BAB II STRUKTUR JARINGAN DAN PERALATAN GARDU INDUK SISI 20 KV

Transkripsi

1 BAB II STRUKTUR JARINGAN DAN PERALATAN GARDU INDUK SISI 20 KV 2.1. UMUM Gardu Induk adalah suatu instalasi tempat peralatan peralatan listrik saling berhubungan antara peralatan yang satu dengan peralatan lainnya dengan tujuan untuk[9]: a. Menaikkan, dan menurunkan tegangan pada suatu sistem tenaga listrik. b. Pengukuran, pengawasan operasi serta pengaturan pengamanan dari suatu sistem tenaga listrik. c. Mengatur penyaluran daya ke gardu lain melalui jaringan transmisi atau jaringan distribusi. Struktur jaringan yang berkembang di suatu daerah merupakan kompromi antara alasan-alasan teknis di satu pihak dan ekonomis di lain pihak, keduanya ditekankan kepada kebutuhan penggunaan dimana dipersyaratkan batas-batas keandalan, stabilitas, dan kelangsungan pelayanan. Dari segi keandalan yang ingin dicapai ada dua pilihan struktur jaringan yaitu: a. Jaringan dengan sumber pengisian, dimana cara penyaluran ini merupakan yang paling sederhana. Gangguan yang timbul akan mengakibatkan pemadaman. b. Jaringan dengan beberapa sumber pengisian, dimana keandalannya lebih tinggi dan dilihat dari segi ekonomis investasinya lebih mahal karena menggunakan perlengkapan penyaluran yang lebih banyak serta pemadaman akibat gangguan dapat ditiadakan atau setidak-tidaknya dapat dikurangi. 2.2 SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI Sistem distribusi dalam pelaksanannya dapat berupa Saluran Tegangan Menengah (SUTM) maupun dengan Saluran Kabel Tanah Tegangan Menengah (SKTM). Biasanya digunakan saluran udara, namun demikian untuk kepadatan beban yang besar, seperti di kota-kota atau daerah-daerah metropolitan digunakan saluran bawah 4

2 tanah. Pilihan antara saluran udara, dan saluran bawah tanah tergantung pada sejumlah faktor yang sangat berlainan, antara lain pentingnya kelangsungan pelayanan, arah perkembangan daerah, biaya pemeliharaan tahunan, biaya modal dan umur manfaat (ekonomis) sistem tersebut. Sistem saluran dibawah tanah menjadi lebih ekonomis dalam keadaan khusus, tetapi seringkali gabungan dari sistem saluran udara dan sistem saluran bawah tanah juga diperlukan Jaringan Tegangan Menengah (JTM) Jaringan Tegangan Menengah adalah jaringan yang digunakan untuk menghantarkan energi listrik dari Gardu Induk menuju Gardu Distribusi atau Gardu Distribusi yang satu ke Gardu Distribusi yang lainnya. Sistem jaringan tegangan menengah mempunyai karakteristik: a. Tegangan nominal adalah 20 kv. b. Sistem pentanahannya adalah netral. Kumparan tegangan menengah dihubungkan secara bintang dari Trafo Utama di Gardu Induk dengan pentanahan melalui tahanan rendah. c. Sistem pelayanannya adalah untuk daerah pusat kota digunakan Saluran Kabel Tanah Tegangan Menengah (SKTM) dengan sistem spindel, sedangkan untuk daerah perumahan digunakan sistem Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) dengan sistem radial Jaringan Tegangan Rendah (JTR) Jaringan tegangan rendah adalah jaringan yang menyangkut bagaimana energi listrik didistribusikan ke pelanggan, berupa saluran udara / kabel tegangan menengah sampai sambungan rumah atau instalasi rumah. Sistem jaringan tegangan rendah mempunyai karakteristik: a. Tegangan nominal adalah 220/380 Volt b. Sistem pentanahannya adalah sistem Pentanahan Netral Pengaman (PNP), dimana titik netral sistem (titik netral kumparan TR transformator) ditanahkan dengan elektroda tanah sepanjang 2,75 m atau terlihat kondisi tanah setempat. Apabila 5

3 pentanahan sistem tegangan terpisah dari sistem tegangan menengah, maka elektroda tanah dapat terpasang setiap tiang pertama jaringan tegangan rendah POLA DASAR STRUKTUR JARINGAN Secara umum dikatakan bahwa ada tiga cikal bakal dari struktur jaringan yaitu: a. Struktur radial b. Struktur lingkaran (loop) c. Struktur jaringan spindel Pemilihan jenis struktur tersebut tergantung pada kualitas pelayanan yang diinginkan termasuk biaya yang tersedia dalam pembangunan / perluasan jaringan. Kualitas pelayanan mempunyai beberapa unsur, antara lain: a. Kelangsungan (kontinuitas) pelayanan b. Pengaturan tegangan c. Tegangan kedip yang diizinkan Dalam praktek penggunaan atau penerapan macam struktur jaringan tersebut (PT PLN Distribusi Jakarta Raya dan Tangerang-Area Pengatur Distribusi) dapat berupa kombinasi dari struktur jaringan di atas, yang sering disebut sistem spindel Struktur Radial Jaringan radial adalah bentuk jaringan yang menghubungkan beban-beban ke titik sumber. Pada struktur radial ini tidak ada alternatif pasokan, oleh sebab itu, tingkat keandalannya relatif rendah, dan biaya investasinya relatif murah. Namun demikian pengaturan tegangan dapat dilaksanakan dengan baik[5]. JTM 20 kv Gambar 2.1. Bentuk JTM Sistem Radial 6

4 Pada gambar 2.1 dapat dilihat bentuk yang sederhana dari sistem radial, yang sistem jaringannya dimulai dari sumber, jaringan distribusi primer, gardu distribusi, dan kepelanggan. Untuk mempertinggi tingkat keandalan, dapat dilakukan dengan membuat dua atau lebih penyulang memasok beban-beban, dimana beban-beban tersebut disadap dari saluran. Bentuk yang paling umum adalah sistem radial untuk sebuah penyulang yang memasok sejumlah gardu distribusi yang diperlihatkan pada gambar 2.2. Gambar 2.2. Bagan jaringan tegangan menengah struktur radial Dari gambar 2.2 dapat dipahami bahwa bila terjadi gangguan pada jaringan tegangan menengah, maka pemutus beban yang ada di gardu induk akan membuka, ini menyebabkan semua gardu distribusi akan mengalami pemadaman. Untuk mengurangi jumlah gardu yang mengalami pemadaman, maka pada penyulangnya dipasang peralatan pemisah seperti pelebur, sakelar seksi otomatis, pemisah atau pemutus balik otomatis. 7

5 Struktur Jaringan Lingkaran (Loop) Pada jaringan tegangan menengah struktur lingkaran atau gelang, seperti dapat dilihat pada gambar 2.3. Dimungkinkan pemasokan dari beberapa gardu distribusi, sehingga dengan demikian tingkat keandalannya relatif lebih baik. Jaringan ini merupakan bentuk tertutup, disebut juga bentuk jaringan "loop". Susunan rangkaian penyulang membentuk ring, yang memungkinkan titik beban dilayani dari dua arah penyulang, sehingga kontinyuitas pelayanan lebih terjamin, serta kualitas dayanya menjadi lebih baik, karena rugi tegangan dan rugi daya pada saluran menjadi lebih kecil. Gambar 2.3. Jaringan tegangan menengah struktur lingkaran Struktur Jaringan Spindel Struktur jaringan spindel merupakan gabungan dari struktur radial dan struktur lingkaran yang dimodifikasi, seperti dapat dilihat pada gambar 2.4, yang merupakan suatu sistem yang memiliki keandalan cukup tinggi dan cukup ekonomis, struktur ini 8

6 ditandai dengan beberapa penyulang (feeder) yang berawal dari sebuah Gardu Induk, kemudian melalui gardu-gardu distribusi, dan berakhir di Gardu Hubung (GH). Selain itu terdapat satu penyulang khusus yang tidak terbebani, penyulang ini disebut penyulang express (express feeder), dimana berfungsi sebagai kabel saluran cadangan, bilamana terjadi gangguan dan selalu siap digunakan sebagai pengganti saluran yang sehat / terbebani yang mengalami gangguan. Gambar 2.4. Jaringan tegangan menengah struktur spindel 2.4. KLASIFIKASI GARDU INDUK Secara umum klasifikasi gardu listrik dapat dibedakan menurut dua hal, yaitu menurut lokasi suatu sistem tenaga listrik, fungsi, dan tegangannya, dan menurut penempatan peralatannya[1]. Menurut penempatan peralatannya, gardu induk diklasifikasikan atas beberapa jenis yaitu: 9

7 a. Gardu induk pasangan dalam (indoor substation), adalah suatu gardu induk dimana ruang kontrol, peralatan gardu induk (rel, pemisah pemutus tenaga, trafo tenaga, PT, CT, arrester, isolator) dipasang di dalam gedung / ruang. Jenis pasangan dalam ini dipakai di pusat kota, dimana harga tanah mahal, dan di daerah pantai, dimana ada pengaruh kontaminasi garam. Di samping itu, jenis ini mungkin dipakai untuk menjaga keselarasan dengan daerah sekitarnya, dan juga untuk menghindari dari kebakaran serta gangguan suara. b. Gardu induk pasangan luar (out door substation) adalah suatu gardu induk, dimana semua peralatan gardu induk seperti rel, pemisah, pemutus tenaga, trafo tenaga, CT, PT, arrester, isolasi, dan sebagainya dipasang di luar gedung. Untuk ruang kontrol, alat pengukur, dan alat-alat bantu, biasanya diletakkan di dalam bangunan gedung. Jenis pasangan luar memerlukan tanah yang luas, namun konstruksinya murah. c. Gardu induk sebagian pasangan luar (combine out door substation), biasanya sebagian peralatan gardu induk dipasang dalam ruangan tertutup, dan yang lainnya dipasang diluar dengan mempertimbangkan situasi dan kondisi. d. Gardu induk pasangan bawah tanah (underground substation), untuk jenis ini hampir semua peralatan terpasang dalam bangunan bawah tanah dan alat pendinginnya biasanya terletak di atas tanah. Gardu induk jenis ini biasanya terletak di pusat kota karena lahan tanah sukar didapat. e. Gardu induk pasangan sebagian bawah tanah (semi underground substation), biasanya dipasang pada underground power station, yaitu sebagian peralatan gardu induk biasanya transformator daya dan bus duct, sedangkan peralatan lainnya dipasang di atas tanah. f. Gardu induk mobil (mobile substation), biasanya diletakkan di atas trailer, sehingga dapat dipindahkan ke tempat yang membutuhkan. Gardu induk ini biasanya dipakai dalam keadaan darurat, dan sementara waktu guna pencegahan beban lebih berkala, guna pemakaian sementara di tempat pembangunan. 10

8 2.5. PERALATAN UTAMA DAN PERLENGKAPAN GARDU INDUK SISI 20 KV Gardu listrik umumnya mempunyai suatu perlengkapan dan fasilitas peralatan yang terdiri atas[2]: a. Peralatan tegangan tinggi (sisi primer) b. Peralatan tegangan menegah (sisi sekunder) c. Peralatan kontrol d. Peralatan lain/bantu Peralatan Tegangan Tinggi (sisi primer) Ada beberapa macam peralatan tegangan tinggi antara lain[10]: a. Lighting arrester, berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik pada instalasi dari gangguan tegangan lebih yang diakibatkan sambaran petir. b. Tanduk api (Spark Rod / Archimg horn), berfungsi sebagai pengaman peralatan terhadap tegangan tinggi. c. Pemisah (PMS), adalah suatu alat yang digunakan untuk menyatakan secara visual, bahwa suatu peralatan listrik sudah bebas dari tegangan kerja. Oleh karena itu, pemisah tidak diperbolehkan untuk dimasukkan atau dikeluarkan jika rangkaian listrik dalam keadaan berbeban. Sesuai dengan fungsinya maka pemisah dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu: Pemisah tanah (pisau pentanahan), berfungsi untuk menghilangkan sisa tegangan atau induksi listrik pada peralatan yang telah dibebaskan dari tegangan sistem dengan cara menghubungkannya ke tanah. Hal ini diperlukan untuk keamanan dan petugas yang bekerja pada instalasi tersebut. Pemisah peralatan yang berfungsi untuk mengisolasikan peralatan listrik dari peralatan lain atau instalasi yang bertegangan. Pemisah ini harus dimasukkan dalam keadaan tanpa beban. d. Pemutus Tenaga (PMT), berfungsi untuk memutuskan hubungan tenaga listrik dalam keadaan berbeban ataupun ada gangguan, dimana proses ini harus dilakukan dengan cepat. Pemutus tenaga listrik dalam keadaan ada gangguan akan menimbulkan arus yang relatif lebih besar dan pada saat tersebut PMT bekerja 11

9 sangat berat. Jika kondisi peralatan PMT tidak baik, akibat kurangnya pemeliharaan, sehingga tidak sesuai lagi kemampuannya dengan daya yang diputuskan, maka PMT tersebut akan mengalami kerusakan dan menimbulkan ledakan. e. Transformator tegangan, berfungsi untuk menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan rendah yang diperlukan untuk alat-alat ukur (pengukuran) energi listrik, alat pengaman atau proteksi serta alat pengandali listrik lainnya. f. Transformator arus, berfungsi untuk menurunkan arus yang lebih besar menjadi arus yang kecil, yang diperlukan untuk alat-alat ukur (pengukuran) energi listrik, alat pengaman atau proteksi serta alat pengendali listrik lainnya g. Transformator tenaga, berfungsi menyalurkan tenaga atau daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan menengah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan). h. Busbar / rel, berfungsi sebagai titik pertemuan atau hubungan transformator tenaga jaringan transmisi dan peralatan listrik lainnya untuk menyalurkan atau menerima daya listrik Peralatan Tegangan Menengah (sisi sekunder) Pealatan untuk tegangan menengah (sisi sekunder) ragamya adalah sama dengan peralatan untuk tegangan tinggi (sisi primer) Peralatan Kontrol Peralatan kontrol, digunakan untuk mengontrol pelayanan gardu induk dari suatu tempat dan dalam gedung kontrol, yang terdiri atas[4]: a. Panel kontrol utama, yang terdiri atas panel instrument dan panel operasi. Pada panel instrument terpasang alat-alat ukur dan indikator gangguan, dimana panel ini alat-alat tersebut dapat diawasi dalam keadaan beroperasi. Pada panel operasi terpasang sakelar operasi dan pemutus tenaga, pemisah serta lampu indikator posisi saklar dan diagram busbar. b. Panel rele, dimana terpasang rele pengaman jaringan transmisi, rele pengaman transformator dan sebagainya. Bekerjanya suatu rele dapat diketahui dari 12

10 penunjukkan rele itu sendiri dan pada indikator gangguan di panel kontrol utama. c. Baterai (battery charger), yaitu sumber tenaga untuk sistem kontrol dan proteksi. Pemilihan ini harus selalu mempunyai keandalan dan stabilitas yang tinggi, karena itu baterai dipakai sebagai sumber tenaga kontrol dan proteksi di dalam gardu induk. Peranan baterai ini sangant penting, karena saat terjadi gangguan baterai dapat digunakan sebagai sumber tenaga yang diperlukan bagi alat-alat kontrol atau kendali Peralatan Lain / Bantu Peralatan lain atau bantu yang sangat vital peranannya adalah: a. Kapasitor (capacitor), berfungsi untuk memperbaiki faktor kerja, tegangan, dan jaringan tenaga listrik terhadap beban induktif. b. Reaktor terdiri atas dua jenis, yaitu sebagai peralatan kompensasi dan sebagai pentanahan titik netral. Sebagai peralatan kompensasi, reaktor berfungsi sama dengan kapasitor, tetapi terhadap beban kapasitif. Sedangkan reaktor sebagai peralatan titik netral berfungsi untuk mengurangi / membatasi arus hubung singkat ke tanah, dan arus switching dalam jaringan tenaga listrik. c. Sistem pentanahan titik netral, dapat melalui kumparan Petersen, berfungsi untuk menyalurkan arus gangguan phasa ke tanah pada sistem. Arus yang melalui pentanahan merupakan besaran untuk alat proteksi. d. Diesel generator, pada Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi, berfungsi sebagai catu daya listrik darurat. 13