Gardu induk merupakan salah satu komponen sistem tenaga listrik yang memegang peranan penting dalam penyaluran energi dan pengaturan beban. Gardu induk merupakan pusat pengaturan, pusat pemulihan dari gangguan, pusat pencatatan besaran listrik, dan pusat penurunan atau kenaikan tegangan. Mengingat peran gardu induk tersebut, maka diperlukan suatu teknologi peralatan listrik dan teknologi pengendalian yang tepat. Kegagalan gardu induk dalam menjalankan fungsinya akan menyebabkan kegagalan penyalurkan energi listrik ke pelanggan.
KOMPONEN-KOMPONEN DI DALAM GARDU INDUK
1. Trapo Tegangan / Potential Transformer (PT)
Trafo tegangan merupakan peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa transformator satu fasa step down yang mentransformasi tegangan pada jaringan tegangan tinggi ke suatu sistem tegangan rendah yang layak untuk perlengkapan indikator, alat ukur, rele, dan alat sinkronisasi. Pada penggunaan di lapangan, untuk tegangan di atas 1kV PT ini digantikan oleh CVT. Capacitive Voltage Transformer (CVT) atau Transformator Tegangan Kapasitif adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa transformator satu fasa step down yang dirangkai dengan pembagi tegangan kapasitif yang mentransformasi tegangan pada jaringan tegangan tinggi ke suatu sistem tegangan rendah yang layak untuk perlengkapan indikator, alat ukur, rele, dan alat sinkronisasi. CVT dipilih karena lebih ekonomis membuat pembagi tegangan kapasitif daripada membuat transformator dengan belitan tegangan tinggi.
2. Trafo Arus / Current transformer (CT)
Trafo arus adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa transformator yang digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya hingga ratusan ampere dan arus yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi atau tegangan menengah. Di samping untuk pengukuran arus, transformator arus juga digunakan untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh, dan rele pengaman. Kumparan primer transformator dihubungkan seri dengan rangkaian atau jaringan yang akan dikur arusnya sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan meter atau dengan rele pengaman.
3. Pemutus Daya / Circuit breaker (CB)
Circuit Breaker atau Pemutus Daya (PMT) adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berfungsi untuk memutuskan hubungan antara sisi sumber tenaga listrik dan sisi beban yang dapat bekerja secara otomatis ketika terjadi gangguan atau secara manual ketika dilakukan perawatan atau perbaikan. Ketika kontak PMT dipisahkan, beda potensial diantara kontak tersebut menimbulkan medan elektrik di antara kontak tersebut. Medan elektrik ini akan menimbulkan ionisasi yang mengakibatkan terjadinya perpindahan elektron bebas ke sisi beban sehingga muatan akan terus berpindah ke sisi beban dan arus tetap mengalir. Karena hal ini menimbulkan emisi thermis yang cukup besar, maka timbul busur api (arc) di antara kontak PMT tersebut. Agar tidak mengganggu kestabilan sistem, maka arc tersebut harus segera dipadamkan.
Adapun syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu PMT agar dapat melakukan hal-hal diatas, adalah sebagai berikut:
1. Mampu menyalurkan arus maksimum sistem secara terus-menerus.
2. Mampu memutuskan dan menutup jaringan dalam keadaan berbeban maupun terhubungsingkat tanpa menimbulkan kerusakan pada pemutus tenaga itu sendiri.
3. Dapat memutuskan arus hubung singkat dengan kecepatan tinggi agar arus hubung singkat tidak sampai merusak peralatan sistem, membuat sistem kehilangan kestabilan, dan merusak pemutus tenaga itu sendiri
Setiap PMT dirancang sesuai dengan tugas yang akan dipikulnya, ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam rancangan suatu PMT, yaitu:
1. Tegangan efektif tertinggi dan frekuensi daya jaringan dimana pemutus daya itu akan dipasang. Nilainya tergantung pada jenis pentanahan titik netral sistem.
2. Arus maksimum kontinyu yang akan dialirkan melalui pemutus daya. Nilai arus ini tergantung pada arus maksimum sumber daya atau arus nominal beban dimana pemutus daya tersebut terpasang.
