POWER HOUSE DAN SWITCHYARD PADA BANGUNAN PLTA

Transkripsi

1 POWER HOUSE DAN SWITCHYARD PADA BANGUNAN PLTA AGUNG TRI VITARIANTO DIKKY HASAN M RANGGA OKZADIKA F P DELFAN T SITOHANG FADHLILAH RAHMAN HARISMA AKHMAD PRAWIRA

2 PENDAHULUAN Pada pusat pembangkit, sumber daya energi primer seperti bahan bakar fosil (minyak, gas alam, dan buatan), hidro, panas bumi, dan nuklir diubah menjadi energi listrik. Generator sinkron mengubah energi mekanis yang dihasilkan pada poros turbin menjadi energi listrik tiga fasa. Melalui transformator penaik tegangan (step-up transformator) energi listrik ini kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat-pusat beban. Peningkatan tegangan dimaksudkan untuk mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi. Dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus rendah dan berarti mengurangi rugi panas (heat loss) I² R yang menyertainya. Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut kembali diturunkan menjadi tegangan menengah, melalui transformator penurun tegangan (step-down transformator). Di pusat-pusat beban yang terhubung dengan saluran distribusi, energi listrik ini diubah lagi menjadi bentuk-bentuk energi terpakai lainnya seperti energi mekanis (motor), penerangan, pemanas, pendingin, dan sebagainya.

3 PROSES TERJADINYA SEBUAH SISTEM LISTRIK

4 GAMBAR SALURAN TRANSMISI DARI PEMBANGKIT SAMPAI KE CUSTOMER

5 POWER HOUSE Power house : bangunan dimana semua mesin dan peralatan pembangkit tenaga listrik berada di dalamnya. Tenaga air (tenaga potensial) diubah menjadi tenaga gerak (tenaga kinetic) melalui turbin, dan tenaga gerak ini diubah menjadi tenaga listrik melalui generator. Komponen-komponen utama turbine, generator, beserta panel-panel listrik dan system kontrol. Setelah memutar turbin, atau setelah air diambil tenaganya

6 Power house didesain untuk melindungi mesin pembangkit dan peralatan lainnya dari perubahan cuaca. Dalam pembangunan power house harus diperhatikan kekuatan fondasi, terutama fondasi turbin yang akan menahan gaya potensial dan kinetik dari air yang mengalir melalui pipa pesat dan turbin. Standar minimal bangunan power house harus dilengkapi dengan ruang mesin, ruang operator, kantor dan kamar mandi.

7 Contoh spesifikasi teknik power house No Uraian. 1. Fondasi Spesifikasi Batu kali 1 : 2 2. Fondasi turbin Beton bertulang 3. Dinding Pasangan bata merah 1 : 4 4. Rangka Besi 5. Kusen Kayu 6. Lantai Keramik 7. Atap Genting 8. Pintu Kayu profil 9. Jendela Kayu profil dan kaca

8 DIMENSI POWER HOUSE Dimensi power house harus memperhitungkan persyaratan-persyaratan teknis, serta keselamatan kerja dan lingkungan yang ada. Rumah pembangkit sangat penting sekali karena semua kegiatan pembangkit terpusat disini. Sebagai contoh, rumah pembangkit PLTA ketenger memiliki 4 lantai (dua lantai diatas tanah dan dua lantai dibawah tanah).

9 POSISI POWER HOUSE PADA PLTA TERJUN TINGGI 1. PLTA dengan rumah sentral bawah tanah 2. PLTA dengan rumah sentral bawah bendungan 3. PLTA dengan rumah sentral terpisah dari bendungan

10

11

12

13

14

15 SWITCH YARD (SWITCHGEAR) Adalah bagian dari gardu induk yang dijadikan sebagai tempat peletakan komponen utama gardu induk. Pemahaman tentang switch yard, pada umumnya adalah : Jika komponen utama gardu induk terpasang di area terbuka yang luas, maka disebut switch yard. Jika komponen utama gardu induk terpasang di area terbatas (sempit) dan di dalam gedung, maka disebut switchgear. Sebenarnya yang dimaksud switchgear, adalah peralatan yang ada di switch yard. Jadi yang dimaksud switch yard, adalah nama yang diperuntukkan bagi gardu konvensional.

