pemeliharaan pemutus tenaga tipe gas sf6 gardu induk 150 kv

PEMELIHARAAN PEMUTUS TENAGA TIPE GAS SF6
GARDU INDUK 150 KV UNGARAN
Taufik Ardian Ramadhana.1, Ir.Bambang Winardi.2
Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
Email : [email protected]
1
2
Abstrak
Instalasi sistem transmisi tenaga listrik mempunyai peralatan-peralatan yang digunakan
untuk melindungi sistem tenaga listrik tersebut terhadap gangguan. Salah satunya adalah Pemutus
Tenaga (Circuit Breaker ) yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutus arus beban atau
arus gangguan.
Untuk menjaga agar Pemutus Tenaga berada dalam kondisi yang baik atau normal, maka
diperlukan adanya sebuah pemeliharaan. Hal tersebut agar menjaga kondisi PMT tetap dalam
kondisi awal, atau normal walaupun sudah dipakai beberapa lama. Sehingga PMT akan siap
memutuskan tenaga listrik apabila sewaktu-waktu terjadi gangguan maupun pemeliharaan listrik
pada sistem
Pada makalah kerja praktek ini akan dibahas bagaimana cara pemeliharaan pada
Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) serta mengetahui parameter-parameter yang digunakan untuk
mengetahui tingkat keandalan dari Pemutus Tenaga (Circuit Breaker).
Kata Kunci : Pemutus Tenaga, Gangguan, Pemeliharaan.
PMT
memiliki
peran
untuk
menghubungkan dan memutus arus beban
atau arus gangguan. Kerusakan pada PMT
sangat merugikan atau mengganggu bagi
keseluruhan operasi sistem tenaga listrik.
Jika PMT tidak bekerja saat terjadi
gangguan, maka arus gangguan tersebut
akan merusak peralatan yang lain, seperti
trafo tenaga yang harganya mahal serta
dapat menimbulkan ketidakstabilan sistem
tenaga listrik.
Baik buruknya pemeliharaan pada
peralatan listrik dapat dilihat dari umur
peralatan listrik itu sendiri dan besar relatif
beban yang ditanggung peralatan listrik
dalam operasi kerjanya. Umur operasi
peralatan listrik dapat dijadikan tolok ukur
keberhasilan suatu sistem pemeliharaan,
semakin lama umur operasi peralatan listrik
dapat dikatakan baik pula sistem
pemeliharaan yang dilakukan, sebaliknya
apabila umur operasi peralatan listrik yang
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pemeliharaan merupakan salah satu
hal terpenting yang harus diperhatikan
dalam pengoperasian sistem tenaga listrik,
karena dengan sistem pemeliharaan yang
baik, peralatan-peralatan pada sistem tenaga
dapat beroperasi dengan baik, sehingga
kebutuhan energi listrik ke konsumen dapat
terlayani dengan baik dengan tingkat
keandalan yang tinggi, selain itu harga
peralatan sistem tenaga listrik yang mahal
dan investigasi yang besar dalam sistem
ketenagaan listrik juga mendorong perlunya
pemeliharaan peralatan sistem tenaga
listrik.
Salah
satu
hal
yang
melatarbelakangi perlunya pemeliharaan
terhadap peralatan listrik adalah karena
peralatan listrik mempunyai peran yang
menentukan dalam operasi suatu sistem,
misalnya Pemutus Tenaga Listrik (PMT).
1
pendek menandakan sistem pemeliharaan
yang kurang baik. Dengan demikian,
diharapkan dengan adanya pemeliharaan,
peralatan listrik dapat bekerja lebih lama
dengan performa maksimal sehingga
meningkatkan kualitas sistem tenaga listrik.
1.2 Tujuan
Tujuan penulisan laporan kerja praktek
ini adalah:
a. Mengetahui prinsip kerja Pemutus
Tenaga Listrik.
b. Mengetahui dan memahami cara
pemeliharaan pada peralatan listrik,
terutama pada PemutusTenaga Listrik
(Circuit Breaker).
1.
Mekanisme penggerak (operating
mechanism).
2. Pemutus (interrupter).
3. Isolator penyangga dari porselen
rongga (hollow support insulator
porcelen).
4. Batang penggerak.
5. Penyambung diantara no.4 dan no. 12
(linkages).
