MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTIK

Transkripsi

1 MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTIK SISTEM PROTEKSI GARDU INDUK DAN JARINGAN 150 kv MENGGUNAKAN PEMUTUS TENAGA (PMT) MEDIA GAS SF6 DI GARDU INDUK 150 kv KEBASEN PT. PLN (PERSERO) P3B JB UPT TEGAL Oleh : JOHAN RAHMAT FAUZI H1C KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK PURBALINGGA 2011

2 I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Listrik dalam kehidupan manusia sehari-hari merupakan suatu kebutuhan dimana daya listrik yang dibutuhkan dalam keadaan aman dan kontinuitas yang tinggi sesuai dengan persyaratan beban-beban dipasang. Pentingnya energi listrik dalam kehidupan manusia tergambar dalam suatu kenyataan bahwa intensitas energi listrik dalam masyarakat, telah pula digunakan sebagai indikator dalam mengukur taraf hidup masyarakat yang bersangkutan, sehingga semakin bertambah konsumsi energi listrik, berkapita di dalam suatu masyarakat menunjukan kenaikan standar kehidupan masyarakat. Peningkatan efisiensi dan mutu tersebut dapat dimulai dari pembangkitan, transmisi dan distribusi, dengan berbagai cara agar tidak terjadi gangguan yang nantinya akan menghambat efisiensi dan mutu tersebut. Sistem tenaga listrik yang baik dapat menyalurkan listrik yang diinginkan dari mulai pembangkitan sampai digunakan oleh masing masing pengguna listrik. Sistem transmisi merupakan bagian dari suatu sistem tenaga listrik yang menyalurkan atau mentransmisikan energi listrik dari pusat - pusat pembangkit ke Gardu-Gardu Induk atau dari Gardu Induk yang satu ke Gardu Induk yang lain. Permasalahan yang dihadapi dalam sistem transmisi listrik adalah pengamanan atau proteksi untuk peralatan peralatan listrik pada sistem transmisi listrik ataupun pada Gardu Induk itu sendiri agar tidak terjadi hal yang tidak diinginkan. Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi dalam bidang kelistrikan, dewasa ini dipasang sebuah alat yaitu pemutus tenaga (PMT) di setiap Gardu Induk. PMT adalah saklar yang dapat digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan arus / daya listrik sesuai rantingnya jika terdapat gangguan pada Gardu Induk atau alat transmisi lainnya, PMT digunakan untuk memutuskan hubungan secara otomatis. Salah satu jenis PMT yang ada sekarang ini adalah dengan menggunakan media gas SF6 (Sulphur Hexafloride) Maksud dantujuan Dalam kurikulum jurusan Teknik Elektro Universitas Jenderal Soedirman, Kerja Praktik merupakan suatu kegiatan yang wajib dilaksanakan oleh setiap mahasiswa sebagai syarat kelulusan tingkat strata satu yang berbobot 2 Satuan Kredit Semester (SKS). Yang dimaksud Kerja Praktik disini adalah Mahasiswa melakukan kegiatan bekerja di suatu perusahaan yang bergerak di bidang usaha yang sesuai dengan bidang studi yang diminatinya.

3 Kerja praktik yang dilakukan di Gardu Induk 150 kv Kebasen, PT. PLN (PERSERO) P3B JB UPT Tegal bertujuan untuk: 1. Mengetahui konsep dasar Gardu Induk, komponen (bagian - bagian) listrik Gardu Induk. 2. Mengetahui fungsi peralatan proteksi Gardu Induk dan jaringan 150 kv. 3. Mengetahui komponen peralatan PMT gas SF6. 4. Mengetahui keunggulan PMT media gas SF6 dibandingkan PMT jenis lain untuk proteksi Gardu Induk Ruang Lingkup Untuk menghidari terlampau luasnya ruang lingkup pembahasan dan agar tercapainya suatu hasil yang jelas maka dalam penyusunan laporan kerja praktik ini permasalahan yang akan dibahas meliputi: sistem proteksi Gardu Induk dan jaringan 150 kv menggunakan pemutus tenaga (PMT) media gas SF6. II. PROTEKSI GARDU INDUK DAN JARINGAN 150 kv MENGGUNAKAN PEMUTUS TENAGA (PMT) MEDIA GAS SF Sistem Proteksi Jaringan Jaringan tenaga listrik secara garis besar terdiri dari pusat pembangkit, jaringan transmisi (gardu induk dan jaringan) dan jaringan distribusi. Jaringan tenaga listrik terdiri dari banyak peralatan yang berbeda jenis dan karakteristik dan secara fisik dipisahkan oleh pemutus tenaga (PMT). PMT berfungsi untuk memisahkan / menghubungkan satu bagian jaringan dengan bagian lain, baik jaringan dalam keadaan normal maupun dalam keadaan terganggu. Bagianbagian jaringan tersebut dapat terdiri dari satu PMT atau lebih. Gambar 2.1. Jaringan sistem tenaga listrik Dalam usaha untuk meningkatkan keandalan penyediaan energi listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai tidak dapat dihindarkan. Sistem proteksi terdiri dari peralatan

4 CT, PT, PMT, catu daya DC/AC, relai proteksi, teleproteksi yang diintegrasikan dalam suatu rangkaian wiring. Di samping itu diperlukan juga peralatan pendukung untuk kemudahan operasi dan evaluasi seperti sistem recorder, sistem scada dan indikasi relay (announciator). Secara sederhana salah satu contoh sistem proteksi untuk jaringan sebagai berikut : Gambar 2.2. Sistem proteksi jaringan Fungsi peralatan 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. Sistem Proteksi harus memenuhi syarat sebagai berikut : 1. Sensitif yaitu mampu merasakan gangguan sekecil apapun. 2. Andal yaitu akan bekerja bila diperlukan (dependability) dan tidak akan bekerja bila tidak diperlukan (security). 3. Selektif yaitu mampu memisahkan jaringan yang terganggu saja. 4. Cepat yaitu mampu bekerja secepat-cepatnya Pemutus Tenaga (PMT) di Gardu Induk 150 kv Pemutus tenaga (PMT) merupakan suatu alat otomatis yang mampu memutus / 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

5 tidak normal PMT dapat membuka dengan bantuan rele yang mendeteksi, sehingga gangguan dapat dipisahkan. Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu PMT untuk proteksi saluran tenaga listrik adalah sebagai berikut: 1. Mampu menyalurkan arus maksimum sistem secara terus-menerus. 2. Mampu memutuskan dan menutup jaringan dalam keadaan berbeban maupun terhubung singkat tanpa menimbulkan kerusakan pada pemutus tenaga itu sendiri. 3. Dapat memutuskan arus hubung singkat dengan kecepatan tinggi agar arus hubung singkat tidak sampai merusak peralatan sistem, membuat sistem kehilangan kestabilan, dan merusak pemutus tenaga itu sendiri. Pemutus tenaga (PMT) yang dikaji berada di lokasi switch yard Gardu Induk 150 kv Kebasen. PMT yang digunakan di Gardu Induk 150 kv Kebasen pada jaringan 150 kv merupakan PMT tegangan tinggi (High Voltage Cicuit Breaker) dengan range tegangan 35 s.d 245 kv (berdasarkan SPLN ). Dengan range tersebut, diharapkan PMT ini mampu menjadi sebuah proteksi / pengaman yang baik. Di GI GI yang ada di Jawa dan Bali banyak yang menggunakan PMT jenis gas SF6 karena PMT jenis SF6 ini banyak keunggulannya dibandingkan PMT jenis lain. Di Gardu Induk 150 kv Kebasen terdapat empat bay yang menggunakan PMT jenis gas SF6. Diantaranya adalah bay kapasitor, bay transmisi Pemalang I, bay Transformator III dan bay transformator IV. Gambar 2.3. Single line diagram Gardu Induk 150 kv Kebasen

6 2.3. PMT Media Gas SF Penggunaan Gas Sulphur Hexa Fluorida (SF6) Sulphur Hexa Fluorida (SF6) merupakan suatu gas bentukan antara unsur sulphur dengan fluor dengan reaksi eksotermis : S + 3 F2 SF kilo kalori. Gas SF6 merupakan gas terberat yang mempunyai massa jenis kg/m3 yaitu sekitar 5 kali berat udara pada suhu 0 o celcius dan tekanan 1 atmosfir. Sifat gas SF6 murni adalah tidak berbau, tidak berwarna, tidak beracun, tidak mudah terbakar, 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 Keunggulan PMT Gas SF6 PMT gas SF6 ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 ka dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kv. Sementara itu, keunggulan PMT gas SF6 dilihat dari keuntungan sifat-sifat dari gas SF6 di atas dibandingkan dengan PMT jenis lain untuk mengamankan Gardu Induk dan jaringan yaitu : 1. Hanya memerlukan energi yang rendah untuk mengoperasikan mekanismenya. Pada prinsipnya, SF6 sebagai pemadam busur api adalah tanpa memerlukan energi untuk mengkompresikannya, namun semata-mata karena pengaruh panas busur api yang terjadi. 2. Tekanan SF6 sebagai pemadam busur api maupun sebagai pengisolasi dapat dengan mudah dideteksi. 3. Penguraian pada waktu memadamkan busur api maupun pembentukannya kembali setelah pemadaman adalah menyeluruh. 4. Mampu mengembalikan kekuatan dielektrik dengan cepat, setelah arus bunga api listrik melalui titik nol. 5. Relatif mudah terionisasi sehingga plasmanya pada PMT konduktivitas tetap rendah dibandingkan pada keadaan dingin. Hal ini mengurangi kemungkinan busur api tidak stabil dengan demikian ada pemotongan arus dan menimbulkan tegangan antar kontak. 6. Karakteristik gas SF6 adalah elektro negatif sehingga penguraiannya menjadikan dielektriknya naik secara bertahap. 7. Transien frekuensi yang tinggi akan naik selama operasi pemutusan dan dengan adanya hal ini busur api akan dipadamkan pada saat nilai arusnya rendah. 8. Selain itu PMT jenis ini simpel (tidak makan tempat)