16 KRITERIA SISTEM TEGANGAN

17 KONFIGURASI PROTEKSI GENERATOR

18 PROTEKSI PADA TRAFO PUSAT LISTRIK > 5 MW

19 LANJUTAN

20 SISTEM KELISTRIKAN PADA GENERATOR PADA UMUMNYA PADA PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK MENGGUNAKAN GENERATOR SINKRON TIGA FASA. TEGANGAN KELUARAN (OUTPUT VOLTAGE) YANG DIHASILKAN GENERATOR, SAMPAI SAAT INI MAKSIMUM 23 KV. KARENA AKAN DISALURKAN PADA JARAK YANG JAUH, MAKA TEGANGANNYA DINAIKKAN (70 KV, 150 KV, DAN SETERUSNYA) DENGAN MENGGUNAKAN TRANSFORMATOR PENAIK TEGANGAN (STEP UP TRANSFORMER). SELANJUTNYA DISALURKAN MELALUI PEMUTUS TENAGA (PMT) KE REL ATAU BUSBAR (LIHAT GAMBAR DIBAWAH) Gambar : Hubungan kumparan generator dan kumparan transformator penaik tegangan.

21 SALURAN KABEL ANTARA GENERATOR DAN REL DIHUBUNGKAN DENGAN MENGGUNAKAN KABEL YANG TERLETAK PADA SALURAN KHUSUS DALAM TANAH. APABILA DITEMPATKAN DI ATAS TANAH, MAKA HARUS DILETAKKAN PADA RAK PENYANGGA KABEL YANG MELINDUNGI KABEL SECARA MEKANIS. PADA BAGIAN INI UMUMNYA TERDAPAT TRAFO ARUS (CT) DAN TRAFO TEGANGAN (PT), YANG BERFUNGSI SEBAGAI ALAT PENGUKUR DAN PROTEKSI. SESUDAH MELALUI TRAFO ARUS DAN TRAFO TEGANGAN, KABEL DIHUBUNGKAN KE SAKELAR TENAGA (PMT) DAN SAKELAR PEMISAH (PMS), SEBELUM DIHUBUNGKAN KE REL. Gambar : Hubungan antara Generator dan Rel

22 PERALATAN PEMUTUS DAN PEMISAH PEMUTUS TENAGA (PMT) : PEMUTUS TENAGA ATAU CIRCUIT BREAKER (CB) ADALAH SAKELAR YANG MAMPU MEMUTUS ARUS GANGGUAN (HUBUNG SINGKAT). PEMUTUS BEBAN (PMB) : PEMUTUS BEBAN ATAU LOAD BREAKER SWITCH (LBS) ADALAH SAKELAR YANG MAMPU MEMUTUS ARUS SEBESAR ARUS BEBAN. PEMISAH (PMS) : PEMISAH ATAU INSULATING/DISCONNECTING SWITCH (DS) ADALAH SAKELAR YANG HANYA DAPAT DIOPERASIKAN TANPA ARUS (TANPA BEBAN). PERKEMBANGAN KONSTRUKSI PEMUTUS TENAGA : PEMUTUS TENAGA UDARA PEMUTUS TENAGA MINYAK BANYAK. PEMUTUS TENAGA MINYAK SEDIKIT. PEMUTUS TENAGA GAS SF6. PEMUTUS TENAGA VAKUM. PEMUTUS TENAGA MEDAN MAGNET. PEMUTUS TENAGA UDARA TEKAN