6. Terminal-terminal.
7. Saringan (filters).
8. Silinder bergerak (movable cylinder).
9. Torak tetap (fixed piston)
10. Kotak tetap (fixed contact)
2.2 Jenis Isolasi Pemutus Tenaga
1. PMT dengan media pemutus gas SF6
Media gas yang digunakan pada tipe
PMT ini adalah Gas SF6 (Sulphur
Hexafluoride). Sifat-sifat gas SF6 murni
ialah tidak berwarna, tidak berbau,
tidak beracun dan tidak mudah terbakar.
Pada temperatur diatas 150°C gas SF6
mempunyai sifat tidak merusak metal,
plastik dan bermacam-macam 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, tidak mudah terbakar
(thermal
conductivit)
yang
baik,
tidak menimbulkan bunyi berisik.
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam Laporan Kerja Praktek ini,
penulis membatasi masalah pada pemutus
tenaga tipe gas SF6 yang berada pada bay
trafo 3 60 MVA GI Ungaran dan
pemeliharaannya secara umum dan tidak
membahas mengenai sistem proteksi.
II. DASAR TEORI
2.1 Pemutus Tenaga (PMT)
Pemutus Tenaga (PMT) merupakan
peralatan saklar / switching mekanis, yang
mampu
menutup, mengalirkan
dan
memutus arus beban dalam kondisi normal
serta mampu menutup, mengalirkan (dalam
periode waktu tertentu) dan memutus arus
beban dalam spesifik kondisi abnormal /
gangguan seperti kondisi short circuit /
hubung singkat.
Gambar 2 Prinsip kerja pemadaman PMT SF6
Gambar 1 Bagian-bagian PMT
Pada gambar 2 memperlihatkan
prinsip kerja PMT SF6 secara umum.
Sebelum terjadi gangguan atau dalam
Keterangan gambar 1:
2
kondisi normal, PMT dalam keadaan
tertutup, kontak tetap dan kontak bergerak
masih terhubung (a). Saat terjadi gangguan,
kontak bergerak ditarik oleh mekanik
penggerak namun gas SF6 belum
dilepaskan (b). Ketika kontak bergerak dan
kontak tetap benar-benar terpisah, akan
muncul busur api akibat arus yang besar,
kemudian gas SF6 dilepaskan untuk
memadamkan busur api tersebut (c).
Beberapa saat kemudian busur api padam
(d).
400A sampai 1250A dengan arus
pemutusan simetris 12 kA sampai 50 kA
3.
PMT dengan media pemutus udara
tekan (air blast circuit breaker)
PMT ini menggunakan udara
sebagai pemutus busur api dengan
menghembuskan udara ke ruang pemutus.
PMT ini disebut PMT Udara Hembus (Air
Blast Circuit Breaker). Pada PMT udara
hembus juga disebut compressed air circuit
breaker, udara tekanan tinggi dihembuskan
ke busur api melalui nozzle. Setelah
pemadaman busur api dengan udara
tekanan tinggi, udara ini juga berfungsi
mencegah restriking voltage (tegangan
pukul). Kontak PMT ditempatkan di dalam
isolator dan juga katup hembusan udara.
2.
PMT dengan media pemutus minyak
Menggunakan
minyak
isolasi
sebagai media pemadam busur api yang
timbul pada saat PMT bekerja membuka
atau menutup. Minyak yang berada diantara
kontak sangat efektif memutuskan arus.
Kelemahannya adalah minyak mudah
terbakar
dan
kekentalan
minyak
memperlambat pemisahan kontak, sehingga
tidak
cocok
untuk
sistem
yang
membutuhkan pemutusan arus yang cepat.
Gambar 3 memperlihatkan busur api yang
timbul akibat pemutusan kontak-kontak
pada PMT, busur api tersebut akan
dipadamkan oleh media isolasi minyak
yang menyelubunginya
4.
PMT dengan media pemutus hampa
udara (vacuum)
Kontak-kontak pemutus dari PMT
ini terdiri dari kontak tetap dan kontak
bergerak yang ditempatkan dalam ruang
hampa udara. Ruang hampa udara ini
mempunyai
kekuatan
dielektrik
(dielektrik strength) yang tinggi dan sebagai
media pemadam busur api yang baik. PMT
jenis vacuum kebanyakan digunakan untuk
tegangan menengah dan hingga saat ini
masih dalam pengembangan sampai
tegangan 36 kV.