7 Bagian-Bagian Utama PMT Gas SF6 Gambar 2.4. Bagian-bagian utama PMT gas SF6 1. Penghantar Arus Listrik (Electrical Current Carrying) Electrical current carrying berfungsi untuk menghantarkan arus listrik. Penghantar arus listrik ini terdiri dari ruang pemutus tenaga dan terminal utama. a. Ruang Pemutus Tenaga (Circuit Breaker Compartment) Ruang pemutus tenaga berfungsi sebagai tempat / ruang terjadinya proses membuka atau menutup kontak PMT. Gambar 2.5. Kontruksi ruang pemadaman PMT gas SF6 Di dalam ruangan ini terdapat kontak kontak : Kontak tetap (fixed contact) Kontak tetap dibagi dalam dua bagian yaitu kontak tetap atas (upper fixed contact) yang terdiri dari bagian penyangga kontak tetap dan jari-jari kontak tetap dan kontak tetap bawah (lower fixed contact).

8 Kontak tetap atas ini dihubungkan ke terminal atas. Kontak tetap bawah terletak di bagian dalam torak tetap juga terpasang torak tetap dan dihubungkan ke terminal bagian bawah. Kontak bergerak (moving contact). Kontak bergerak terdiri dari tabung kontak bergerak, silinder bergerak jari-jari kontak busur ujung kontak dan nozzle dari bahan isolasi. b. Terminal utama Terminal utama merupakan bagian dari PMT yang merupakan titik sambungan/koneksi antara PMT dengan konduktor luar dan berfungsi untuk mengalirkan arus dari atau ke konduktor luar. Gambar 2.6. Terminal utama 2. Media Pemadam Busur Api Berfungsi sebagai media pemadam busur api yang timbul pada saat PMT bekerja membuka atau menutup. Pada PMT gas SF6 ini media pemadam busur apinya adalah gas Sulphur Hexa Flourida (SF6). 3. Bagian Penyangga (Supporting Compartment) Bagian penyangga terbuat dati bahan porselin yang dipasang vertikal pada rangka (frame tank) dan fungsinya sebagai penyangga dari ruangan pemutus tenaga. Di dalam bagian ini terdapat batang penggerak dari bahan isolasi (isolating rod) dari mekanis penggerak pemutus tenaga. Sedangkan gas SF6 di dalam penyangga berfungsi untuk mengisolasi antara bagian-bagian yang bertegangan dengan badan (body). Gambar 2.7. Isolator penyangga

9 4. Mekanisme Penggerak (Operating Mechanism) Mekanisme penggerak berfungsi menggerakkan kontak bergerak untuk pemutusan dan penutupan dari PMT. Pada PMT media gas SF6 mekanisme penggeraknya terdiri dari : a. Mekanisme penggerak PMT pegas (spring) Mekanis penggerak PMT dengan menggunakan pegas (spring) terdiri dari 2 macam, yaitu : Pegas pilin (helical spring) PMT jenis ini menggunakan pegas pilin sebagai sumber tenaga penggerak yang di tarik atau di regangkan oleh motor melalui rantai. Gambar 2.8. Sistem pegas pilin (helical) Pegas gulung (scroll spring) PMT ini menggunakan pegas gulung untuk sumber tenaga penggerak yang di putar oleh motor melalui roda gigi. Gambar 2.9. Sistem pegas gulung (scroll) b. Mekanik Penggerak Jenis Hidrolik Penggerak mekanik PMT hidrolik adalah rangkaian gabungan dari beberapa komponen mekanik, elektrik dan hydraulic oil yang dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat berfungsi sebagai penggerak untuk membuka dan menutup PMT.