23 TRANSFORMATOR. TRANSFORMATOR PENAIK TEGANGAN GENERATOR : TRAFO INI DIGUNAKAN KARENA TEGANGAN KELUARAN (OUTPUT VOLTAGE) YANG DIHASILKAN GENERATOR SAMPAI SAAT INI BARU MENCAPAI 23 KV. TRANSFORMATOR PENAIK TEGANGAN GENERATOR UMUMNYA DIANGGAP MERUPAKAN SATU KESATUAN DENGAN GENERATOR, TERUTAMA DARI SEGI PROTEKSI. TRANSFORMATOR UNIT PEMBANGKIT : DIGUNAKAN PADA UNIT PEMBANGKIT YANG BESAR(DI ATAS 10 MW). TRANSFORMATOR INI MENGAMBIL DAYA LANGSUNG DARI GENERATOR UNTUK MEMASOK ALAT-ALAT BANTU UNIT PEMBANGKIT YANG BERSANGKUTAN, MISAL : MOTOR-MOTOR PENDINGIN, MOTOR POMPA MINYAK PELUMAS, DAN LAIN-LAIN. TRANSFORMATOR PEMAKAIAN SENDIRI : MENDAPAT PASOKAN DAYA DARI REL PEMBANGKIT LISTRIK, KEMUDIAN MEMASOK DAYA KE REL PEMAKAIAN SENDIRI. REL PEMAKAIAN SENDIRI DIGUNAKAN UNTUK MEMASOK INSTALASI PENERANGAN, BATERAI SKI, MESIN-MESIN BENGKEL, MESIN PENGANGKAT DAN ALAT-ALAT BANTU UNIT PEMBANGKIT PADA PERIODE START.

24 TRANSFORMATOR DAYA Berfungsi mentranformasikan daya listrik, dengan merubah besaran tegangannya, sedangkan frequensinya tetap. Tranformator berfungsi untuk tegangan. daya juga pengaturan Transformator daya dilengkapi dengan trafo pentanahan yang berfungsi untuk mendapatkan titik neutral dari trafo daya. Peralatan ini disebut Neutral Current Transformer (NCT). Gambar Transformator Daya Pada GI Konvensional Perlengkapan lainnya adalah pentanahan trafo, yang disebut Neutral Grounding Resistance (NGR).

25 NEUTRAL GROUNDING RESISTANCE (NGR) Komponen yang dipasang antara titik neutral trafo dengan pentanahan. Berfungsi untuk memperkecil arus gangguan yang terjadi. Gambar Neutral Grounding Resistance (NGR) NGR LIQUID Diperlukan proteksi yang praktis dan biasanya tidak terlalu mahal, karena karakteristik relay dipengaruhi oleh sistem Gambar Neutral Grounding Resistance pentanahan neutral. (Liquid)

26 CIRCUIT BREAKER (CB) Adalah peralatan pemutus, yang berfungsi untuk memutus rangkaian listrik dalam keadaan berbeban (berarus). CB dapat dioperasikan pada saat jaringan dalam kondisi normal maupun pada saat terjadi gangguan. Karena pada saat bekerja, CB mengeluarkan (menyebabkan timbulnya) busur api, maka pada CB dilengkapi dengan pemadam busur api. Gambar Circuit Breaker (CB) Pemadam busur api berupa : Minyak (OCB). Udara (ACB). Gas (GCB).

27 DISCONNECTING SWITCH (DS) Adalah peralatan pemisah, yang berfungsi untuk memisahkan rangkaian listrik dalam keadaan tidak berbeban. Dalam GI, DS terpasang di : Transformator Bay (TR Bay). Transmission Line Bay (TL Bay). Busbar. Bus Couple. Gambar Disconnecting Switch (DS) Karena DS hanya dapat dioperasikan pada kondisi jaringan tidak berbeban, maka yang harus dioperasikan terlebih dahulu adalah CB. Setelah rangkaian diputus oleh CB, baru DS dioperasikan.

28 LIGHTNING ARRESTER (LA) Berfungsi untuk melindungi (pengaman) peralatan listrik di gardu induk dari tegangan lebih akibat terjadinya sambaran petir (lightning surge) pada kawat transmisi, maupun disebabkan oleh surya hubung (switching surge). Dalam keadaan normal (tidak terjadi gangguan), LA bersifat isolatif atau tidak bisa menyalurkan arus listrik. Gambar Lightning Arrester (LA) Dalam keadaan terjadi gangguan yang menyebabkan LA bekerja, maka LA bersifat konduktif atau menyalurkan arus listrik ke bumi.

