilai kondisi kerja baterai. Melalui cara teknis, sinyal arus pengisian mengambang baterai ditransmisikan dari jarak jauh ke DCS ruang kendali pusat, yang memudahkan pemantauan nilai arus secara real-time dan alarm kesalahan arus abnormal.

2. Struktur dan prinsip kerja UPS

2.1 Struktur UPS

Perangkat UPS yang terpasang di platform terletak di ruang sakelar darurat di dek mezanin platform, dengan kapasitas 20kV·A. Perangkat ini terdiri dari dua kabinet UPS, satu kabinet daya bypass, satu kabinet distribusi beban, dan paket baterai yang terdiri dari 170 baterai nikel kadmium. Paket baterai dipasang di ruang baterai, dan komponen utamanya meliputi penyearah, inverter, sakelar transfer statis, baterai, dan bagian lainnya. 

1) Penyearah. Ini adalah elemen yang mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Penyearah dikendalikan oleh mikroprosesor internalnya untuk menyearahkan arus bolak-balik dari kabinet distribusi menjadi arus searah berkualitas tinggi, yang kemudian difilter dan disuplai ke inverter dan mengisi daya baterai secara mengambang (float charge).

2) Inverter. Berbeda dengan fungsi penyearah, inverter mengubah arus DC yang dihasilkan oleh penyearah menjadi arus AC, dan sumber dayanya berasal dari penyearah atau baterai. Arus inverter menyediakan beban dengan tegangan gelombang sinus AC berkualitas tinggi, tahan lama, dan stabil yang dibutuhkan.

3) Sakelar transfer statis. Fungsinya adalah untuk mencegah gangguan pasokan daya sesaat dan percikan api pada kontak relai, penyalaan, dan fenomena lain yang disebabkan oleh peralihan antara arus normal dan arus bypass. Setelah sakelar statis digunakan, waktu transisi sakelar transfer sangat berkurang hingga dalam 0,2 ms.

4) Paket baterai. Jika terjadi kegagalan pada catu daya utama atau penyearah, baterai penyimpanan berfungsi sebagai catu daya cadangan dan memasok daya ke beban melalui inverter.

2.2 Prinsip kerja pengisian dan pengosongan baterai sistem UPS

Proses pengisian dan pengosongan baterai sistem UPS juga merupakan proses konversi energi. Ketika tegangan jaringan listrik normal, energi listrik diubah menjadi energi kimia baterai. Pasokan daya utama memasok daya ke beban dan mengisi baterai. Diagram pengisian baterai sistem UPS ditunjukkan pada Gambar 1; Jika terjadi pemadaman listrik mendadak pada pasokan daya utama, energi kimia baterai diubah menjadi energi listrik, dan pengosongan baterai menyediakan daya untuk beban penting guna mengurangi dampak pada produksi. Diagram pengosongan baterai sistem UPS ditunjukkan pada Gambar 2. Setelah baterai terisi penuh, kapasitasnya cukup untuk memasok daya ke semua peralatan listrik yang ditenagai oleh UPS selama 30 menit secara bersamaan.