10 Gambar Mekanik penggerak jenis hidrolik c. Mekanisme Penggerak Jenis Pneumatic Sistem Pnuematic pada pemutus tenaga (PMT) adalah merupakan salah satu sistem penggerak kontak (moving contact) dari PMT yang menggunakan media udara kempa sebagai energi penggeraknya. Pada beberapa PMT tekanan sistem udara ini mencapai 30 bar, akan tetapi tekanan udara nominal bisa lebih besar atau lebih kecil dari 30 bar bervariasi tergantung tipe dan merk PMT tersebut. 5. Control / Auxiliary Circuit Control / Auxiliary Circuit terdiri dari : a. Lemari mekanik / control Lemari mekanik / control berfungsi untuk melindungi peralatan tegangan rendah dan sebagai tempat secondary equipment. Gambar Lemari mekanik / control b. Terminal dan Wiring control Terminal dan Wiring control berfungsi sebagai terminal wiring kontrol PMT serta memberikan trigger pada mekanik penggerak untuk operasi PMT.

11 Gambar Terminal dan Wiring control 6. Struktur Mekanik Terdiri dari struktur besi / beton serta pondasi sebagai dudukan struktur peralatan pemutus (PMT). Struktur Mekanik berfungsi sebagai tempat didudukannya PMT SF6. Struktur baja / besi Pondasi Struktur beton Gambar Struktur Mekanik 7. 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 dan lain-lain. Fungsi pentanahan peralatan listrik adalah untuk menghindari bahaya tegangan sentuh bila terjadi gangguan atau kegagalan isolasi pada peralatan / instalasi dan pengaman terhadap peralatan. Gambar Sistem pentanahan PMT gas SF6

12 2.4. Pengoperasian PMT Gas SF6 Pemutus tenaga (PMT) Gas SF6 dioperasikan adalah untuk membebaskan peralatan gardu induk pada kondisi normal atau saat kondisi gangguan agar tidak bertegangan atau sebaliknya. Pembebasan atau pemasukan tegangan pada peralatan gardu induk dinamakan manuver. Manuver dilaksanakan sesuai ijin dari pusat / region, dan akan dicatat SOP dari pengoperasian manuver tersebut. Pengoperasian PMT itu sendiri bisa diremote / dikendalikan dari pusat atau region oleh dispanser, ataupun bisa dilakukan manual dari gardu induk itu sendiri, tergantung dari kesepakatan komunikasi sebelum dilaksanakan proses manuver. Dalam proses manuver, PMT tidak bekerja sendiri tetapi ada peralatan yang dinamakan pemisah (PMS). PMS ini berfungsi untuk memisahkan peralatan yang ada di gardu induk dengan kondisi tidak berbeban. Berikut proses pengoperasian PMT gas SF6 yang terdiri dari pembukaan jaringan yang berarti pembebasan tegangan dan penutupan jaringan yang berarti pemberian tegangan. 1. Pembukaan Jaringan Pembukaan jaringan atau pembebasan tegangan dilakukan apabila ada suatu gangguan yang terjadi pada peralatan di dalam maupun di luar gardu induk atau dalam sistem transmisi, dan juga apabila akan diadakan proses pemeliharaan peralatan-peralatan di dalam maupun di luar lingkup gardu induk. Hal yang perlu diperhatikan dalam pembukaan jaringan : a. PMT dioperasikan terlebih dahulu, baru kemudian pemisah-pemisahnya. b. Sebelum pemisah dikeluarkan / dioperasikan harus diperiksa apakah PMT sudah terbuka sempurna. Urutan pembukaan jaringan adalah sebagai berikut : a. PMT dikeluarkan (1) b. PMS busbar dikeluarkan (2) c. PMS line dikeluarkan (3) d. PMS tanah dimasukkan (4) Gambar Diagram satu garis urutan pembukaan jaringan.

13 2. Penutupan Jaringan Penutupan jaringan dilakukan setelah peralatan yang ada di dalam maupun di luar gardu induk telah selesai dilaksanakan pemeliharaan ataupun jaringan telah berada dalam kondisi siap diberi tegangan kembali. Hal yang perlu diperhatikan dalam penutupan jaringan : a. PMT dioperasikan setelah pemisah-pemisahnya dimasukkan. b. Setelah PMT dimasukkan diperiksa apakah terjadi kebocoran isolasi (misal kebocoran gas SF6) pada PMT. Urutan penutupan jaringan adalah sebagai berkut: a. PMS tanah dikeluarkan (1) b. PMS busbar dimasukkan (2) c. PMS line dimasukkan (3) d. PMT dimasukkan (4) Gambar Diagram satu garis urutan penutupan jaringan III. PENUTUP 3.1. Kesimpulan Dari pelaksanaan kerja praktik ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Fungsi peralatan 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, salah satu proteksi pada Gardu Induk adalah menggunakan pemutus tenaga (PMT). 2. PMT merupakan suatu alat otomatis yang mampu memutus atau menutup rangkaian pada semua kondisi yaitu kondisi gangguan maupun kondisi normal, salah satunya yaitu PMT menggunakan media gas SF6 yang dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 ka dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kv.