III. PEMELIHARAAN
PEMUTUS
TENAGA (PMT) GARDU INDUK
KRAPYAK
3.1 Data Peralatan PMT
Gambar 3 Cara Kerja PMT Minyak
Jenis PMT dengan minyak ini dibedakan
menjadi :
o PMT menggunakan banyak minyak
(bulk oil)
o PMT menggunakan sedikit minyak
(small oil)
PMT jenis ini digunakan mulai dari
tegangan menengah 6 kV sampai tegangan
ekstra tinggi 425 kV dengan arus nominal
Gambar 4 Pemutus Tenaga (PMT)
3
Merk
GERMANY
Type
Macam
Standar
Nomor Seri
Breaking cap/current
Arus Nominal
Tegangan Kerja
Jenis Media Gas/Oil
Tekanan Udara Gas
Berat Gas SF6
Tahun Buatan
Pasangan
: SIEMENS
: 3AP1FG
: 6CB
: IEC
: 35105685
: 50 KA
: 3150 A
: 170 kV
: SF6
: 6,8 Bar
: 7 Kg
: 2008
: Luar
4
3.2 Pemeliharaan Pemutus Tenaga
(PMT)
a. In Service / Visual Inspection
In Service Inspection adalah
inspeksi / pemeriksaan terhadap peralatan
yang dilaksanakan dalam keadaan peralatan
beroperasi/bertegangan (on-line), dengan
Menggunakan 5 panca indera (five senses)
dan metering secara sederhana, dengan
pelaksanaan periode tertentu (Harian,
Mingguan, Bulanan, Tahunan).
No
1
2
3
5
6
Tabel 1 Data hasil pemeliharaan PMT
Peralatan
Kondisi Kondisi Simpulan
yang
Awal
Akhir
diperiksa
Pentanahan (grounding)
Kawat
Baik
Baik
Normal
pentanahan
Terminal
Baik
Baik
Normal
pentanahan
Lemari/Box Kontrol
Baut-baut Kencang Kencang Normal
wiring
kontrol &
proteksi
Kebersihan Bersih
Bersih
Normal
Heater
Normal Normal
Normal
Sumber
Normal Normal
Normal
tegangan
AC/DC
Lubang
Tidak
Tidak
Normal
binatang
ada
ada
Bodi & Isolator
Kebersihan Kotor
Bersih
Normal
Bagian
Tidak
Tidak
Normal
bodi yang
ada
ada
lecet
/berkarat
Bagian
Tidak
Tidak
bushing
ada
ada
yang retak
Mekanik
Kotor
Bersih
penggerak
Mekanik penggerak
Mekanik
Normal Normal
penggerak
Mur baut
Kencang Kencang
Pelumas
Baik
Baik
pada roda
gigi &
pegas
transmisi
Pengungkit Normal Normal
/lengan
penggerak
Minyak (khusus jenis LOC)
Level
minyak
Kondisi
minyak
(warna)
Kebocoran / rembes
Percobaan ON /OFF PMT
Posisi ON
Normal Normal
Posisi OFF Normal Normal
Indikasi
Normal Normal
posisi ON
/OFF
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
-
-
Normal
Normal
Normal
Dari tabel 1 di atas dapat dilihat bahwa
Pemutus Tenaga tersebut dalam kondisi
normal. Hasil pemeliharaan menunjukkan
bahwa dengan dilakukannya pemeliharaan,
kondisi peralatan menjadi lebih baik.
b. Pengukuran Tahanan Isolasi
Pengukuran tahanan isolasi pemutus
tenaga (PMT) ialah proses pengukuran
dengan suatu alat ukur Insulation Tester
(megger)
untuk
memperoleh
hasil
(nilai/besaran) tahanan isolasi pemutus
tenaga antara bagian yang diberi tegangan
(fasa) terhadap badan (case) yang
ditanahkan maupun antara terminal
masukan (I/P terminal) dengan terminal
keluaran (O/P terminal) pada fasa yang
sama. Pada dasarnya pengukuran tahan
isolasi PMT adalah untuk mengetahui
4
besar/nilai kebocoran arus (leakage current)
yang terjadi antara bagian yang bertegangan
I/P terminal dan O/P terminal terhadap
tanah.
Jika didapat kondisi tahanan kontak
sebesar 1 Ohm dan arus yang mengalir
adalah 100 Ampere maka ruginya adalah
W= .R
(2)
Tabel 2 Data hasil pengukuran tahanan isolasi PMT
Titik
Standa
Fasa R
Fasa S
Fasa T
Ukur
r
(MΩ)
(MΩ)
(MΩ)
Atas–
Standar
40.000
60.000 50.000
Bawah
VDE
PMT
Catalou
OFF
ge
Atas–
30.000
15.000 50.000
228/4
Tanah
PMT
=
OFF
Bawah
200.000
200.000 50.000
1kV/1
–
MΩ
Tanah
PMT
OFF
Fasa30.000
14.000 10.000
Tanah
PMT
ON
W = 10.000 watts
Prinsip dasarnya adalah sama
dengan alat ukur tahanan murni (Rdc),
tetapi pada tahanan kontak arus yang
dialirkan lebih besar I=100 Ampere.
