Makalah Seminar Kerja Praktek CIRCUIT BREAKER TEGANGAN

Makalah Seminar Kerja Praktek
CIRCUIT BREAKER TEGANGAN 4160 V PADA PLTU TAMBAK LOROK
PT INDONESIA POWER SEMARANG
Oleh : Hannan Afifi – L2F 007 035
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
e-mail : [email protected]
ABSTRAK
Sistem proteksi memegang peranan penting dalam kelangsungan dan keamanan produksi energi listrik
di PT. Indonesia Power Tambak Lorok Semarang. Contohnya Proteksi pada generator, motor – motor pompa
dan pembantu serta proteksi pada transformator. Sistem poteksi berfungsi untuk melindungi sistem tenaga
listrik, operator disekelilingnya, dan peralatan itu sendiri dari bermacam – macam ganguan yang mungkin
terjadi.
Untuk menjaga kehandalan sistem diperlukan sistem proteksi. Switchgear merupakan suatu sistem
proteksi untuk menjaga kelangsungan pasokan listrik pada PLTU. Switchgear merupakan circuit breaker yang
digunakan untuk menghubungkan dan melepas beban listrik. Beberapa jenis circuit breaker dikembangkan
untuk meminimalis dampak gangguan. Satu diantaranya adalah air circuit breaker. Air circuit breaker adalah
circuit breaker yang menggunakan udara sebagai media pemadaman busur api.
Dalam kerja praktek ini, penulis bertujuan untuk memahami dan mengetahui bagian-bagian serta cara
pemeliharaan dari circuit breaker 4160 V yang berada pada PLTU Tambak Lorok Semarang. Dengan laporan
ini diharapkan ,para pembaca dapat belajar jenis circuit breaker yang bekerja pada switchgear dan
mengetahui konstruksi Air Circuit
Kata kunci: proteksi, circuit breaker, pemeliharan
I. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Sistem proteksi mempunyai peranan yang
sangat penting dalam menjaga kelangsungan
dan keamanan produksi enregi listrik. Untuk
menjaga kehandalan sistem diperlukan sistem
proteksi yang baik. Switchgear merupakan
suatu sistem proteksi untuk menjaga
kelangsungan pasokan listrik pada PLTU.
Switchgear merupakan circuit breaker yang
digunakan untuk menghubungkan dan melepas
beban listrik.
1.2. Tujuan Pelaksanaan
Adapun tujuan dari Kerja Praktek ini
adalah meliputi beberapa hal diantaranya
a. Mengetahui prinsip kerja dari sistem
pembangkitan yang terdapat di UBP
PLTU Unit III Semarang.
b. Mengetahui bagian-bagian suatu circuit
breaker beserta fungsinya.
c. Mengetahui
pemeliharaan
circuit
breaker yang terdapat di UBP PLTU
Semarang.
1.3 Pembatasan Masalah
Laporan Kerja Praktek ini membahas
mengenai circuit breker yang akan dijelaskan
lebih dalam tentang bagian-bagian suatu circuit
breaker beserta fungsinya dan pemeliharaan
circuit
breaker pada sistem pembangkitan
listrik pada PLTU Unit III Tambak Lorok PT.
Indonesia Power UBP Semarang.
II. Circuit Breaker
2.1 Fungsi Circuit Breaker
Circuit Breaker atau Pemutus Daya
(PMT) adalah peralatan pada sistem tenaga
listrik yang berfungsi untuk memutuskan atau
menghubungkan pada rangkaian sistem 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
di
antara
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.
2.2 Jenis-Jenis circuit Breaker
Jenis-jenis PMT berdasarkan media
insulator dan material dielektriknya, adalah
terbagi menjadi lima jenis, yaitu: air CB, air
blast CB, Oil CB , SF 6 CB, Vacum CB.
a. Air Circuit Breaker
Pemutus daya ini menggunakan metode
pemadaman busur api yang paling sederhana,
yaitu dengan memperpanjang lintasan busur
apinya. Perpanjangan busur api dapat dilakukan
dengan beberapa cara, antara lain dengan
menggunakan kontak sela tanduk. Saat kontak
dipisahkan, busur api terbentuk pada bagian
bawah kontaknya. Panas yang ditimbulkan
busur api membuat suhu lebih tinggi dari pada
suhu di bagian atasnya, sehingga terjadi aliran
udara dari bawah ke atas. Busur api yang
panjang sangat mudah dipadamkan oleh arus
konveksi udara, sehingga busur api sudah
padam sebelum mencapai ujuung tanduk.