29 CURRENT TRANSFORMER (CT) Berfungsi merubah besaran arus dari arus yang besar ke arus yang memperkecil listrik pada kecil atau besaran arus sistem tenaga listrik, menjadi arus untuk sistem pengukuran dan proteksi. Gambar Current Transformer (CT) Mengisolasi sekunder primer, instalasi rangkaian terhadap rangkaian yaitu memisahkan pengukuran proteksi tegangan tinggi. dan

30 POTENTIAL TRANSFORMER (PT) Berfungsi besaran tegangan rendah untuk merubah tegangan tinggi ke atau tegangan memperkecil besaran tegangan listrik pada sistem tenaga listrik, besaran dari tegangan menjadi untuk pengukuran dan proteksi. Mengisolasi sekunder Gambar Potential Transformer (PT) primer, rangkaian terhadap rangkaian dengan memisahkan instalasi pengukuran proteksi tegangan tinggi. dan

31 TRANSFORMATOR PEMAKAIAN SENDIRI (TPS) Berfungsi sebagai sumber tegangan AC 3 phasa 220/ 380 Volt. Digunakan untuk kebutuhan intern gardu induk, antara lain untuk : Penerangan di swtich yard, gedung kontrol, halaman GI dan sekeliling GI Alat pendingin (AC). Rectifier. Pompa air dan motor-motor listrik. Peralatan lain yang memerlukan listrik tegangan rendah.

32 INSTALASI PEMAKAIAN SENDIRI ENERGI LISTRIK UNTUK PEMAKAIAN SENDIRI, DIGUNAKAN UNTUK : LAMPU PENERANGAN. AIR CONDITIONING (PENYEJUK UDARA). MENJALANKAN ALAT-ALAT BANTU UNIT PEMBANGKIT, ANTARA LAIN : POMPA AIR PENDINGIN, POMPA MINYAK PELUMAS, POMPA TRANSFER BAHAN BAKAR MINYAK, MESIN PENGANGKAT, DAN LAIN-LAIN. ALAT-ALAT DAN MESIN PERBENGKELAN YANG MERUPAKAN UNSUR PENDUKUNG PEMELIHARAAN DAN PERBAIKAN PUSAT LISTRIK. Gambar : Instalasi Pemakaian Sendiri Pembangkit Tenaga Listrik.

33 REL (BUSBAR) Rel (Busbar) Pada GI Konvensional Berfungsi sebagai titik pertemuan/ hubungan (connecting) antara transformator daya, SUTT, SKTT serta komponen listrik lainnya yang ada pada switch yard. Komponen rel (busbar) antara lain : Konduktor (AAAC, HAL, THAL, BC, HDCC). Insulator String & Fitting (Insulator,Tension Clamp, Suspension Clamp, Socket Eye, Anchor Sackle, Spacer).

34 REL (BUSBAR) REL TUNGGAL : KONSTRUKSINYA PALING SEDERHANA DAN PALING MURAH. FLEKSIBILITAS DAN KEANDALAN RENDAH. JIKA TERJADI KERUSAKAN PADA REL, UNTUK PERBAIKANNYA HARUS DIPADAMKAN PADA SELURUHNYA. SEBAIKNYA REL TUNGGAL DIGUNAKAN PADA PEMBANGKIT LISTRIK YANG TIDAK MEMILIKI PERAN PENTING PADA SUATU SISTEM. REL TUNGGAL DAPAT DINAIKKAN KEANDALANNYA DENGAN MEMASANG PMS SEKSI. Gambar : Pembangkit Tenaga Listrik Rel Tunggal dengan PMS seksi.