14 3. Keunggulan PMT gas SF6 dengan PMT jenis lain adalah : a. Hanya memerlukan energi yang rendah untuk mengoperasikan mekanismenya. Pada prinsipnya, SF6 sebagai pemadam busur api adalah tanpa memerlukan energi untuk mengkompresikannya, namun semata-mata karena pengaruh panas busur api yang terjadi. b. Tekanan SF6 sebagai pemadam busur api maupun sebagai pengisolasi dapat dengan mudah dideteksi. c. Penguraian pada waktu memadamkan busur api maupun pembentukannya kembali setelah pemadaman adalah menyeluruh. d. Mampu mengembalikan kekuatan dielektrik dengan cepat, setelah arus bunga api listrik melalui titik nol. e. Relatif mudah terionisasi sehingga plasmanya pada PMT konduktivitas tetap rendah dibandingkan pada keadaan dingin. Hal ini mengurangi kemungkinan busur api tidak stabil dengan demikian ada pemotongan arus dan menimbulkan tegangan antar kontak. f. Karakteristik gas SF6 adalah elektro negatif sehingga penguraiannya menjadikan dielektriknya naik secara bertahap. g. Transien frekuensi yang tinggi akan naik selama operasi pemutusan dan dengan adanya hal ini busur api akan dipadamkan pada saat nilai arusnya rendah. h. Selain itu PMT jenis ini simpel (tidak makan tempat). 4. PMT gas SF6 bekerja berdasarkan jenis mekanisme penggerak kontak bergeraknya. Diantaranya menggunakan penggerak pegas (spring), penggerak jenis hidrolik dan penggerak jenis pneumatic Saran Sebagai alat pengaman jaringan, baik dalam kondisi normal ataupun saat terjadi gangguan, PMT gas SF6 perlu dijaga kondisinya sesuai agar alat ini dapat bekerja dengan baik. Maka diperlukan pemeliharaan yang baik sesuai dengan pedoman dan ketentuan yang ada. Diantaranya berdasarkan fungsinya dan kondisi peralatan bertegangan atau tidak pemeliharaan dapat dikelompokkan menjadi : 1. In Service / Visual Inspection adalah inspeksi / pemeriksaan terhadap peralatan yang dilaksanakan dalam keadaan peralatan beroperasi/bertegangan (on-line). 2. In Service Measurement / On Line Montoring merupakan pengukuran yang dilakukan pada periode tertentu dalam keadaan peralatan bertegangan (On Line).

15 3. Shutdown Measurement / Shutdown Function Check merupakan pengukuran yang dilakukan pada periode tertentu dalam keadaan peralatan tidak bertegangan (Off Line). 4. Overhaul adalah pemeliharaan yang dilaksanakan sekurang-kurangnya sekali dalam tiga tahun atau lebih berdasarkan manual instruction, ketentuan pabrikan atau pengalaman / ketentuan unit setempat. 5. Pasca Relokasi / Pasca Gangguan merupakan pekerjaan pemeliharaan yang dilaksanakan pasca gangguan atau relokasi peralatan, misalnya karena bencana alam / gempa. DAFTAR PUSTAKA ;Diakses Minggu, 16 April 2011 pukul WIB Muslim, Supari dkk. 2008, Teknik Pembangkit Tenaga Listrik Jilid 1 untuk SMK. Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional : Jakarta. PT. PLN (Persero) P3B, Nomor : NO. P3B/O&M PMT/ Edisi Pertama, Panduan Pemeliharaan Pemutus Tenaga. PT. PLN (Persero) P3B: Jakarta...., Nomor : NO. P3B/OMPROT/01/TDSR Edisi Pertama, Pelatihan O&M Relai Proteksi Jaringan. PT. PLN (Persero) P3B: Jakarta...., Nomor : NO.114/DIR/2010, Buku Petunjuk Operasi dan Memelihara Peralatan Pemutus Tenaga. PT. PLN (Persero) P3B: Jakarta. Woerjardjo, Ir, Her Pekik Hargono, BE. 1982, Pemutus Tenaga dan Pemisah, PLN Pembangkitan Jawa Barat dan Jakarta. Jakarta.