Kondisi ini sangat signifikan jika
jumlah sambungan konduktor pada salah
satu jalur terdapat banyak sambungan
sehingga kerugian teknis juga menjadi
besar, tetapi masalah ini dapat dikendalikan
dengan cara menurunkan tahanan kontak
dengan membuat dan memelihara nilai
tahanan kontak sekecil mungkin. Jadi
pemeliharaan tahanan kontak sangat
diperlukan sehingga nilainya memenuhi
syarat nilai tahanan kontak.
Dari tabel 2 di atas, dapat dilihat bahwa
tahanan isolasi rata-rata tidak mencapai
standard, yaitu 1 MΩ. Perlu dilakukan
pembersihan isolator dan uji ulang.
Tabel 3 Data hasil pengukuran tahanan kontak PMT
Titik Ukur
Fasa R Fasa S
Fasa T
Atas-Bawah
(μΩ)
(μΩ)
(μΩ)
(PMT posisi ON)
27,5
29
24,8
c. Pengukuran Tahanan Kontak
Rangkaian tenaga listrik sebagian
besar terdiri dari banyak titik sambungan.
Sambungan adalah dua atau lebih
permukaan dari beberapa jenis konduktor
bertemu secara fisik sehingga arus/energi
listrik dapat disalurkan tanpa hambatan
yang berarti. Pertemuan dari beberapa
konduktor
menyebabkan
suatu
hambatan/resistan terhadap arus yang
melaluinya sehingga akan terjadi panas dan
menjadikan kerugian teknis. Rugi ini sangat
signifikan jika nilai tahanan kontaknya
tinggi.
Sambungan
antara
konduktor
dengan PMT atau peralatan lain merupakan
tahanan kontak yang syarat tahanannya
memenuhi kaidah Hukum Ohm sebagai
berikut:
E = I . R
(1)
Dari tabel 3 di atas menunjukkan bahwa
Pemutus Tenaga (Circuit Breaker ) layak
digunakan karena masih dalam batas yang
diijinkan sesuai ketentuan P3B O&M
PMT/001.01, yakni R<100 μΩ.
d. Pengukuran Tahanan Pentanahan
Peralatan ataupun titik netral system
tenaga listrik yang dihubungkan ke tanah
dengan suatu pentanahan yang ada di gardu
induk dimana system pentanahan tersebut
dibuat dalam tanah dengan struktur bentuk
mesh, Nilai tahanan Pentanahan di Gardu
Induk bervariasi besarnya nilai tahanan
tanah dapat ditentukan oleh kondisi tanah
itu
sendiri.
Semakin
kecil
nilai
pentanahannya maka akan semakin baik.
Cara kerja alat
ukur pentanahan
menggunakan
prinsip
alat
ukur
Galvanometer (Prinsip Kesetimbangan)
5
Tabel 4 Data hasil pengukuran tahanan pentanahan
PMT
Titik Ukur
Standard
Hasil Ukur
Fasa Fasa Fasa
Terminal
R
S
T
≤ 1 Ohm
Pentanahan
0,35
0,35
0,35
Ohm Ohm Ohm
diharapkan PMT bekerja dengan cepat
sehingga clearing time yang diharapkan
sesuai standar SPLN No 52-1 1983 untuk
system 70kV= 150 mili detik dan SPLN No
52-1 1984 untuk system 150 kV= 120 mili
detik dan final draft Grid Code 2001 untuk
system 500 kV= 90 mili detik.
Dari data tabel 4 di atas menunjukkan
bahwa Pemutus Tenaga (Circuit Breaker)
layak digunakan karena masih dalam batas
yang diijinkan menurut standar pengujian
Standart IEEE std 80 : 2000 (guide for
safety in ac substation – grounding), yakni
besarnya nilai tahanan pentanahan untuk
switchgear adalah ≤ 1 ohm.
Tabel 5 Data pengukuran keserempakan PMT
Pengukuran Standar
Fasa
Fasa
Fasa
R
S
T
Close (mili ≤120
63,5
63
63,5
detik)
mili detik
Open (mili
29
29
29,5
detik)
Dari tabel 5 di atas menunjukkan bahwa
Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) layak
digunakan karena masih dalam batas yang
diijinkan menurut standar SPLN No 52-1
1984.
e. Pengukuran Keserempakan PMT
Tujuan
dari
pengujian
keserempakan
PMT
adalah
untuk
mengetahui waktu kerja PMT secara
individu serta mengetahui keserempakan
PMT pada saat menutup atau membuka.