3. Arus hubung singkat maksimum yang akan diputuskan pemutus daya tersebut.
Lamanya maksimum arus hubung singkat yang boleh berlangsung. hal ini berhubungan dengan waktu pembukaan kontak yang dibutuhkan.
4. Jarak bebas antara bagian yang bertegangan tinggi dengan objek lain disekitarnya.
5. Jarak rambat arus bocor pada isolatornya.
6. Kekuatan dielektrik media isolator sela kontak.
7. Iklim dan ketinggian lokasi penempatan pemutus daya.
Klasifikasi Circuit Breaker
Jenis-jenis PMT berdasarkan media insulator dan material dielektriknya, adalah terbagi menjadi empat jenis, yaitu: sakelar PMT minyak, sakelar PMT udara hembus, sakelar PMT vakum dan sakelar dengan gas SF6.
1. Sakelar PMT Minyak
Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 10 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 500 kV. Pada saat kontak dipisahkan, busur api akan terjadi didalam minyak, sehingga minyak menguap dan menimbulkan gelembung gas yang menyelubungi busur api, karena panas yang ditimbulkan busur api, minyak mengalami dekomposisi dan menghasilkan gas hydrogen yang bersifat menghambat produksi pasangan ion. Oleh karena itu, pemadaman busur api tergantung pada pemanjangan dan pendinginan busur api dan juga tergantung pada jenis gas Hasil Dekomposisi minyak.
Gas yang timbul karena dekomposisi minyak menimbulkan tekanan terhadap minyak, sehingga minyak terdorong ke bawah melalui leher bilik. Di leher bilik, minyakini melakukan kontakyang intim dengan busur api. Hal ini akan menimbulkan pendinginan busur api, mendorong proses rekombinasi dan menjauhkan partikel bermuatan dari lintasan busur api.
Minyak yang berada diantara kontak sangat efektif memutuskan arus. Kelemahannya adalah minyak mudah terbakar dan kekentalan minyak memperlambat pemisahan kontak, sehingga tidak cocok untuk sistemyang membutuhkan pemutusan arus yang cepat.
Sakelar PMT minyak terbagi menjadi 2 jenis, yaitu:
1. Sakelar PMT dengan banyak menggunakan minyak (Bulk Oil Circuit Breaker), pada tipe ini minyak berfungsi sebagai peredam loncatan bunga api listrik selama terjadi pemutusan kontak dan sebagai isolatorantara bagian-bagian yang bertegangan dengan badan, jenis PMT ini juga ada yang dilengkapi dengan alat pembatas busur api listrik.
2. Sakelar PMT dengan sedikit menggunakan minyak (Low oil Content Circuit Breaker), pada tipe ini minyak hanya dipergunakn sebagai peredam loncatan bunga api listrik, sedangkan sebagai bahan isolator dari bagian-bagian yang bertegangan digunakan porselen atau material isolasi dari jenis organik.
2. Sakelar PMT Udara Hembus (Air Blast Circuit Breaker)
Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kV. PMT udara hembus dirancang untuk mengatasi kelemahan pada PMT minyak, yaitu dengan membuat media isolator kontakdari bahan yang tidak mudah terbakar dan tidak menghalangi pemisahan kontak, sehingga pemisahan kontak dapat dilaksanakan dalam waktu yang sangat cepat. Saat busur api timbul, udara tekanan tinggi dihembuskan ke busur api melalui nozzle pada kontak pemisah dan ionisasi media diantara kontak dipadamkan oleh hembusan udara tekanan tinggi itu dan juga menyingkirkan partikel-partikel bermuatandari sela kontak, udara ini juga berfungsi untuk mencegah restriking voltage (tegangan pukul ulang). Kontak pemutus ditempatkan didalam isolator, dan juga katup hembusan udara. Pada sakelar PMT kapasitas kecil, isolator ini merupakansatu kesatuan dengan PMT, tetapi untuk kapasitas besar tidak demikian halnya
3. Sakelar PMT vakum (Vacuum Circuit Breaker)
Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus rangkaian bertegangan sampai 38 kV. Pada PMT vakum, kontak ditempatkan pada suatu bilik vakum. Untuk mencegah udara masuk kedalam bilik, maka bilik ini harus ditutup rapat dan kontak bergeraknya diikat ketat dengan perapat logam.
