BAB III LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB III LANDASAN TEORI 3.1 PENGERTIAN Berdasarkan IEV (International Electrotechnical Vocabulary) disebutkan bahwa Circuit Breaker (CB) atau 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. Fungsi utamanya 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 peralatann lain. PMT 20KV PMT 150KV PMT 500KV Gambar 3.1 Macam macam PMT 14

2 KLASIFIKASI PMT Klasifikasi Pemutus Tenaga dapat dibagi atas beberapa jenis, antara lain berdasarkan tegangan rating/nominal, jumlah mekanik penggerak, media isolasi, dan proses pemadaman busur api jenis gas SF Berdasarkan besar / kelas tegangan (Um) PMT dapat dibedakan menjadi : 1. PMT tegangan rendah (Low Voltage) Dengan range tegangan 0.1 s/d 1 kv 2. PMT tegangan menengah (Medium Voltage) Dengan range tegangan 1 s/d 35 kv 3. PMT tegangan tinggi (High Voltage) Dengan range tegangan 35 s/d 245 kv 4. PMT tegangan extra tinggi (Extra High Voltage) Dengan range tegangan lebih besar dari 245 kvac Berdasarkan media isolasi Jenis PMT dapat dibedakan menjadi : 1. PMT Gas SF6 PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 ka dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kv. Media gas yang digunakan pada tipe ini adalah 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. Sebagai isolasi listrik, gas SF6 mempunyai kekuatan dielektrik yang tinggi (2,35 kali udara) dan kekuatan dielektrik ini bertambah dengan pertambahan

3 16 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. Tabel 3.1 Karakteristik Gas SF6 Selama pengisian, gas SF6 akan menjadi dingin jika keluar dari tangki penyimpanan dan akan panas kembali jika dipompakan untuk pengisian kedalam

4 17 bagian/ruang pemutus tenaga. Oleh karena itu gas SF6 perlu diadakan pengaturan tekanannya beberapa jam setelah pengisian, pada saat gas SF6 pada suhu lingkungan. Tabel 3.2 Batas tekanan gas SF6 pada pemutus tenaga, atmosphir 760 mmhg pada suhu 20ºC, tekanan 2. PMT Minyak 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.

5 18 Gambar 3.2 Pemadaman Busur Api Pada Pemutus Daya Minyak Gas yang timbul karena dekomposisi minyak menimbulkan tekananterhadap minyak, sehingga minyak terdorong ke bawah melaluileherbilik. Di leher bilik, minyakini melakukan kontak yang intim dengabusur 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 sistem yang 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 isolator antara 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 organic.

6 19 Tabel 3.3 Batas-Batas Pengusahaan Minyak Pemutus Tenaga

7 KOMPONEN DAN FUNGSI Sistem Pemutus (PMT) terdiri dari beberapa sub-sistem yang memiliki beberapa komponen. Pembagian komponen dan fungsi dilakukan berdasarkan Failure Modes Effects Analysis (FMEA), sebagai berikut : 1. Penghantar arus listrik (electrical current carrying) 2. Sistem isolasi (electrical insulation) 3. Media pemadam busur api 4. Mekanik penggerak 5. Control / Auxilary circuit 6. Struktur mekanik 7. Sistem pentanahan (grounding) Penghantar arus listrik (electrical current carrying) Merupakan bagian PMT yang bersifat konduktif dan berfungsi untuk menghantarkan / mengalirkan arus listrik. Penghantar arus listrik pada PMT terdiri dari beberapa bagian antara lain : Interrupter Merupakan bagian terjadinya proses membuka atau menutup kontak PMT. Didalamnya terdapat beberapa jenis kontak yang berkenaan langsung dalam proses penutupan atau pemutusan arus, yaitu: 1. Kontak bergerak / moving contact 2. Kontak tetap / fixed contact 3. Kontak arcing / arcing contact

8 21 Gambar 3.3 Interrupter Asesoris dari interrupter (Jika Ada) Terdiri dari : 1. Resistor Resistor / tahanan dipasang paralel dengan unit pemutus utama (bekerja hanya pada saat terjadinya penutupan kontak PMT) dan berfungsi untuk : 1.1 Mengurangi kenaikan harga dari tegangan pukul 1.2 Mengurangi arus pukulan pada waktu pemutusan 1.3 Meredam tegangan lebih karena mengoperasikan PMT tanpa beban 2. Kapasitor Kapasitor terpasang paralel dengan tahanan, unit pemutus utama dan unit pemutus pembantu yang berfungsi untuk :

9 Mendapatkan pembagian tegangan ( Voltage distribution ) yang sama pada setiap celah kontak, sehingga kapasitas pemutusan ( breaking capacity ) pada setiap celah adalah sama besarnya. 2.2 Meningkatkan kinerja PMT pada penghantar pendek dengan mengurangi frekuensi kerja Terminal utama Bagian dari PMT yang merupakan titik sambungan / koneksi antara PMT dengan konduktor luar dan berfungsi untuk mengalirkan arus dari atau ke konduktor luar. Gambar 3.4 Terminal utama Electrical Insulation Berfungsi sebagai isolasi bagian yang bertegangan dengan yang tidak bertegangan serta antara bagian yang bertegangan. Pada Pemutus (PMT) terdiri dari 2 (dua) bagian isolasi yang berupa isolator, yaitu : Isolator ruang pemutus (Interrupting Chamber) Merupakan isolator yang berada pada interrupting chamber (1) Isolator support / penyangga Merupakan isolator yang berada pada support / penyangga (2)