Berdasarkan cara kerja penggerak, maka
PMT dapat dibedakan atas jenis three pole
(penggerak PMT tiga fasa) dan single pole
(penggerak PMT satu fasa). Untuk T/L Bay
biasanya PMT menggunakan jenis single
pole dengan maksud PMT tersebut dapat
trip satu fasa apabila terjadi gangguan satu
fasa ke tanah dan dapat reclose satu fasa
yang disebut SPAR (Single Pole Auto
Reclose). Namun apabila gangguan pada
penghantar fasa-fasa maupun tiga fasa
maka PMT tersebut harus trip 3 fasa secara
serempak. Apabila PMT tidak trip secara
serempak akan menyebabkan gangguan,
untuk itu biasanya terakhir ada system
proteksi namanya pole discrepancy relay
yang memberikan perintah trip kepada
ketiga PMT.
Hal yang sama juga untuk proses
menutup PMT maka yang tipe single pole
ataupun three pole harus menutup secara
serempak pada fasa R, S, T, kalau tidak
maka dapat menjadi suatu gangguan di
dalam
system
tenaga
listrik
dan
menyebabkan system proteksi bekerja.
Pada waktu PMT trip akibat suatu
gangguan pada system tenaga listrik
V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Fungsi utama PMT adalah sebagai alat
pembuka atau penutup suatu rangkaian
listrik dalam kondisi berbeban, serta
mampu membuka atau menutup saat
terjadi arus gangguan (hubung singkat)
pada jaringan atau peralatan lain.
2. Pemeliharaan pada Pemutus Tenaga
meliputi pengukuran tahanan isolasi,
pengukuran tahanan kontak, pengukuran
tahanan pentanahan, uji keserempakan
dan pengamatan terhadap komponen
PMT.
3. Fungsi Gas SF6 pada PMT ini
digunakan sebagai media pemadam
busur api dan sebagai penggerak.
4. Selama pemeliharaan PMT harus berada
dalam kondisi tidak bekerja (OFF) dan
penggerak spring harus dalam kondisi
kendor (discharge).
5. PMT pada bay trafo 3 60 MVA GI
Ungaran ini merupakan jenis three pole
yaitu antar fasanya terkopel semua,
maka apabila terjadi gangguan akan
membuka secara bersamaan fasanya.
6
5.2 Saran
1. Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) yang
menggunakan media gas SF6 harus
selalu dilakukan monitoring tekanan gas
SF6 untuk keandalan dalam bekerja.
2. Mekanik Pemutus Tenaga (Circuit
Breaker) harus selalu dibersihkan agar
tidak terjadi korosi akibat kelembapan
udara.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
BIODATA PENULIS
Taufik
Ardian
Ramadhana,
NIM
21060110130072, Lahir di
Ambarawa 2 April 1992.
Mengenyam pendidikan
TK
Virgo
Maria
Ambarawa, SD Pangudi
Luhur Ambarawa, SMP N
2 Ambarawa, SMAN 1
Ambarawa. Pada saat ini sedang
melanjutkan studinya di Jurusan Teknik
Elektro
Universitas
Diponegoro,
Konsentrasi Ketenagaan (Power).
DAFTAR PUSTAKA
Buku Petunjuk Batasan Operasi dan
Pemeliharaan Peralatan Penyaluran
Tenaga Listrik Pemutus Tenaga
(PMT),
No.
Dokumen
:
722/HARLUR-PST/2009, PT. PLN
(Persero), 2010.
Tobing, Bonggas L.
“Peralatan
Tegangan Tinggi”, Jakarta : Penerbit
PT Gramedia Pustaka Utama, 2003.
Arismunandar.A dan Kuwahara.S.1991.
Teknik Tenaga listrik. Jakarta: PT
Pradnya Paramita.
Arismunandar, Artono. 1984. Teknik
Tegangan Tinggi. Jakarta: Pradnya
Paramita.
Sulasno, Ir, “ Teknik dan Sistem
Distribusi Tenaga Lisrik”.Jilid I.
Badan
Penerbit
Universitas
Diponegoro. Semarang. 2001.
Semarang, Desember 2013
Mengetahui,
Dosen Pembimbing
Ir. Bambang Winardi
NIP. 196106161993031002
7