Pemutus daya seperti ini digunakan untuk
rangkaian AC dan DC tegangan rendah dan
arus pemutus sampai ratusan ampere.
Gambar 2 Air Blast Circuit Breaker\
b. Oil Circuit Breaker
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.
Sakelar PMT minyak terbagi menjadi 2 jenis,
yaitu:
1. Sakelar
PMT
dengan
banyak
menggunakan minyak (Bulk Oil Circuit
Breaker)
2. Sakelar
PMT
dengan
sedikit
menggunakan minyak (Low oil Content
Circuit Breaker)
c. Vacum 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 3 Vacum Circuit Breaker
d.
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 kontak dari bahan yang tidak
mudah terbakar dan tidak menghalangi
pemisahan kontak, sehingga pemisahan kontak
dapat dilaksanakan dalam waktu yang sangat
cepat.
e. 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 150º C, gas
SF6 mempunyai sifat tidak merusak metal,
plastic dan bermacam bahan yang umumnya
digunakan dalam pemutus tenaga tegangan
tinggi.
Sakelar PMT SF6 ada 2 tipe, yaitu:
1. PMT Tipe Tekanan Tunggal (Single
Pressure Type)
2. PMT Tipe Tekanan Ganda (Double
Pressure Type)
III. Konstruksi Circuit Breaker
Dalam hal ini circuit breaker yang
dipakai adalah Air Circuit Breaker dengan
tegangan menengah. Secara umum circuit
breaker ini terdiri atas 3 (tiga) bagian utama
yaitu :
1. Bagian pemutus “Interrupter”
2. Bagian
mekanis
penggerak
„Operating Mechanism‟
3. Peralatan Bantu sebagai peralatan
yang menunjang operasi circuit
breaker
a.
Bagian Interupter
Bagian pemutus “Interrupter” adalah
bagian
yang
memutuskan
dan
menghubungkan arus beban listrik sesuai
dengan arus kerjanya „Rating Current‟ dan
memutuskan arus hubung singkat yang besar
atau arus gangguan lain.
Bagian pemutus “Interrupter” ini terdiri atas:
1. Kontak-kontak
Kontak dalam circuit breaker harus
dapat
mengalirkan
atau
menghubungkan arus beban dengan
sempurna, sehingga hubungan antara
kontak – kontaknya harus sempurna.
2. Perlatan Udarar Tembus (Puffer)
Peralatan
udara
hembus
yang
terpasang pada circuit breaker dipakai
sebagai penghembus busur api listrik
yang timbul pada kontak saat operasi
pemutusan, agar busur api listrik
tersebut dapat segera dipadamkan,
sehingga tidak merusak kontak
kontak breaker.
3. Pemutus Busur Api Listrik “Arc Chute”
Arc chute dalam circuit breaker
dipakai untuk memutuskan loncatan
busur api listrik yang timbul diantara
kontak – kontak breaker, sehingga
busur api tersebut dapat dipadamkan
lebih cepat dan mudah.
4. Primary Disconnecting Contact
Primary disconnecting contact ini
dipakai untuk menghubungkan kutub –
kutub kontak circuit breaker dengan
rangkaian sumber dan beban listrik
didalam cubicle.
5. Secondary Disconnecting Contact
Digunakan untuk menghubungkan
kontak control operasi breaker dengan
rangkaian didalam cubicle.
b. Bagian Mekanis Penggerak
Mekanisme penggerak adalah yang
menggerakkan kontak – kontak gerak circuit
breaker. Kecepatan membuka kontak –
kontak dapat mempercepat pemadaman
busur api listrik dan mempersingkat terjadi
restriking arc saat pemutusan beban.
Kecepatan kontak tersebut tergantung dari
kecepatan mekanisme penggerak.Mekanisme
penggerak terdiri atas
1. Pegas – pegas penggerak kontak
(Spring)
Pegas – pegas ini berfungsi untuk
penggerak kontak dalam circuit breaker.
Pegas – pegas ini berguna untuk
membuka dan menutup breaker
2. Solenoid Penutup
Solenoid
ini
berguna
untuk
menyambung breaker pada saat open ke
closing dan terkunci
3. Levering device
Suatu alat yang digunakan untuk
memposisikan breaker di cubicle pada
posisi reg out, test, dan reg in.