Gambar Sakelar PMTpada pemutus daya vakum.
Jika kontak dibuka, maka pada katoda kontak terjadi emisi thermis dan medan tegangan yang tinggi yang memproduksi elektron-elektron bebas. Elektron hasil emisi ini bergerak menuju anoda, elektron-elektron bebas ini tidak bertemu dengan molekul udara sehingga tidak terjadi proses ionisasi. Akibatnya, tidak ada penambahan elektron bebasyang mengawali pembentukan busur api. Dengan kata lain, busur api dapat dipadamkan.
4. Sakelar PMT Gas SF6 (SF6 Circuit Breaker)
Sakelar PMT ini untuk memutus arus sampai 40 kA dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kV, PMT yang dipakai menggunakan media gas SF6 (Sulphur hexafluoride).
Sifat gas SF6 murni adalah tidak berwarna, tidak berbau, tidak beracun dan tidak mudah terbakar. Pada suhu diatas 150ยบ C, gas SF6 mempunyai sifat tidak merusak metal, plastic dan bermacam bahan yang umumnya digunakan dalam pemutus tenaga tegangan tinggi.
Sebagai isolasi listrik, gas SF6 mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi (2,35 kali udara) dan kekuatan dielektrik ini bertambah dengan pertambahan tekanan. Sifat lain dari gas SF6 ialah mampu mengembalikan kekuatan dielektrik dengan cepat, tidak terjadi karbon selama terjadi busur api dan tidak menimbulkan bunyi pada saat pemutus tenaga menutup atau membuka.
Selama pengisian, gas SF6 akan menjadi dingin jika keluar dari tangki penyimpanan dan akan panas kembali jika dipompakan untuk pengisian kedalam bagian/ruang pemutus tenaga. Oleh karena itu gas SF6 perlu diadakan pengaturan tekanannya beberapa jam setelah pengisian, pada saat gas SF6 pada suhu lingkungan.
Sakelar PMT SF6 ada 2 tipe, yaitu:
1. PMT Tipe Tekanan Tunggal (Single Pressure Type), PMT SF6 tipe ini diisi dengan gas SF6 dengan tekanan kira-kira 5 Kg/cm2 . selama pemisahan kontak-kontak, gas SF6 ditekan kedalam suatu tabung yang menempel pada kontak bergerak. Pada waktu pemutusan kontak terjadi, gas SF6 ditekan melalui nozzle dan tiupan ini yang mematikan busur api.
2. PMT Tipe Tekanan Ganda (Double Pressure Type), dimana pada saat ini sudah tidak diproduksi lagi. Pada tipe ini, gas dari sistem tekanan tinggi dialirkan melalui nozzle ke gas sistem tekanan rendah selama pemutusan busur api. Pada sistem gas tekanan tinggi, tekanan gas SF6 kurang lebih 12 Kg/cm2 dan pada sistem gas tekanan rendah, tekanan gas SF6 kurang lebih 2 kg/cm2. Gas pada sistem tekanan rendah kemudian dipompakan kembali ke sistem tekanan tinggi.
4. Saklar Pemisah / Disconnecting switch (DS)
Disconnecting switch atau pemisah (PMS) adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berfungsi sebagai saklar pemisah yang dapat memutus dan menyambung rangkaian dengan arus yang rendah (± 5A), biasa dipakai ketika dilakukan perawatan atau perbaikan. PMS terletak di antara sumber tenaga listrik dan PMT serta di antara PMT dan beban.
Berdasarkan posisinya, PMS dibagi menjadi 3 macam yaitu PMS jaringan, PMS bus, dan PMS transformator.
Pada dasarnya PMS dipakai untuk membebaskan PMT dari tegangan yang tersambung kepada PMT tersebut. Agar dapat dilakukan perawatan ataut perbaikan pada PMT tersebut, maka PMS harus dibuka agar pada PMT tidak terdapat tegangan dan PMT aman bagi teknisi. Pada PMS terdapat mekanisme interlocking yang befungsi untuk mengamankan pembukaan dan penutupan PMS. Mekanisme interlocking tersebut adalah :
? PMS tidak dapat ditutup ketika PMT dalam posisi tertutup.