35 GEDUNG KONTROL (CONTROL BUILDING) Berfungsi sebagai pusat aktifitas pengoperasian gardu induk. Pada gedung kontrol inilah operator bekerja mengontrol dan mengoperasikan komponen- komponen yang ada di gardu induk. Gambar Gedung Kontrol GIS

36 PANEL KONTROL (CONTROL PANEL) Berfungsi untuk mengetahui (mengontrol) kondisi gardu induk dan merupakan pusat pengendali lokal gardu induk. Didalamnya berisi sakelar, indikatorindikator, meter-meter, tombol-tombol komando operasional PMT, PMS dan alat ukur besaran listrik, serta announciator. Berada satu ruangan dengan tempat operator bekerja. Gambar Panel Kontrol Terdiri dari : Transmission line control panel (TL control panel). Transformator control panel (TL control panel). Fault recorder control panel. KWh meter dan fault recorder panel. LRT control panel. Bus couple control panel. AC/DC control panel. Syncronizing control panel. Automatic FD switching panel. D/L control panel.

37 PANEL PROTEKSI (PROTECTION PANEL/ RELAY PANEL) Tempat almari relay-relay pengaman yang dikelompokkan dalam bay, sehingga mudah dalam pengontrolan dan operasionalnnya. Berfungsi untuk memproteksi (melindungi sistem jaringan gardu induk) pada saat terjadi gangguan maupun karena kesalahan operasi. Didalamnya berisi peralatan-peralatan elektro dan elektronik, dan lain-lain yang bersifat presisi. Untuk mempertahankan kondisi ideal dan presisi panel proteksi, maka diperlukan alat pendingin dengan suhu tertentu dan harus kontinyu. Gambar Panel Proteksi Setiap relay yang terpasang dan panel proteksi, diberi nama relay sesuai fungsinya. Relay panel tediri dari : Transmission line relay panel (relay panel TL). Transformator relay panel (relay panel TR). Busbar protection relay panel.

38 SUMBER LISTRIK ARUS SERAH ADALAH BERUPA BATERAI AKI, YANG BERFUNGSI UNTUK ; MENJALANKAN MOTOR PENGISI (PENEGANG) PEGAS PMT. MEN-TRIP PMT APABILA TERJADI GANGGUAN. MELAYANI ALAT-ALAT TELEKOMUNIKASI. MEMASOK INSTALASI PENERANGAN DARURAT. DUA JENIS BATERAI AKI YANG DIGUNAKAN PADA PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK : BATERAI ASAM DENGAN KUTUB TIMAH HITAM. BATERAI BASA YANG MENGGUNAKAN NIKEL CADMIUM SEBAGAI KUTUB. Gambar : Instalasi Baterai Aki Beserta Pengisiannya.

39 CUBICLE 20 KV (HV CELL 20 KV) Gambar Cubicle 20 KV (HV Cell 20 KV) Adalah sistem switchgear untuk tegangan menengah (20KV) yang berasal dari output trafo daya, yang selanjutnya diteruskan ke konsumen melalui penyulang (feeder) yang tersambung (terhubung) dengan cubicle tersebut. Dari penyulang (feeder) inilah listrik disalurkan (didistribusikan) ke pusatpusat beban. Komponen dan rangkaian cubicle, antara lain : Panel penghubung (couple). Incoming cubicle. Circuit breaker (CB) dan Current Transformer (CT). Komponen Proteksi dan pengukuran.

40 SISTEM PROTEKSI Sistem proteksi adalah suatu sistem pengaman terhadap peralatan listrik, yang diakibatkan adanya gangguan teknis, gangguan alam, kesalahan operasi dan penyebab yang lainnya. Beberapa peralatan listrik pada gardu induk yang perlu diamankan adalah : Transformator Daya. Rel (busbar). Penghantar : Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT). Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT). Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET). Penyulang 20 KV.