4. Puffer
Alat untuk udara hembus pada air
circuit breaker. Puffer berguna untuk
menghilangkan busur api listrik
5. Perlengkapan Pengunci Otomatis
Interlock
Interlock adalah permitivitas agar
breaker close atau open. Interlock
sangat berguna bagi human maupun
peralatan tersebut
6. Solenoid trip
Solenoid yang digunakan untuk
membuka breaker
7.Motor DC
Motor DC berguna sebagai motor
penekan dan peregang spring. Dan
digunakan untuk menggerakkan circuit
breaker untuk reg up dan reg down
pada PLTU unit III.
c. Pelatan Bantu
Peralatan Bantu merupakan alat pelengkap
yang menunjang operasi circuit breaker
dalam suatu rangkaian sistem tenaga listrik
seperti :
- Auxiliary contact
-
Auxiliary contact dalam circuit
breaker dipakai untuk menunjang
operasinya breaker dan untuk fasilitas
interlock sistem yang bekerja
bersamaan dengan kontak breaker dan
posisi auxiliary contack disesuaikan
dengan kebutuhan.
Relay
Relay digunakan untuk Relay proteksi
dan relay contactor. Untuk relay
proteksi digunakan relay over current
, relay differential current dan relay
ground volt
-
Perlengkapan pengendali jarak
jauh “Remote Control”
Perlengkapan ini digunakan untuk
control dari control room.
-
Electrical dan mechanical interlock
Electrical dan mechanical interlock
bertujuan sebagai safety pada
peralatan maupun human.
-
CT dan PT
IV. Pemeriksaan dan Pemeliharaan Circuit
Breaker
Pemeliharaan terhadap circuit breaker
tersebut bertujuan untuk menjaga agar breaker
dapat selalu beroperasi dengan baik, sempurna
dan sesuai dengan fungsinya dan tetap aman.
Dalam pemeliharaan circuit breaker ini dapat
dibagi menjadi 3 (tiga) kategori yaitu :
1. Pemeliharaan dan Pembersihan
2. Pemeliharaan rutin
3. Perbaikan “Overhoul”
4.1 Pelaksanaan Pemeliharaan
a. Langkah-Langkah Pengamanan
Sebagai langkah pelaksanaannya adalah :
- Melepas circuit breaker melalui panel
control dan menguncinya
- Memberikan
rambu
–
rambu
“Tagging”.
- Membebaskan breaker dari sumber
tegangan control dan tegangan
menengah
- Menempatkan breaker pada posisi
“Disconnecting atau Test”
-
Menggunakan
buku
petunjuk
pemeliharaan dan catatan riwayat
peralatan untuk mendapatkan data –
data
kerusakan
atau
ganguan
sebelumnya, sebagai penuntun analisa
gangguan serta penyebabnya
b. Mengeluarkan dari Bilik
Untuk mengeluarkan breaker dari dalam
cubicle dilakukan dengan cara :
- Meyakinkan bahwa breaker dalam
posisi “OFF” yaitu dengan menekan
tombol “OFF” pada Test Operation
pada cubicle
- Melepas tegangan control dan
tegangan sirkuit penutup dengan cara
melepas sekering – sekering mini
circuit breakernya (MCB).
- Menempatkan breaker pada posisi
“Disconnected”
- Mengeluarkan breaker dari cubicle
dengan
menggunakan
engkol
pemutar.
c. Memeriksa Mekanisme Penggerak
Pemeriksaan mekanisme penggerak
dilakukan dengan cara :
- Meyakinkan
bahwa
seluruh
komponen yang bergerak dapat
bergerak bebas, tidak rusak, tidak
longgar karena aus dan selalu pada
kedudukan yang benar, lurus dan
sebaris.
- Memberikan pelumas pada bagian –
bagian yang bergerak atau poros
dengan pelumas yang sesuai
- Memeriksa baut – baut, mur – mur
d. Memeriksa Shock Absorbser
Pada circuit breaker tertentu, terutama
breaker yang menggunakan udara
hembus, peredam gerakan pantul
tersebut dilakukan oleh peralatan
penghembus itu sendiri sehingga
apabila puffer dapat bekerja maka
shock absorbser dalam keadaan baik
e. Memeriksa Kontak dan pegas
penekan kontak
Kontak dalam circuit breaker merupakan
komponen utama yang menghubungkan
atau melepas rangkaian beban dengan
sumbernya karena kontak harus dapat
mengalirkan arus beban sesuai ratingnya
dengan sempurna, maka hubungan
kontak – kontak harus sempurna.
Untuk memperoleh hubungan yang
selalu sempurna, maka perlu dilakukan
pemeliiharaan sebagai berikut :
- Memeriksa
seluruh
permukaan
kontak utama dan meyakinkan bahwa
permukaan kontak tetap (fixed
contact) dalam keadaan bersih, rata
dan tidak aus atau berlubang –
lubang.
- Memeriksa kekuatan jepit kontak
tetap (fixed contact) terhadap kontak
gerak
(moving
contact)
atau
memeriksa pegas penekan kontaknya.
- Meyakini bahwa pegas penekan
kontak tidak rusak, patah dan tetap
dalam kedudukan yang benar, serta
memeriksa kekuatan penekannya
f. Memeriksa Arch Cute
Pemeriksaan arc chute ini dilakukan
untuk mengetahui bagian pemutus
busurnya yang rusak atau pecah, akibat
busur api yang besar. Pemeriksaan ini
dilakukan dengan cara :
1. Memeriksa bagian bawah atau
bagian arc chute yang berhadapan
dengan kontak – kontak breaker
2. Memeriksa
keadaan
dan
kebersihan kisi – kisi arc chute
dan arching hom yang rusak dan
putus
3. Meyakinkan
bahwa
saluran
ventilasi tetap bersih
g. Pengukuran Megger Test
Pengukuran tahanan isolasi (Megger
Test)
merupakan
metode
nondestructive untuk menentukan
kondisi dari isolasi dari peralatan
dalam hal ini Circuit Breaker .
Pengukuran dilakukan antara bagian
fasa dengan ground. Berikut ini adalah
hasil pengukuran dari tahanan isolasi
Data CB
Manufaktur : Magrini Galileo
Isc : 35 kA
Tipe : ACB
Hz : 50 Hz
Vn :7,2 kV
In : 2000 A
Tabel 1 Hasil Pengukuran Tahanan
Isolasi
Breaker Status : Closed
Fasa RFasa SFasa TGround
Ground
ground
DC
DC
DC
Volt
5000 Volt
5000 Volt
5000
G
G
G
Ohm 54,1 Ohm 29,8 Ohm 54,1
Pada tabel diatas terlihat nilai besarnya
masing-masing tahanan isolasi tiap fasaground adalah melebihi tahanan isolasi
yang diperbolehkan yaitu 5,16 MOhm
(A.S Gill,1982). Hal ini menandakan
bahwa tahanan isolasi kontak masih
dalam keadaaan baik. Berdasarkan data
diatas juga dapat dicari besarnya arus
bocor. dengan persamaan
dimana I = Arus Bocor (Ampere)
V= Tegangan Uji ( 5000 V)
R= Tahanan Isolasi ( Ohm)
Dengan memasukkan nilai tahanan
isolasi, maka didapat besarnya arus
bocor tiap fasa-ground
Tabel 2 Perhitungan arus bocor
I (A )
Fasa RGround
Fasa SGround
Fasa TGround
9.24x10-8
1.677 x10-7
9.242 x10-8
Dari perhitungan diatas dapat diketahui
bahwa arus bocor yang terjadi pada
pengukuruan tahanan isolasi adalah
sangat
kecil.
Sehingga
dapat
disimpulkan bahwa semakin besar
tahanan isolasi maka semakin kecil arus
bocor sehingga semakin baik kondisi
isolasi kontak.
h. Pengukuran Tahanan Kontak
Untuk meyakinkan bahwa kontak –
kontak utama breaker telah terhubung
dengan sempurna maka perlu dilakukan
pengukuran tahanan hubungan kontak –
kontak dengan cara :
1. Menggunakan ductor ohm meter
untuk
mengukur
besarnya
resistansi hubungan kontak –
kontak
2. Kontak – kontak circuit breaker
yang diukur, harus dalam posisi
terhubung
3. Memberikan kontak yang akan
dipakai untuk penjepitan alat –
alat ukur.
Mengoperasikan alat ukur dan mengatur
arus
pengukuran
sesuai
dengan
kemampuan breaker. Berikut ini adalah
hasil pengukuran tahanan kontak pada
Circuit Breaker yang sama pada
pengukuran tahanan isolasi
Tabel 5.3Hasil
kontak
Pengukuran
tahanan
Breaker Status : Closed
Fasa R
Fasa S
Fasa T
Ampere
Ampere
Ampere
Test
100 Test
100 Test
100
Microohm
41 Microohm
39 Microohm
49
Dari pengukuran tahanan kontak tersebut
dapat diketahui bahwa nilai tahanan
kontak pada masing-masing fasa masih
dalam keadaan baik . Hal ini didasarkan
pada panduan pemeliharan CB oleh
United States Department of The
Interior Bureau of Reclamation tahun
1999 yaitu tahanan kontak maksimal
adalah 50 Microohm untuk Air Circuit
Breaker pada rating tegangan 5-15 kV
dan Arus nominal 2000 A . Sehingga
dapat disimpulkan bahwa kontak-kontak
breaker
telah
terhubung
dengan
sempurna.
