tugas mid test gi
TRANSCRIPT
TUGAS MID TEST
“ GARDU INDUK ( GI ) “
OLEH :
TANTY RIRIN HS
D411 10 282
TEKNIK ENERGI LISTRIK
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2013
1. Dik : v = 120 KV = 120000 V
f= 50 Hz
Zr= -j90A
Zt=-j87B
Zs=-j91C
Dari NIM D411 10 282 jadi ,
A = 2, B = 8, C = 2
Dit: a. Ketidakseimbangan I=…?
Jawab:
a. Ir= V/Zr = 120000/− j902 = 133,03 A
It= V/Zt = 120000/− j878= 136,67 A
Is= V/Zs = 120000/− j912 = 131,57 A
Irata” =(Ir+ It + Is)/3= (133,03 + 136,67 + 131,57 ) / 3 = 133,756 A
Dimana:
a= Ir/Irata”= 133,03 / 133,756 = 0,99
b= It/Irata”= 136,67/133,756 = 1,02
c=Is/Irata”= 131,57/133,756 = 0,98
rumusketidakseimbanganArus (I) = {│a−1│+│b−1│+│c−1│}
3X100 %
=
{│0,99−1│+│1,02−1│+│0,98−1│ }3
X 100 %
=1 %
2. Jelaskan prinsip kerja dan fungsi masing-masing berbagai peralatan gardu
Induk
Jawab :
PERALATAN GARDU INDUK
1. Busbar atau Rel
Merupakan titik pertemuan / hubungan antar trafo – trafo tenaga, Saluran
Udara TT, Saluran kabel TT dan peralatan listrik lainnya untuk menerima dan
menyalurkan tenaga listrik / daya listrik . Ada beberapa jenis konfigurasi
busbar yang digunakan saat ini, antara lain :
o Sistem cincin atau Ring
Semua rel / busbar tersambung satu sama lain dan membentuk seperti ring /
cincin
o Busbar Tunggal atau Single Busbar
Semua perlengkapan peralatan listrik dihubungkan hanya pada satu / single
busbar pada umumnya gardu dengan sistem ini adalah gardu induk di ujung
atau akhir dari suatu transmisi.
o Busbar Ganda / Double Busbar
Adalah Gardu Induk yang mempunyai dua / double busbar. Sistem ini sangat
umum, hampir semua gardu induk menggunakan sistem ini karena sangat
efektif untuk mengurangi pemadaman beban pada saat melakukan
perubahan.
o Busbar satu setengah atau one half busbar
Gardu induk dengan konfigurasi seperti ini mempunyai dua busbar juga sama
seperti pada busbar ganda, tapi konfigurasi seperti ini dipakai pada Gardu
Induk Pembangkitan dan Gardu Induk yang sangat besar , karena sangat
efektif dalam segi operasional dan dapat mengurangi pemadaman beban
pada saat melakukan perubahan sistem. Sistem ini menggunakan 3 buah
PMT didalam satu diagonal yang terpasang secara seri.
2. Ligthning Arrester
Biasa disebut dengan Arrester dan berfungsi sebagai pengaman instalasi
( peralatan listrik pada instalasi gardu induk ) dari gangguan tegangan lebih
akibat sambaran petir (k ligthning surge ) maupun oleh surja hubung
( Switching Surge ).
3. Transformator Instrumen atau Transformator Ukur
Untuk Proses pengukuran di gardu induk diperlukan transformator
instrumen. Transformator Instrumen ini dibagi atas dua kelompok, yaitu :
o Transformator tegangan, adalah trafo satu fasa yang menurunkan tegangan
tinggi menjadi tegangan rendah yang dapat diukur dengan voltmeter yang
berguna untuk indikator, relai dan alat sinkronisasi.
o Transformator Arus, digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya
ratusan ampere lebih yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi. Jika arus
yang mengalir pada tegangan rendah dan besarnya dibawah 5 ampere,
maka pengukuran dapat dilakukan secara langsung sedangkan untuk arus
yang mengaliur besar, maka pengukuran dilakukan secara tidak langsung
dengan menggunakan trafo arus ( sebutan trafo pengukuran arus yangb
besar ). Disamping itu trafo arus juga berfungsi untuk pengukuran daya dan
energi, pengukuran jarak jauh dan rele proteksi.
o Transformator Bantu (Auxilliary Transformator ), trafo yang digunakan untuk
membantu beroperasinya secara keseluruhan gardu induk tersebut. Dan
merupakn pemasok utama untuk alat – alat utama untuk alat- alat bantu
seperti motor – motor 3 phasayang digunakan pada motor pompa sirkulasi
minyak trafo beserta motor – motor kipas pendingin. Yang paling penting
adalah sebagai pemasok utama sumber tenaga cadangan seperti sumber DC
, dimana sumber DC ini merupakan sumber utama jika terjadi gangguan dan
sebagai pasokan tenaga untuk proteksi tetap bekerja walaupun tidak ada
pasokan arus AC. Transformator bantu sering disebut sebagai trafo
pemakaian sendiri.
Sebab selain fungsi utama diatas, juga digunakan untuk penerangan,
sumber untuk sirkulasi pada ruang batera, sumber penggerak mesin
pendingin ( Air Conditioner ) karena beberapa proteksi yang menggunakan
elektronika / digital diperlukan temperatur antara 20°C – 80 °C.
Untuk mengoptimalkan pembagian sumber tenaga dari transformator
bantu adalah pembagian beban yang masing – masing mempunyai proteksi
sesuai dengan kapasitasnya masing – masing. Juga diperlukan pembagi
sumber DC untuk kesetiap fungsi dan yang menggunakan sumber DC
sebagai penggerak utamanya. Untuk itun setiap gardu induk tersedia panel
distribusi AC dan DC.
4. Sakelar Pemisah ( PMS ) atau Disconnecting Switch ( DS )
Berfungsi untuk mengisolasikan peralatan listrik dari peralatan lain
atau instalasi lain yang bertegangan. PMS ini boleh dibuka atau ditutup
hanya pada rangkaian yang tidak berbeban .
5. Sakelar Pemutus Tenaga ( PMT ) atau Circuit Breaker ( CB )
Berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan rangkaian pada
saat berbeban ( Pada kondisi aryus beban normal atau pada saat terjadi arus
gangguan ). Pada waktu menghubungkan atau memutus beban, akan terjadi
tegangan recoveryyaitu suatu fenomena tegangan lebih dan busur api, oleh
karena itu sakelar pemutus dilengkapi dengan media peredam busur api
tersebut, seperti media udara dan gas SF6.
6. Sakelar Pentahan
Sakelar ini untuk menghubungkan kawat konduktor dengan tanah /
bumi yang berfungsi untuk menghilangkan / mentanahkan tegangan induksi
pada konduktor pada saat akan dilakukan perawatan atau pengisolasian
suatu sistem. Sakelar pentanahan ini dibuka dan ditutup hanya apabila
sistem dalam keadaan tidak bertegangan ( PMS dan PMT sudah membuka ).
7. Kompensator
Kompensator didalam sistem Penyaluran Tenaga Listrik disebut pula
alat pengubah fasa yang dipakai untuk mengatur jatuh tegangan pada
saluran transmisi atau transformator, dengan mengatur daya reaktif atau
dapat pula dipakai untuk menurunkan rugi daya dengan memperbaiki faktor
daya. Alat tersebut ada yang berputar dan ada yang stasioner, yang berputar
adalah kondensator sinkron dan kondensator asinkron, sedangkan yang
stasioner adalah kondensator statis atau kapasitor shunt dan reaktor shunt.
8. Peralatan SCADA dan Telekomunikasi
Data yang diterima SCADA ( Supervisory Control And Data
Acquisition ) interface dari berbagai masukan ( sensor, alat ukur , relay dan
lain – lain ) baik berupa data digital dan data analog dan dirubah dalam
bentuk frekuensi tinggi ( 50 kHz sampai dengan 500 kHz ) yang kemudian di
transmisikan bersama tenaga listrik tegangan tinggi. Data frekuensi tinggi
yang dikirimkan tidak bersifat kontinyu tetapi secara paket persatuan waktu.
Dengan kata lain berfungsi sebagai sarana komunikasi suara dan komunikasi
data data serta tele proteksiu dengan memanfaatkan penghantarnya dan
bukan tegangan yang terdapat pada penghantar tersebut. Oleh sebab itu bila
penghantar tak bertegangan maka Power Line Carrier ( PLC ) akan tetap
berfungsi asalkan penghantar tersebut tidak terputus. Dengan demikian
diperlukan peralatan yang berfungsi memasukkan dan mengeluarkan sinyal
informasi dari energi listrik di ujung – ujung penghantar.
9. Rele Proteksi dan Papan Pengaman ( Announciator )
Rele proteksi yaitu alat yang bekerja secara otonmatis untuk
mengamankan suatu peralatan listrik saat terjadi gangguan, menghindari
atau mengurangi terjadinya kerusakan peralatan akibat gangguan dan
membatasi daerah yang terganggu sekecil mungkin. Kesemua manfaat
tersebut akan memberikan pelayanan penyaluran tenaga listrik dengan mutu
keandalan yang tinggi. Sedangkan Papan Alarm atau Announciator adalah
sederetan nama- nama jenis ganggyuan yang dilengkapi dengan lampu dan
suara sirine pada saat terjadi gangguan, sehingga memudahkan petugas
untuk mengetahui rele proteksi yang bekerja dan jenis gangguan yang terjadi.
3. Jelaskan secara ringkas:
a. Apa yang dimaksud dengan Gardu induk
b. Macam-macam gardu induk
c. Sistem pembumian pada gardu induk
d. Sistem transmisi.
Jawab :
a. Pengertian Gardu Induk
Gardu induk adalah komponen sistem tenaga yang berfungsi sebagai
pusat penyaluran ( transmisi ) yang menghubungkan sistem transmisi
tegangan tinggi dengan saluran – saluran dan gardu – gardu distribusi. Atau
dengan kata lain GI (Gardu Induk )merupakan suatu instalasi peralatan listrik
yang berfungsi sebagai pusat beban dari saluran transmisi. Selain itu,
adapun defenisi lain dari Gardu Induk yaitu merupakan suatu sistem instalasi
listrik yang terdiri dari beberapa perlengkapan peralatan listrik dan menjadi
penghubung listrik dari jaringan transmisi ke jaringan distribusi primer.
Gardu induk di sebut juga gardu unit pusat beban yang merupakan
gabungan dari transformer dan rangkaian switchgear yang tergabung dalamsatu
kesatuan melalui sistem kontrol yang saling mendukung untuk keperluan
operasional. Pada dasarnya gardu induk bekerja mengubahtegangan yang
dibangkitkan oleh pusat pembangkit tenaga listrik menjaditenaga listrik menjadi
tegangan tinggi atau tegangan transmisi dansebaliknya mengubah tegangan
menengah atau tegangan distribusi.
Gardu Induk juga merupakan sub sistem dari sistem penyaluran
(transmisi) tenaga listrik, atau merupakan satu kesatuan dari sistem penyaluran
(transmisi). Penyaluran (transmisi) merupakan sub sistem dari sistem tenaga
listrik. Berarti, gardu induk merupakan sub-sub sistem dari sistem tenaga listrik.
Sebagai sub sistem dari sistem penyaluran (transmisi), gardu induk mempunyai
peranan penting, dalam pengoperasiannya tidak dapat dipisahkan dari sistem
penyaluran (transmisi) secara keseluruhan. Pengaturan daya ke gardu-gardu
induk lainnya melalui tegangan tinggi dan gardu-gardu induk distribusi melalui
feeder tegangan menengah.
Fungsi Gardu Induk
Gardu Induk merupakan sub sistem dari sistem penyaluran (transmisi)
tenaga listrik, atau merupakan satu kesatuan dari system penyaluran
(transmisi). Penyaluran (transmisi) merupakan sub sistem dari sistem tenaga
listrik.
Fungsi gardu induk secara umum :
a. Mentransformasikan daya listrik :
1. Dari tegangan ekstra tinggi ke tegangan tinggi (500 KV/150 KV).
2. Dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah (150 KV/ 70 KV).
3. Dari tegangan tinggi ke tegangan menengah (150 KV/ 20 KV, 70 KV/20
KV).
4. Dengan frequensi tetap (di Indonesia 50/60 Hertz).
b. Untuk pengukuran, pengawasan operasi serta pengamanan dari system
tenaga listrik.
c. Pengaturan pelayanan beban ke gardu induk-gardu induk lain melalui
tegangan tinggi dan ke gardu distribusi-gardu distribusi, setelah melalui
proses penurunan tegangan melalui penyulang-penyulang (feeder-
feeder) tegangan menengah yang ada di gardu induk.
d. Untuk sarana telekomunikasi (pada umumnya untuk internal PLN), yang
kita kenal dengan istilah SCADA.
e. Menyalurkan tenaga listrik (kVA, MVA) sesuai dengan kebutuhan pada
tegangan tertentu. Daya listrik dapat berasal dari Pembangkit atau dari
gardu induk lain.
b. Macam – macam gardu induk
Gardu induk dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam menurut dari
segi fungsi, segi pemasangan, dll. Berikut adalah jenis-jenis dari Gardu Induk :
Berdasarkan Tegangan :
a. Gardu Induk Transmisi
Gardu induk ini mendapatkan daya dari saluran transmisi, yang kemudian
disalurkan ke daerah beban seperti perkotaan, industri, atau lokasi
pengerjaan proyek. Yaitu gardu induk yang mendapat daya dari saluran
transmisi untuk kemudian menyalurkannya ke daerah beban (industri, kota,
dan sebagainya). Gardu induk transmisi yang ada di PLN adalah tegangan
tinggi 150 KV dan tegangan tinggi 30 KV.
b. Gardu Induk Distribusi
Merupakan Gardu Induk yang mendapatkan daya dari Gardu Induk
Transmisi, yang kemudian tegangannya diturunkan ke tegangan
menengah( 20 kV, 12 kV, atau 6 kV ) melalui transformator. Tegangan
menengah ini kemudian diturunkan kembali menjadi tegangan rendah
(127/220 V atau 220/380 V) sesuai dengan kebutuhan untuk disalurkan ke
perumahan.
Berdasarkan lokasi :
a. Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi ( GITET )
Gardu listrik yang mendapat daya dari Saluran Transmisi Ekstra Tinggi
( SUTET ) atau Saluran Udara Tegangan Tinggi ( SUTT ) untuk kemudian
menyalurkannya ke GITET atau GITT lain melalui SUTET atau SUTT lain.
b. Gardu Induk Tegangan Tinggi ( GITT )
Gardu Listrik yang mendapat daya dari Saluran Transmisi Tegangan Ekstra
Tinggi ( SUTET ) atau Saluran Udara Tegangan Tinggi ( SUTT ) atau Saluran
Sub Transmisi Tegangan Tinggi Untuk kemudian menyalurkannya ke daerah
beban melalui saluran keluar ( penyulang ) distribusi.
Gardu induk (substations) berdasarkan dari fungsinya dapat diklasifikasikan
menjadi bebarapa jenis, antara lain :
a. Gardu Induk Penaik Tegangan
Merupakan gardu induk yang berfungsi untuk menaikkan tegangan, yaitu
tegangan pembangkit (generator) dinaikkan menjadi tegangan sistem. Gardu
Induk ini berada di lokasi pembangkit tenaga listrik. Karena output voltage yang
dihasilkan pembangkit listrik kecil dan harus disalurkan pada jarak yang jauh,
maka dengan pertimbangan efisiensi, tegangannya dinaikkan menjadi tegangan
ekstra tinggi atau tegangan tinggi.
b. Gardu Induk Penurun Tegangan
Merupakan gardu induk yang berfungsi untuk menurunkan tegangan, dari
tegangan tinggi menjadi tegangan tinggi yang lebih rendah dan menengah atau
tegangan distribusi. Gardu Induk terletak di daerah pusat-pusat beban, karena
di gardu induk inilah pelanggan (beban) dilayani.
c. Gardu Induk Pengatur Tegangan
Pada umumnya gardu induk jenis ini terletak jauh dari pembangkit tenaga
listrik. Karena listrik disalurkan sangat jauh, maka terjadi tegangan jatuh (voltage
drop) transmisi yang cukup besar. Oleh karena diperlukan alat penaik tegangan,
seperti bank capasitor, sehingga tegangan kembali dalam keadaan normal.
d. Gardu Induk Pengatur Beban
Berfungsi untuk mengatur beban. Pada gardu induk ini terpasang beban
motor, yang pada saat tertentu menjadi pembangkit tenaga listrik, motor
berubah menjadi generator dan suatu saat generator menjadi motor atau
menjadi beban, dengan generator berubah menjadi motor yang memompakan
air kembali ke kolam utama.
e. Gardu Induk Distribusi
Gardu induk yang menyalurkan tenaga listrik dari tegangan sistem ke
tegangan distribusi. Gardu induk ini terletak di dekat pusat-pusat beban.
Berdasarkan Media Isolasi
a. AIS
Merupakan gardu induk yang menggunakan isolasi udara antara bagian
yang bertegangan yang satu dengan bagian yang bertegangan lainnya.
Gardu Induk ini berupa gardu induk konvensional memerlukan tempat
terbuka yang cukup luas.Gardu listrik konvensional dengan menggunakan
udara sebagai media isolasi antar peralatan yang bertegangan ( Air Insulated
Switchgear / AIS ). Semua / sebagian besar peralatan ditempatkan di udara
terbuka.
b. GIS
Gardu induk yang menggunakan gas SF 6 sebagai isolasi antara bagian
yang bertegangan yang satu dengan bagian lain yang bertegangan, maupun
antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan.
Gardu induk ini disebut Gas Insulated Substation atau Gas Insulated
Switchgear (GIS), yang memerlukan tempat yang sempit.Gardu listrik yang
menggunakan gas sebagai media isolasi antar peralatan ynga bertegangan
(GIS = Gas Insulated Switchgear ). Semua / sebagian besar peralatannya
ditempatkan didalam media yang diisolasi dengan menggunakan SF6.
Berdasarkan Penempatan Peralatan :
a. Indoor Substation ( Gardu Induk Pasang Dalam )
Merupakan Gardu Induk yang seluruh peralatannya dipasang dalam
ruang tertutup ( Indoor ) . Gardu induk ini dibangun untuk kepentingan
estetika dengan surrounding , juga untuk menghindari bahaya yang datang
dari lingkungan sekitarnya.
b. Outdoor Substation ( Gardu Induk Pasang Luar )
Kebalikan dari Indoor Substation, Gardu Induk ini merupakan Gardu
Induk yang semua peralatannya dipasang di ruangan terbuka ( Outdoor ),
namun pada pusat kontrol dan alat ukur tetap berada di dalam ruangan.
Outdoor Substation lebih murah dalam konstruksinya, namun memerlukan
lahan yang lebih luas.
c. Semi-Underground Substation ( Gardu Induk Semi Pasang Bawah Tanah )
Merupakan Gardu Induk yang sebagian peralatannya dipasang dibawah
permukaan tanah.
d. Underground Substation ( Gardu Induk Pasang Bawah Tanah )
Merupakan Gardu Induk yang seluruh peralatannya dipasang di bawah
permukaan tanah kecuali pendingin. Biasanya Gardu Induk ini dibangun
karena lahan yang tidak memadai.
e. Combined Outdoor Substation ( gardu Induk Sebagian Pasang Luar )
Merupakan Gardu Induk yang sebagian peralatannya dipasang didalam
ruangan tertutup , dan sebagiannya lagi dipasang di ruangan terbuka dengan
tujuan menyesuaikan terhadap situasi dan kondisi surrounding atau
lingkunan sekitar.
f. Mobile Substation ( Gardu Induk Mobil )
Merupakan Gardu Induk yang peralatannya dipasang diatas trailler atau
kendaraan bergerak lainnya sehingga dapat berpindah tempat sesuai dengan
kebutuhan. Biasanya digunakan untuk pemakaian sementara atau keadaan
darurat.
Gardu induk (substations) berdasarkan dari sistem rel/ busbar yang digunakan
dapat diklasifikasikan menjadi bebarapa jenis, antara lain :
a. Gardu induk sistem ring busbar.
Merupakan gardu induk yang busbarnya berbentuk ring. Pada gardu induk
jenis ini, semua rel (busbar) yang ada, tersambung (terhubung) satu dengan
lainnya dan membentuk ring (cincin).
b. Gardu induk sistem single busbar.
Merupakan gardu induk yang mempunyai satu (single) busbar. Pada
umumnya gardu dengan sistem ini adalah gardu induk yang berada pada ujung
(akhir) dari suatu sistem transmisi.
c. Gardu induk sistem double busbar.
Merupakan gardu induk yang mempunyai dua (double) busbar. Gardu induk
sistem double busbar sangat efektif untuk mengurangi terjadinya pemadaman
beban, khususnya pada saat melakukan perubahan sistem (manuver sistem).
Jenis gardu induk ini pada umumnya yang banyak digunakan.
d. Gardu induk sistem satu setengah (on half) busbar.
Adalah gardu induk yang mempunyai dua (double) busbar. Pada umumnya
gardu induk jenis ini dipasang pada gardu induk di pembangkit tenaga listrik
atau gardu induk yang berkapasitas besar. Dalam segi operasional, gardu induk
ini sangat efektif, karena dapat mengurangi pemadaman beban pada saat
dilakukan perubahan system (manuver system). Sistem ini menggunakan 3
buah PMT dalam satu diagonal yang terpasang secara deret (seri).
c. Sistem Pembumian Pada Gardu Induk
Metode Sistem Pentanahan / Pembumian GI
Sistem pentanahan peralatan pada gardu induk biasanya
menggunakan konduktor yang terbuat dari tembaga dan memiliki
konduktivitas yang tinggi. Pentanahan peralatan gardu induk mula-mula
dilakukan dengan metode driven-rod, yakni menanamkan batang konduktor
tegak lurus permukaan tanah, kemudian menggunakan sistem pentanahan
dengan menanamkan batang-batang konduktor sejajar permukaan tanah dan
pada kedalaman beberapa cm di bawah permukaan tanah (counterpoise).
Penelitian selanjutnya dengan sistem penanaman elektroda secara horisontal
dengan bentuk kisi-kisi (grid) dan gabungan sistem grid dengan rod. Sistem
pentanahan dengan gabungan ini cukup efektif untuk meratakan tegangan di
permukaan tanah saat terjadi gangguan tanah dan dapat menghasilkan
tahanan pentanahan yang rendah. Hasil penelitian terakhir menunjukkan
bahwa pentanahan dengan sistem grid tak simetri memiliki beberapa
keuntungan bila dibandingkan dengan sistem sebelumnya. Pentanahan
dengan sistem ini yang akan dicoba diterapkan dan akan dibandingkan
dengan pentanahan sistem grid simetri serta pentanahan yang akan
diuraikan lebih lanjut.
A. Pentanahan Sistem Grid Simetri
Pentanahan dengan sistem grid ini dilakukan dengan menanamkan
batang-batang elektroda pentanahan dalam tanah pada kedalaman beberapa
cm, sejajar dengan permukaan tanah dan elektroda tersebut dihubungkan
satu dengan lainnya sehingga membentuk beberapa jaringan. Makin banyak
konduktor yang ditanam dengan sistem ini, maka tegangan yang timbul pada
permukaan tanah pada saat terjadi gangguan ke tanah akan terdistribusi
merata.
Pada pentanahan sistem grid simetri ini apabila jumlah elektroda
pentanahan yang membentuk grid (kisi-kisi) menjadi banyak, maka akan
menyerupai bentuk pelat dan yang optimum untuk memperoleh nilai tahanan
pentanahan yang kecil.
B. Pentanahan Sistem Grid Tak Simetri
Pentanahan dengan sistem grid tak simetri ini pada perinsipnya sama
dengan pentanahan sistem grid simetri. Perbedaannya hanya pada distribusi
konduktor kisi-kisi (konduktor paralel yang membentuk grid ) tidak sama
jaraknya untuk satu sisi. Penetapan konduktor paralel yang pertama selalu
dimulai pada pertengahan daerah pentanahan. Dengan sistem grid tak
simetri ini akan menyebabkan arus terdistribusi dengan baik sehingga
tegangan permukaan yang timbul pada saat terjadi gangguan ke tanah
menjadi lebih rendah. Gambar 3 memperlihatkan sistem grid tak simetri.
Gradien Tegangan Pada Permukaan Tanah
Pada umumnya sebagai pengamanan, gradien tegangan antara titik
sentuh pada peralatan dengan titik pada permukaan tanah tempat berdiri,
atau gradien tegangan pada permukaan tanah yang bersentuhan dengan
kedua kaki, dianggap menimbulkan bahaya bagi seseorang. Secara umum
gradien tegangan yang timbul pada permuaan tanah selama mengalir arus
gangguan tanah meliputi : tegangan sentuh, tegangan langkah dan tegangan
pindah.
Tegangan Sentuh
Tegangan sentuh adalah beda potensial antara kenaikan potensial tanah
dengan potensial pada suatu titik berjarak 1 meter pada permukaan tanah.
Pada permukaan tanah ini seseorang berdiri sambil menyentuh suatu
peralatan yang diketanahkan pada saat terjadi gangguan. Besarnya arus
gangguan dibatasi oleh tahanan tubuh orang dan tahanan kontak ke tanah
dari kaki orang tersebut. Gambar 4 menunjukkan salah satu kejadian yang
menyebabkan timbulnya tegangan sentuh pada saat terjadi gangguan
beserta rangkaian penggantinya. Jika Rb adalah tahanan tubuh orang, Rf
adalah tahanan tanah tepat di bawah setiap kaki maka rangkaian ekivalen.
Dengan beberapa asumsi dan perhitungan, diketahui besar tegangan sentuh
yang terjadi seperti dalam Tabel 1.
Tegangan Langkah
Tegangan langkah adalah beda potensial pada permukaan tanah dari
dua titik yang berjarak satu langkah (1 meter) yang dialami seseorang yang
menghubungkan ke dua titik tersebut dengan kedua kakinya tanpa
menyentuh suatu peralatan apapun.
Tegangan Pindah (transfered voltage)
Tegangan pindah (tegangan peralihan) merupakan hal khusus dari
tegangan sentuh, yang terjadi bila pada saat terjadi gangguan seseorang
berada dalam suatu switch yard dan menyentuh suatu peralatan yang
ditanahkan pada tempat/titik yang jauh, dan alat tersebut dialiri arus
gangguan ke tanah. Tegangan pindah ini akan sama dengan tegangan pada
tahanan kontak pengetanahan total. Untuk waktu tertentu dari arus
gangguan, tegangan pindah yang diizinkan adalah sama dengan tegangan
sentuh.
d. Sistem transmisi
Transmisi Tenaga Listrik .
Merupakan proses penyaluaran tenaga listrik dari tempat pembangkit
tenaga listrik (Power Plant) hingga Saluran distribusi listrik (substation
distribution) sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumen pengguna
listrik.
Pengertian Transmisi Tenaga Listrik.
Dalam kontaks pembahasan ini, yang dimaksud transmisi (penyaluran)
adalah Penyaluran energi listrik sehingga mempunyai listrik, maksud proses
dan cara menyalurkan energi listrik dari satu tempat ke tempat lainnya,
misalnya :
- Dari pembangkit listrik ke gardu induk.
- Dari satu gardu induk ke gardu induk lainnya.
- Dari gardu induk ke jaring tegangan menengah dan gardu distribusi.
Ketentuan Dasar Sistem Tenaga Listrik.
1. Menyediakan setiap waktu, tenaga listrik untuk keperluan konsumer.
2. Menjaga kestabilan nilai tegangan, dimana tidak lebih toleransi ±10%.
3. Menjaga kestabilan frekuensi, dimana tidak lebih toleransi ±0 1Hz.
4. Harga yang tidak mahal (Efisien).
5. Standar keamanan (safety).
6. Respek terhadap lingkungan.
• Terdiri dari stasiun pembangkit (generating station)
• Transmission substation menyediakan servis untuk merubah dalam
menaikan dan menurunkan tegangan pada saluran tegangan yang
ditransmisikan serta meliputi regulasi tegangan.
• Percabangan hubungan antar substation(interconnecting substation) untuk
pasokan tenaga listrik yang berbeda untuk keperluan pengguna konsumer.
• Distribution Substation, pada bagian ini merubah tegangan aliran listrik dari
tegangan medium menjadi tegangan rendah dengan transformator step-
down, step down, dimana memiliki tap otomatis dan memiliki kemampuan
untuk regulator tegangan rendah.
Tegangan Transmisi .
• Tegangan generator dinaikkan ke tingkat yang dipakai untuk transmisi yaitu
antara 11 kV d 765 kV.
• Tegangan extra-tinggi (Extra High Voltage – EHV) : 345 500 dan 765 kV.
• Tegangan tinggi standar (High Voltage-HV standard) :115kV, 138kV, dan
230kV
• Untuk sistem distribusi, tegangan menengah yaitu antara 2,4 kV dan 69 kV.
Umumnya antara 120 V dan 69 kV dan untuk tegangan rendah yaitu antara
120 V sampai 600 V.
Komponen Transmisi Listrik .
Saluran transmisi Tenaga Listrik terdiri atas :
1. konduktor.
2. Isolator.
3. Tiang Penyangga / Tower
Konduktor
Kawat konduktor ini digunakan untuk menghantarkan listrik yang
ditransmisikan.
• Kawat konduktor untuk saluran transmisi tegangan tinggi ini selalu tanpa
pelindung/isolasi, hanya menggunakan isolasi udara.
• Jenis Konduktor yang dipakai
– Tembaga (cu)
– Alumunium (Al)
– Baja (steel)
• Jenis yang sering dipakai adalah jenis alumunium dengan campuran baja.
• Jenis-jenis penghantar Aluminium
- AAC (All-Alumunium Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhnya
terbuat dari alumunium.
- AAAC (All-Alumunium-Alloy Conductor), yaitu kawat penghantar yang
seluruhnya terbuat dari campuran alumunium.
- ACSR (Alumunium Conductor Steel-Reinforced) Conductor, Steel-
Reinforced), yaitu kawat penghantar alumunium berinti kawat baja.
- ACAR (Alumunium Conductor, Alloy-Reinforced), yaitu kawat penghantar
alumunium yang di perkuat dengan logam campuran.
- Jenis yang sering digunakan adalah ACSR.
Isolator
Isolator pada sistem transmisi tenaga listrik disni berfungsi untuk
penahan bagian konduktor terhadap ground. Isolator disini bisanya terbuat
dari bahan porseline, tetapi bahan gelas dan bahan isolasi sintetik juga sering
digunakan disini. Bahan isolator harus memiiki resistansi yang tinggi untuk
melindungi kebocoran arus dan memiliki ketebalan yang secukupnya (sesuai
standar) untuk mencegah breakdown pada tekanan listrik tegangan tinggi
sebagai pertahanan fungsi isolasi tersebut. Kondisi nya harus kuat terhadap
goncangan apapun dan beban konduktor.
• Jenis isolator yang sering digunakan pada saluran transmisi adalah jenis
porselin atau gelas.
Menurut penggunaan dan konstruksinya, isolator diklasifikasikan menjadi:
- isolator jenis pasak
- isolator jenis pos-saluran
- isolator jenis gantung
• Isolator jenis pasak dan isolator jenis pos-saluran digunakan pada saluran
transmisi dengan tagangan kerja relatif rendah (kurang dari 22-33kV),
sedangkan isolator jenis gantung dapat digandeng menjadi
rentengan rangkaian isolator yang jumlahnya dapat disesuaikan dengan
kebutuhan.
Infrastruktur Transmisi listrik .
• Tiang Penyangga Saluran transmisi dapat berupa saluran udara dan
saluran bawah tanah, namun pada umumnya berupa saluran udara. Energi
listrik yang disalurkan lewat saluran transmisi udara pada
umumnya menggunakan kawat telanjang sehingga mengandalkan udara
sebagai media antar isolasi antar kawat penghantar. Dan untuk
menyanggah/merentangkan kawat penghantar dengan ketinggian dan jarak
yang aman bagi manusia dan lingkungan sekitarnya, kawat-kawat
penghantar tersebut dipasang pada suatu konstruksi bangunan yang kokoh,
yang biasa disebut menara/tower. Antar menra/tower listrik dan kawat
penghantar disekat oleh isolator.
• Saluran Kabel bawah laut, ini merupakan saluran listrik yang melewati
medium bawah air (laut) karena transmisi antar pulau yang jaraknya
dipisahkan oleh lautan.
Konstruksi Saluran Transmisi
Berdasarkan pemasangannya saluran transmisi dibagi menjadi
pemasangannya, dua kategori, yaitu :
1. Saluran Udara (Overhead Lines) saluran transmisi yang menyalurkan
energi listrik melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antara
menara atau tiang transmisi.
2. Saluran kabel bawah tanah (underground cable), saluran transmisi yang
menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam tanah.
3. Saluran bawah Laut Saluran transmisi listrik yang di bangun di dalam laut.
Jenis-Jenis Tower
Menurut bentuk konstruksinya jenis-jenis tower dibagi atas macam 4yaitu:
1. Lattice tower
2. Tubular steel pole
3. Concrete pole
4. Wooden pole
4. Sebut jenis Relai dan jelaskan masing-masing relai proteksi yang digunakan
pada Gardu Induk
Jawab :
SISTEM PROTEKSI GARDU INDUK.
Sistem proteksi adalah suatu sistem pengaman pada peralatan listrik yang
terdapat pad gardu induk yang diakibatkan oleh gangguan alam, gangguan
teknis, kesalahan operasi, dan penyebab lainya.
PEMUTUS TENAGA
Pemutus tenaga (PMT) adalah suatu alat otomatis yang
mampumemutus/menutup rangkaian pada semua kondisi yaitu kondisi
gangguan maupun kondisi normal, atau dapat juga sebagai alat yang
dibutuhkan untuk mengontrol jaringan tenaga listrik dengan membuka circuit
dengan menutup circuit (sebagai sakelar) dengan membawa beban secara
pengawasan manual atau otomatis, sedangkan jika dalam keadaan gangguan
atau keadaan tidak normal PMT dapat membuka dengan bantuan rele yang
mendeteksi, sehingga gangguan dapat dipisahkan.
Selama beroperasi pada keadaan normal PMT dapat dibuka dan ditutup
tanpa menimbulkan akibat yang merugikan. Dalam keadaan gangguan atau
keadaan yang tidak normal relay akan mendeteksi dan menutup rangkaian
tripping dari PMT maka akan menggerakkan mekanisme penggerak untuk
membuka kontak-kontak PMT.
RELAY PROTEKSI
Relay adalah suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur /
memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya
perubahan lain. Secara garis besar bagian dari relay proteksi terdiri dari tiga
bagian utama.
Masing-masing elemen/bagian mempunyai fungsi sebagai berikut :
Elemen pengindera.
Elemen ini berfungsi untuk merasakan besaran-besaran listrik, seperti
arus, tegangan, frekuensi, dan sebagainya tergantung relay yang dipergunakan.
Pada bagian ini besaran yang masuk akan dirasakan keadaannya, apakah
keadaan yang diproteksi itu mendapatkan gangguan atau dalam keadaan
normal, untuk selanjutnya besaran tersebut dikirimkan ke elemen pembanding.
Elemen pembanding.
Elemen ini berfungsi menerima besaran setelah terlebih dahulu
besaran itu diterima oleh elemen oleh elemen pengindera untuk
membandingkan besaran listrik pada saat keadaan normal dengan besaran
arus kerja relay.
Elemen pengukur/penentu.
Elemen ini berfungsi untuk mengadakan perubahan secara cepet pada
besaran ukurnya dan akan segera memberikan isyarat untuk membuka PMT
atau memberikan sinyal. Maksud dan tujuan pemasangan relay proteksi
adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan
yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat serta sekaligus
mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang
lebih besar, dengan cara :
Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya yang
dapat membahayakan peralatan atau sistem dan juga manusia.
Melepaskan (memisahkan) bagian sistem yang terganggu atau yang
mengalami keadaan abnormal lainnya secepat mungkin sehingga
kerusakan instalasi yang terganggu atau yang dilalui arus gangguan
dapat dihindari atau dibatasi seminimum mungkin dan bagian sistem
lainnya tetap dapat beroperasi.
RELAY PROTEKSI BUSBAR
Sebagai proteksi utama Busbar adalah RELE Differensial, yang
berfungsi mengamankan pada busbar tersebut terhadap gangguan yang
terjadi di busbar itu sendiri.
Konfigurasi Busbar ada 3 macam :
1. Busbar tunggal ( Single Busbar ).
2. Busbar ganda ( Double Busbar ).
3. Busbar 1,5 PMT.
Gangguan pada busbar relatif jarang (kurang lebih 7 %) dibandingkan
dengan gangguan pada penghantar (kurang lebih 60 %) dari keseluruhan
gangguan tetapi dampaknya akan jauh lebih besar dibandingkan pada
gangguan penghantar, terutama jika pasokan yang terhubung ke pembangkit
tersebut cukup besar.
Dampak yang dapat ditimbulkan oleh gangguan di bus jika gangguan
tidak segera diputuskan antara lain adalah kerusakan instalasi, timbulnya
masalah stabilitas transient, dimungkinkan OCR dan GFR di sistem bekerja
sehingga pemutusan menyebar.
PROTEKSI TRAFO TENAGA
Proteksi transrmator daya terutama bertugas untuk mencegah kerusakan
transformator sebagai akibat adanya gangguan yang terjadi dalam petak/ bay
transformator, disamping itu diharapkan juga agar pengaman transformator
dapat berpartisipasi dalam penyelenggaraan selektifitas sistem, sehingga
pengamanan transformator hanya melokalisasi gangguan yang terjadi di dalam
petak/bay transformator saja.
Maksud dan tujuan pemasangan relay proteksi pada transformator daya
adalah untuk mengamankan peralatan /sistem sehingga kerugian akibat
gangguan dapat dihindari atau dikurangi menjadi sekecil mungkin dengan cara :
1. Mencegah kerusakan transformator akibat adanya gangguan/ketidak
normalan yang terjadi pada transformator atau gangguan pada bay
transformator.
2. Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya yang
dapat membahayakan peralatan atau sistem.
3. Melepaskan (memisahkan) bagian sistem yang terganggu atau yang
mengalami keadaan abnormal lainnya secepat mungkin sehingga
kerusakan instalasi yang terganggu atau yang dilalui arus gangguan
dapat dihindari atau dibatasi seminimum mungkin dan bagian sistem
lainnya tetap dapat beroperasi.
4. Memberikan pengamanan cadangan bagi instalasi lainnya.
5. Memberikan pelayanan keandalan dan mutu listrik yang tbaik kepada
konsumen. Serta mengamankan manusia terhadap bahaya yang
ditimbulkan oleh listrik.
Jenis Proteksi Trafo tenaga
Trafo tenaga diamankan dari berbagai macam gangguan, diantaranya
dengan peralatan proteksi (sesuai SPLN 52-1:1983 Bagian Satu, C) :
Relay arus lebih
Relay arus hubung tanah
Relay beban lebih
Relay tangki tanah
Relay ganggauan tanah
Relay suhu
Relay Bucholz
Relay Jansen
Relay tekanan lebih
Relay suhu
Lightning arrester
Rellay differensial
SISTEM PENTANAHAN TITIK NETRAL TRAFO TENAGA
Adapun tujuan pentanahan titik netral transformator daya adalah sebagai
berikut
1. Menghilangkan gejala-gejala busur api pada suatu sistem.
2. Membatasi tegangan-tegangan pada fasa yang tidak terganggu (pada
fasa yang sehat).
3. Meningkatkan keandalan (realibility) pelayanan dalam penyaluran tenaga
listrik.
4. Mengurangi/membatasi tegangan lebih transient yang disebabkan oleh
penyalaan bunga api yang berulang-ulang (restrike ground fault).
5. Memudahkan dalam menentukan sistem proteksi serta memudahkan
dalam menentukan lokasi gangguan.
Metoda-metoda pentanahan titik netral transformator daya adalah sebagai
berikut :
1. Pentanahan mengambang (floating grounding).
2. Pentanahan melalui tahanan (resistance grounding).
3. Pentanahan melalui reaktor (reactor grounding).
4. Pentanahan langsung (effective grounding).
5. Pentanahan melalui reaktor yang impedansinya dapat berubah-ubah
(resonant grounding) atau pentanahan dengan kumparan Petersen
(Petersen Coil).
ARRESTER
Surge Arrester merupakan peralatan yang didesain untuk melindungi
peralatan lain dari tegangan surja (baik surja hubung maupun surja petir) dan
pengaruh follow current. Sebuah arrester harus mampu bertindak sebagai
insulator, mengalirkan beberapa miliampere arus bocor ke tanah pada
tegangan sistem dan berubah menjadi konduktor yang sangat baik,
mengalirkan ribuan ampere arus surja ke tanah, memiliki tegangan yang lebih
rendah daripada tegangan withstand dari peralatan ketika terjadi tegangan
lebih, dan menghilangan arus susulan mengalir dari sistem melalui arrester
(power follow current) setelah surja petir atau surja hubung berhasil
didisipasikan.
Lightning Arrester/ Arrester/ Surge Arrester memiliki peran penting di
dalam koordinasi isolasi peralatan di gardu induk. Fungsi utama dari Lightning
Arrester adalah melakukan pembatasan nilai tegangan pada peralatan gardu
induk yang dilindunginya. Panjang lead yang menghubungkan arrester pun
perlu diperhitungkan, karena inductive voltage pada lead ini ketika terjadi surge
akan mempengaruhi nilai tegangan total paralel terhadap peralatan yang
dilindungi.
PROTEKSI PETIR
Tujuan dari proteksi petir pada serandang adalah untuk mengamankan
peralatan dan instalasi dari sambaran langsung surja petir. Ada beberapa
model pengaman petir antara lain Kawat pentanahan/ Earth Wire/ GSW
(Galvanized Steel Wire) yang direntangkan pada serandang, pemasangan
Franklin Rod atau Early Streamer pada bagian atas serandang.
Kawat Pentanahan atau Earth Wire/ GSW adalah peralatan untuk
melindungi peralatan utama dari sambaran surja petir. Kawat tanah terbuat
dari baja yang sudah digalvanis, maupun sudah dilapisi dengan aluminium.
Jumlah Kawat Pentanahan/ EW/ GSW pada serandang diletakkan pada posisi
tertinggi pada serandang tersebut sehinggga mempunyai sudut perlindungan
yang aman (minimum 30 drajat) terhadap peralatan di bawahnya.
Pemasangannya dengan cara menggunakan klem penegang yang dipress
atau klem penegang dengan mur baut.