10 Gambar 3.5 Isolator Pada Interrupting Chamber dan Support Media pemadam busur api Berfungsi sebagai media pemadam busur api yang timbul pada saat PMT bekerja membuka atau menutup. Berdasarkan media pemadam busur api, PMT dapat dibedakan menjadi beberapa macam, antara lain : Pemadam busur api dengan gas SF6 Menggunakan gas SF6 sebagai media pemadam busur api yang timbul pada waktu memutus arus listrik. Sebagai isolasi, gas SF6 mempunyai kekuatan dielektrik yang lebih tinggi dibandingkan dengan udara dan kekuatan dielektrik ini bertambah seiring dengan pertambahan tekanan. Umumnya PMT jenis ini merupakan tipe tekanan tunggal (single pressure type), dimana selama operasi membuka atau menutup PMT, gas SF6 ditekan ke dalam suatu tabung/silinder yang menempel pada kontak bergerak. Pada waktu pemutusan, gas SF6 ditekan melalui nozzle dan tiupan ini yang mematikan busur api.

11 24 1. Mekanisme penggerak (operating mechanism). 2. Pemutus (interupter). 3. Isolator penyangga dari porselen rongga (hollow support insulator porcelen). 4. Batang penggerak berisolasi glass Fibre (Fibre Glass Insulating Operating Rod). 5. Penyambung diantara no.4 dan no.12 (linkages). Gambar 3.6 PMT Satu Katup dengan Gas SF Pemadam busur api dengan oil / minyak Menggunakan minyak isolasi sebagai media pemadam busur api yang timbul pada saat PMT bekerja membuka atau menutup. Jenis PMT dengan minyak ini dapat dibedakan menjadi : 1. PMT menggunakan banyak minyak (bulk oil) 2. 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 400 A sampai 1250 A dengan arus pemutusan simetris 12 ka sampai 50 ka.

12 25 Gambar 3.7 PMT Bulk Oil Sistem Penggerak Berfungsi menggerakkan kontak gerak (moving contact) untuk operasi pemutusan atau penutupan PMT. Terdapat beberapa jenis sistem penggerak pada PMT, antara lain : Penggerak pegas (Spring Drive) Mekanis penggerak PMT dengan menggunakan pegas (spring) terdiri dari 2 macam, yaitu : 1. Pegas pilin ( helical spring ) PMT jenis ini menggunakan pegas pilin sebagai sumber tenaga penggerak yang di tarik atau di regangkan oleh motor melalui rantai. 2. Pegas gulung ( scroll spring ) PMT ini menggunakan pegas gulung untuk sumber tenaga penggerak yang di putar oleh motor melalui roda gigi.

13 26 Gambar 3.8 Sistem pegas pilin (helical) Gambar 3.9 Sistem pegas gulung (scroll) Penggerak Hidrolik Penggerak mekanik PMT hidrolik adalah rangkaian gabungan dari beberapa komponen mekanik, elektrik dan hidrolik oil yang dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat berfungsi sebagai penggerak untuk membuka dan menutup PMT Struktur Mekanik Terdiri dari struktur besi/beton serta pondasi sebagai dudukan struktur peralatan Pemutus (PMT).

14 Struktur besi / beton Adalah rangkaian besi / baja atau beton yang dibentuk sedemikian rupa sehingga bentuk dan ukuran disesuaikan dengan kebutuhan peralatan yang akan dipasang. Berfungsi sebagai penyangga peralatan / dudukan PMT yang bahannya terbuat dari besi / baja atau beton Pondasi Adalah bagian dari suatu sistem rekayasa teknik yang mempunyai fungsi untuk memikul beban luar yang bekerja dan beratnya sendiri yang pada akhirnya didistribusikan dan disebarkan pada lapisan tanah dan batuan yang berada dibawahnya untuk distabilisasi. Sebagai dudukan struktur peralatan PMT, terbuat dari beton. Struktur baja / besi Pondasi Struktur beton Gambar 3.10 Struktur mekanik

15 28 Gambar 3.11 Struktur besi / baja Gambar 3.12 Diagram pondasi Sistem Pentanahan / Grounding Sistem pentanahan atau biasa disebut sebagai grounding adalah sistem pengamanan terhadap perangkat-perangkat yang mempergunakan listrik sebagai sumber tenaga, dari lonjakan listrik, petir dll.

16 29 Fungsi pentanahan peralatan listrik adalah untuk menghindari bahaya tegangan sentuh bila terjadi gangguan atau kegagalan isolasi pada peralatan / instalasi dan pengaman terhadap peralatan. Kawat Gambar 3.13 Grounding