Gambar 4 Prinsip pengukuran tahanan
hubungan kontak
V. Penutup
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil setelah
melaksanakan kerja praktek adalah :
1. PLTU
Tambak
Lorok
merupakan
pembangkit yang menggunakan minyak
residu/ MFO (Marine Fuel Oil).
2. Jenis – jenis circuit breaker
- Air Circuit Breaker
- Air Blast Circuit Breaker
- Oil Circuit Breaker
- Vacuum Circuit Breaker
- Circuit Breaker jenis SF6
3. Switchgear adalah alat pemutus tenaga
“Circuit Breaker” yang digunakan atau
dipakai untuk menghubungkan dan melepas
beban listrik.
4. Pemeliharaan terhadap circuit breaker
tersebut bertujuan untuk menjaga agar
breaker dapat selalu beroperasi dengan baik,
sempurna dan sesuai dengan fungsinya dan
tetap aman. Dalam pemeliharaan circuit
breaker ini dapat dibagi menjadi 3 (tiga)
kategori yaitu :
- Pemeliharaan dan Pembersihan
- Pemeliharaan rutin
- Perbaikan “Overhoul”
5. Bagian – bagian pemeliharaan circuit
breaker :
a. Bagian Pemutus
b. Bagian mekanisme penggerak dan
c. Perlengkapan Bantu
6. Keadaan isolasi kontak masing-masing
fasa-ground circuit breaker masih dalam
keadaan baik berdasarkan hasil pengukuran
tahanan isolasi
7. Berdasarkan pengukuran tahanan kontak
circuit breaker tiap fasa, dapat disimpulkan
bahwa kontak-kontak utama breaker telah
terhubung dengan sempurna .
5.2 Saran
1. Pemakaian helm di dalam unit pembangkit
harap
lebih
diperhatikan
karena
keselamatan kerja sangat penting.
2. Perlu adanya program kerja bagi mahasiswa
yang melaksanakan kerja praktek agar
rincian
kerjanya
jelas
dan
tidak
mengganggu kinerja staff PT. Indonesia
Power.
3. Pemeliharaan Circuit Breaker sebaiknya
dilakukan dengan rutin. Hal ini bertujuan
untuk menghindari adanya kegagalan dalam
sistem proteksi
4.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Gill,A.S, “Electrical Equipment Testing &
Maintenance” ,Virginia :
A
Prentice-Hall Company,1982.
[2]
Groupe
[3] Groupe
Schneider Electric, “Design,
Operation
and
Maintenace
Electrical Substation”, Jakarta :
Groupe Schneider Electric, 1999.
Schneider Electric, “Training
Manual 150 kV Sistem”, Jakarta :
Groupe Schneider Electric, 1999
[4] Hydro Electric Research and Technical
Services
Group,
“Maintenance of Power Circuit
Breaker “, Denver : United States
Departement of Interior Bureau
and Reclamation, 1999.
[5] Ir. Sulasno,”Analisis Sistem Tenaga Listrik
edisi kedua”, Semarang: Badan
Penerbit Universitas Diponegoro
Semarang, 2001.
.
[6] PT PLN, “Buku Petunjuk Operasi &
Memelihara Peralatan Untuk
Pemutus Tenaga”, Jakarta : PT
PLN
Pembangkitan
dan
Penyaluran Jawa Bagian Barat,
1993.
[7] Tobing, Bonggas L,”Peralatan Tegangan
Tinggi”, Jakarta: PT Gramedia
Pustaka Utama, 2003.
BIODATA
Hannan Afifi lahir di Bandung
3 Februari 1990. Telah
menyelesaikan pendidikan di
SD Kedung Mundu 03
Semarang , SMP N 3
Semarang serta SMA N 2
Semarang. Sekarang sedang menempuh
pendidikan di Teknik Elektro Universitas
Diponegoro, Semarang.
Mengetahui
Dosen Pembimbing
Karnoto, ST. MT.
NIP 19690709199702100