41 PROTEKSI TRANSFORMATOR DAYA Relay Arus Lebih : Berfungsi mengamankan trafo dari gangguan hubung singkat (short circuit) antara phasa di dalam maupun di luar daerah pengamanan trafo. + CT OCR Gambar Proteksi Relay Arus lebih Tripping coil PMT beban Gambar Bagan (rangkaian Proteksi Relay Arus Lebih

42 LANJUTAN Gambar Relay Differensial Relay Differensial : Berfungsi mengamankan trafo dari gangguan hubung singkat (short circuit) yang terjadi di dalam daerah pengaman trafo. Relay Gangguan Tanah Terbatas : Berfungsi untuk mengamankan Transformator Daya terhadap tanah di dalam daerah pengaman trafo, khususnya gangguan di dekat titik netral yang tidak dapat dirasakan oleh Relay Differensial. Relay Arus Lebih Berubah : Berfungsi untuk mengamankan Transformator Daya dari gangguan antara phasa dan tiga phasa dan bekerja pada arah tertentu. Relay Gangguan Tanah : Berfungsi mengamankan Transformator Daya dari gangguan hubung tanah, di dalam dan di luar daerah pengaman trafo.

43 LANJUTAN Relay Tekanan Lebih : Berfungsi mengamankan Transformator Daya dari tekanan lebih. Bagi Trafo tanpa konservator, dipasang relay tekanan mendadak dipasang pada tangki dan bekerja dengan pertolongan. Gambar Pengaman Internal Trafo Tekanan Lebih (Sudden Pressure)

44 KOMPONEN LISTRIK PENUNJANG Konduktor tembaga atau plat tembaga untuk grounding peralatan. Cable Schoon BC untuk grounding peralatan. Ground Rod untuk instalasi pembumian peralatan. GSW atau ground wire (kawat pentanahan). Klem-klem untuk GSW, terdiri dari : Tension Clamp, Jumper Clamp, PG Clamp Kabel kontrol, yang terdiri dari jenis kabel : NYY, CVVS, NYM, NYMT, NYCY, dan lain-lain. Kabel-kabel ini terdiri dari berbagai ukuran. Kabel Power 20 KV (XLPE atau jenis lainnya). Termination kit dan sepatu kabel. Komponen pengatur beban. Komponen SCADA. Instalasi penerangan dalam gedung maupun pada halaman (sekitar gedung kontrol) dan pada switch yard. Instalasi Air Conditioning pada gedung kontrol.

45 SISTEM KELISTRIKAN LAINNYA PEMBUMIAN BAGIAN-BAGIAN INSTALASI. SISTEM EKSITASI. SISTEM PENGUKURAN, DENGAN BESARAN YANG DIUKUR ANTARA LAIN : TEGANGAN ARUS, DAYA AKTIF, DAYA REAKTIF, ENERGI LISTRIK, SUDUT FASA Q DAN FREQUENSI. SISTEM PROTEKSI, YANG TERDIRI DARI : RELAI-RELAI UNTUK GENERATOR (RELAI ARUS LEBIH, RELAI DIFERENSIAL, RELAIRELAI GANGGUAN HUBUNG TANAH, RELAI ROTO HUBUNG TANAH, RELAI PENGUATAN HILANG, RELAI TEGANGAN LEBIH, RELAI ARUS URUTAN NEGATIF, RELAI SUHU, RELAI FLUKS BERLEBIH). RELAI UNTUK MESIN PENGGERAK GENERATOR. TRANSFORMATOR (RELAI ARUS LEBIH DI SISI PRIMER DAN SISI SEKUNDER, RELAI HUBUNG TANAH, RELAI DIFERENSIAL, RELAI HUBUNG TANAH TERBATAS, RELAIRELAI BUCHOLZ, RELAI SUHU, RELAI TEKANAN MENDADAK, RELAI TANGKI TANAH, RELAI ARUS URUTAN NEGATIF).

46 MOTOR-MOTOR LISTRIK. PROTEKSI RELAI RELAI RELAI RELAI MOTOR LISTRIK, TERDIRI DARI : ARUS LEBIH DAN SEKRING LEBUR. STALL. TEGANGAN RENDAH/HILANG. ARUS URUTAN NEGATIF. SALURAN KELUAR. PENGATURAN TEGANGAN. PENGATURAN FREQUENSI. PERLINDUNGAN TERHADAP PETIR. PROTEKSI REL (BUSBAR). INSTALASI PENERANGAN/VITAL.

47 TERIMA KASIH