? Saklar pembumian (Earthing Switch) dapat ditutup hanya ketika PMS dalam keadaan terbuka.
? PMS dapat ditutup hanya ketika PMT dan ES terbuka.
? PMT dapat ditutup hanya ketika PMS dalam kondisi telah terbuka atau telah tertutup.
5. Jaringan / Saluran / Busbar
Semua peralatan gardu induk dihubungkan pada dan mengelilingi busbar. Corak dasar dari hubungan rangkaian dalam gardu induk ditentukan oleh sistim busbarnya.
Dalam sistim busbar ada busbar tunggal (single bus), busbar ganda (multiple bus) dan ring gelang (ring bus). Kadang-kadang busbar mungkin dapat dihilangkan sesuai dengan komposisi sistim tenaga listrik.
1. Busbar Tunggal
Busbar tunggal adalah sistim busbar yang paling sederhana. Karena hanya memerlukan sedikit peralatan dan ruang maka dari segi ekonomis sistim ini sangat menguntungkan. Sistim ini dipakai untuk gardu induk skala kecil yang hanya mempunyai sedikit saluran keluar dan tidak memerlukan pindah-hubungan sistim tenaga. Namun, jika terjadi gangguang pada ril, isolator pada sisi ril, memutus beban dan peralatan diantaranya, maka pelayanan aliran tenaga listrik akan terputus sama sekali. Jika dipandang perlu mencegah pemutusan pelayanan total, maka dipasang pemutus beban dan pemisah bagian (section), komposisi dari
sistim tenaga harus disesuaikan seperlunya.
2. Busbar Ganda/ril ganda
Busbar ganda terdiri dari dua ril, tiga ril atau empat ril; kedua jenis terkahir ini tidak lazim dipakai.Sistim ini memerlukan lebih banyak isolator, ril, bangunan konstruksi baja dan ruang dibandingkan dengan ril tunggal. Tapi dengan ini pemeriksaan alat dan operasi sistim tenaga menjadi lebih mudah. Tidak bekerjanya satu ril tidak diikuti dengan tidak bekerjanya transformator atau saluran transmisi. Di Jepang bila dipakai saluran transmisi rangkap (double circuit), maka biasanya rangkaian pertama dihubungkan dengan ril A dan rangkaian kedua dengan ril B, sehingga beban kedua rangkaian itu seimbang. Dengan cara demikian maka dimungkinkan untuk membatasi pemutusan pelayanan dan arus hubung-singkat dengan membuka pemutus beban penghubung kedua ril itu bila gangguan terjadi pada salah satu rangkaian. Juga bila ril A dan ril B dikerjakan terpisah maka dimungkinkan beroperasinya sistim tenaga yang berlainan. Oleh karena itu sistim dua ril ini pada umumnya dipakai pada gardu Induk yang kedudukannya penting dalam sistim tenaga.
6. Lightning Arrester
Lightning arrester adalah alat yang digunakan untuk melindungi peralatan listrik terhadap sambaran petir. Arrester membentuk jalan yang mudah dilalui oleh arus petir sehingga tidak timbul tegangan lebih yang tinggi dari peralatan. Arrester pada umumnya dipasang pada setiap transformator utama dalam G.I. skala besar, dan dipasang pada ril dalam G.I. kecil. Karena adanya kemajuan dalam keandalan arrester, akhir-akhir ini arrester dihubungkan langsung dengan rangkaian utama tanpa pemisah. Pemisah harus dipasang jika daerahnya mengandung garam dan berdebu, sehingga arrester itu harus sering dibuka untuk membersihkan permukaan isolatornya, memberinya gemuk silicon (silicon compound grease), atau bila arrester dihubungkan pada ril tunggal. Arrester harus memiliki tahanan pembumian di bawah 5 ohm.
Arrester dipasang sedekat mungkin dengan trafo. Penempatan arrester pengaman trafo pada gardu induk di sisi 20 kV yang ditanahkan tidak efektif (kawat netral ditanahkan dengan tahanan). Jarak arrester dengan trafo maksimum 6 mm (SPLN 7-1978). Jenis arrester yang biasa dipakai adalah jenis katub (valve arrester) dan jenis tabung ledak (expulsion).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar