15 BAB III LISTRIK ALIRAN ATAS 3.1 Umum Listrik Aliran Atas atau yang sering di sebut LAA adalah suatu sistem yang terdiri dari Gardu Listrik dan jaringan listrik aliran atas yang berfungsi untuk menyalurkan daya listrik dari sumber ke beban dalam hal ini adalah Kereta Rel Listrik (KRL). Untuk mengetahui secara umum proses penyaluran dapat di lihat pada gambar berikut : Gambar 3.1 Sistem transmisi daya ke KRL. 15
16 Power plant adalah bagian yang menghasilkan sumber energi listrik. Tenaga listrik ini akan disalurkan melalui transmisi yaitu power distribution line. dalam penyaluran ini ada dua proses perubahan tegangan yaitu pada line distribution line tegangan akan dinaikan menggunakan trafo step up menjadi (150 kv, 500 kv), setelah di transmisikan dan mendekati beban tegangan di turunkan dengan trafo step down menjadi (20 kv). Tegangan incomming pada DC substation adalah 20 kv dan akan di konversi menjadi teganan DC 1500. Teganan iniyang digunakan untuk suplay ke KRL. Untuk peta elektrifikasi yang ada di indonesia sekarang ini dapat di lihat pada gambar berikut ini : Kampungbandan Tng Kal Sta. Tangerang Boi Grg Sta. Tanahabang Sta. Jakarta Kota Du Jak Sta. Duri Swb Pse Sta. Gambir Gdd Sta. Ancol Tanjungpriuk Ac Sta. Kemayoran Sta. Pasarsenen Srp Sta. Serpong Lmo Jrm Kat OC Mri Mri Sta. Manggarai Drn Jng Sta. Jatinegara Tnt Cui Kri Sta. Bekasi Dp Depok Kdb Boo Cta Bjd Clt Sta. Bogor Keterangan gambar : Substation type Meidensha Jepang Substation type Siemens Jerman Substation type Cegelec Prancis Sectioning post Meidensha Jepang Jaringan type Jepang Jaringan type Belanda Jaringan type Perancis Gambar 3.2. Peta elektrifikasi Jabodetabek.
17 3.2 Gardu Listrik Aliran Atas Sistem elektrifikasi pada pengoperasian KRL di Indonesia adalah sistem tegangan DC (Dirrect Current) 1500 VDC. Salah satu peralatan pada sistem elektrifikasi adalah Gardu Listrik Aliran Atas, Gardu listrik adalah sebuah Gardu listrik yang dipakai untuk menyuplai daya ke jaringan catenary sebagai supply ke KRL. Supply utama Gardu listrik ini berasal dari PLN sebagai salah satu perusahaan penyedia tenaga listrik di Indonesia. Tegangan yang disalurkan dari PLN adalah 20 KV AC kemudian akan di rubah menjadi tegangan 1500 DC pada keluaran Gardu listrik tersebut untuk di kosumsi oleh KRL. 3.2.1 Peralatan Gardu Listrik Gardu memiliki beberapa peralatan peralatan utama yang memiliki fungsi utama. Bagian bagian peralatan utama yang ada di dalam gardu adalah sebagai berikut : 3.2.1.1 Transformator Daya Transformator Daya adalah alat yang digunakan sebagai penurun atau penaik tegangan. Trafo yang digunakan pada Gardu ini adalah Trafo penurun tegangan 3 phasa dari tegangan 20 kv menjadi 1245 atau 1200 Vdc. 3.2.1.2 HSCB HSCB (High Speed Circuit Driver) adalah alat pemutus dan penghubung berkecepatan tinggi yang beroperasi pada tegangan DC 1500 VDC yang berfungsi sebagai pengaman terhadap arus lebih. HSCB ini merupakan merupakan bagian
18 dari komponen rangkaian utama untuk menyalurkan beban listrik ke jaringan catenary sistem. Pada lintas Jakarta Bogor sebagian besar sistem elektriikasi yang di pasang adalah sistem jepang (Meidensha). Peralatan HSCB ini bekerja pada 3 sistem, yaitu : 1. Secara electrical control. Secara electrical control yang dimaksud adalah pengoperasian HSCB oleh komponen - komponen kontrol yang terkait dalam HSCB tersebut. Komponen komponen tersebut adalah sebagai berikut : a. Closing Coil (54C), merupakan alat sejenis magnet Coil atau kontaktor magnet yang bisa menarik operating shaft dari moving contact untuk mendapatkan posisi on HSCB. Alat ini bisa beroperasi bila mendapatkan tegangan DC 100 V. b. Auxiliary Switch (54) Merupakan relay cadangan yang menyediakan kontak untuk keperluan System Proteksi tambahan dan interlocking sysem. c. Tripping coil (54P), alat yang berfungsi untuk menjatuhkan HSCB bila ada gangguan dari luar gardu hal ini adalah Reverse current, High Temperatur, High Preasure, Delta I relay dan proteksi lainnya. Untuk track record jumlah Trip dapat dilihat pada grafik berikut :
19 Jumlah Trip 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Grafik Total Trip HSCB Tahun 2011 956 1178 648 824 1102 783 947 898 668 1307 1496 Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober Nopember Gambar 3.3. Grafik Tripping HSCB 2011. 2. Electrical power. Hal ini terjadi karena adanya beban lebih. Komponen yang berfungsi sebagai Electrical power adalah sebagai berikut : a. Fixed contact, merupakan bagian permanen penghantar konduktor untuk menyalurkan beban pada sisi primer. b. Holding core sebagai pembatas arus. c. Impulse armature sebagai pendorong moving kontak bila terjadi gangguan beban lebih. d. Moving contact, Penghantar konduktor yang bergerak untuk menyambung dan memutus beban pada sisi sekunder. 3. Mekanis. Pada pengoperasian mekanis ini dilakukan secara manual dengan memutar handel.
20 3.2.1.3 LBD (Linked Breaking Device) Linked Breaking Device adalah Peralatan proteksi yang terhubung dengan peralatan proteksi yang sama di gardu LAA yang berdekatan (pasangan) dan berfungsi untuk memutuskan peralatan penyulang DC pasangannya. Alat ini memberi sinyal untuk menggerakkan circuit breaker kecepatan tinggi apabila terjadi gangguan pada feeder yang terjadi antara dua jalur substation untuk jaringan listrik kereta api. LBD mempunyai berbagi macam jenisnya berdasarkan sistem peralatan yang terpakai. 3.2.2 Hubungan antar Gardu Listrik. Hubungan antar gardu yang satu dengan yang lainnya adalah secara parelel. Gambar rangkaian gardu listrik aliran atas yang bekerja secara paralel dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 3.4. Single line antar gardu listrik.
21 Hal ini dibuat sedemikian rupa sehingga mempunyaibeberapa keuntungan antara lain : - Dalam satu petak jaan disuplai dari dua buah gardu. - Memudahkan dalam perawatan jaringan aliran listrik. - Jika terjadi kerusakan di suatu daerah atau di petak jalan tertentu tidak terlalu berpengaruh terhadap gardu listrik di sekitarnya. 3.3 Jaringan Catenary Jaringan catenary adalah suatu transmisi atau jaringan listrik yang berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari Gardu listrik ke traksi atau KRL. Secara umum gambar jaringan catenary dapat ditunjukan pada gambar berikut : Gambar 3.5. Jaringan catenary LAA
22 Komposisi jaringan listrik aliran atas dapat diklasifikasikan menjadi 4 kelompok, yaitu: 1. Sistem Penyulangan (Feeder System), terdiri dari: - Kawat penyulang (feeder wire) - Cabang Penyulang (Feeding Branch) 2. Kawat kontak aliran Atas (Overhead Contact Wire), terdiri dari: - Kawat kontak (trolley wire) adalah kawat tembaga yang digantung dengan ketinggian tertentu di atas permukaan rel dan berguna untuk mengalirkan daya listrik ke KRL. Jenis material kawat troli adalah tembaga campuran dengan luas penampang 107 mm2 buatan Jepang dan 110 mm2 buatan Perancis. Cara penyalurannya adalah melalui pantograph seperti pada gambar berikut : Gambar 3.6. Penyaluran daya ke beban KRL 3. Kelengkapan Pendukung (Supporting Facility) - Kawat messenger (Messenger wire) adalah kawat baja pilin yang divalganis berfungsi untuk menggantung kawat troli melalui kawat penggantung atau hanger.. - Kelengkapan pengokoh (Steady device) - Pull off arm
23 - Tensioning device - Kelengkapan Pemisah (Section device) - Tiang beton (Concrete pole) - Beam, cross arm, insulator - Pemikul (Guy) 4. Kelengkapan Pengaman (Protection Facility) - Kawat pengetanahan aliran atas (Overhead ground wire) - Lightning arrester - Pembumian (Grounding equipment) Untuk lebih jelasnya komponen-komponen peralatan pada jaringan catenary ditunjukan pada gambar berikut : Gambar 3.7. komponen peralatan LAA
24 Data Kabel yang dipakai adalah sebagai berikut : Tabel 3.1. Data penghantar jaringan LAA NO LINTAS SEPUR TROLLY (mm2) MESSENGER (mm2) FEEDER (mm2) KETERANGAN VENDOR 1 Bogor - Depok Hilir Cu 110 ST 90 BC 300 x 2 Single Trolly Jepang Hulu Cu 107 x 2 BC 150 BC 150 Double Trolly Belanda 2 Depok - Manggarai Hilir Cu 110 ST 90 BC 300 x 2 Single Trolly Jepang Hulu Cu 107 x 2 BC 150 BC (150+300) x1 Double Trolly Belanda 3 Manggarai - Jakarta Kota Hilir Cu 110 ST 90 BC 300 x 2 Single Trolly Jepang Hulu Cu 110 ST 90 BC 300 x 2 Single Trolly Jepang 3.4 KRL KRL Adalah Kereta Rel Listrik yang merupakan armada untuk mengangkut penumpang yang menggunakan tenaga listrik sebagai sumbernya energinya. Gambar 3.8. Rangkaian 1 set KRL KRL, merupakan kereta pengangkut penumpang yang mempunyai penggerak sendiri maka susunan perlengkapannya harus terdiri atas : 1. Rangka dasar dan badan 2. Fasilitas untuk pelayanan penumpang 3. Perangkat penggerak 4. Perlengkapan kontrol 5. Perangkat perangkai
25 6. Peralatan keselamatan dan keamanan operasi kereta api. Klasifikasi KRL dengan sumber tegangan DC bila dilihat dari sistem penggerak dibagi atas beberapa jenis yaitu : 1. Jenis penggerak Motor DC - sistem kontrol Rheostatik, - sistem kontrol Chopper Armatur (Jangkar), - sistem kontrol Chopper Medan, - sistem kontrol Chopper Empat Kuadran, dan - sistem kontrol Rheostatik dengan tambahan Eksitasi Medan. 2. Jenis penggerak Motor Induksi AC - sistem kontrol Inverter VVVF 3. Jenis penggerak Motor Sinkron (Linier) Ada beberapa KRL yang beroperasi di jabodetabek diantaranya adalah Holec, Hitachi, Hyundai, Rheostatik, JR, HIBAH, Tokyu, Metro dan seri 7000.