Makalah Seminar Kerja Praktek CIRCUIT BREAKER TEGANGAN 4160 V PADA PLTU TAMBAK LOROK PT INDONESIA POWER SEMARANG Oleh : Hannan Afifi L2F 007 035 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia e-mail : highvoltage@almuhandis.co.cc ABSTRAK Sistem proteksi memegang peranan penting dalam kelangsungan dan keamanan produksi energi listrik di PT. Indonesia Power Tambak Lorok Semarang. Contohnya Proteksi pada generator, motor motor pompa dan pembantu serta proteksi pada transformator. Sistem poteksi berfungsi untuk melindungi sistem tenaga listrik, operator disekelilingnya, dan peralatan itu sendiri dari bermacam macam ganguan yang mungkin terjadi. Untuk menjaga kehandalan sistem diperlukan sistem proteksi. Switchgear merupakan suatu sistem proteksi untuk menjaga kelangsungan pasokan listrik pada PLTU. Switchgear merupakan circuit breaker yang digunakan untuk menghubungkan dan melepas beban listrik. Beberapa jenis circuit breaker dikembangkan untuk meminimalis dampak gangguan. Satu diantaranya adalah air circuit breaker. Air circuit breaker adalah circuit breaker yang menggunakan udara sebagai media pemadaman busur api. Dalam kerja praktek ini, penulis bertujuan untuk memahami dan mengetahui bagian-bagian serta cara pemeliharaan dari circuit breaker 4160 V yang berada pada PLTU Tambak Lorok Semarang. Dengan laporan ini diharapkan,para pembaca dapat belajar jenis circuit breaker yang bekerja pada switchgear dan mengetahui konstruksi Air Circuit Kata kunci: proteksi, circuit breaker, pemeliharan I. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Sistem proteksi mempunyai peranan yang sangat penting dalam menjaga kelangsungan dan keamanan produksi enregi listrik. Untuk menjaga kehandalan sistem diperlukan sistem proteksi yang baik. Switchgear merupakan suatu sistem proteksi untuk menjaga kelangsungan pasokan listrik pada PLTU. Switchgear merupakan circuit breaker yang digunakan untuk menghubungkan dan melepas beban listrik. 1.2. Tujuan Pelaksanaan Adapun tujuan dari Kerja Praktek ini adalah meliputi beberapa hal diantaranya a. Mengetahui prinsip kerja dari sistem pembangkitan yang terdapat di UBP PLTU Unit III Semarang. b. Mengetahui bagian-bagian suatu circuit breaker beserta fungsinya. c. Mengetahui pemeliharaan circuit breaker yang terdapat di UBP PLTU Semarang. 1.3 Pembatasan Masalah Laporan Kerja Praktek ini membahas mengenai circuit breker yang akan dijelaskan lebih dalam tentang bagian-bagian suatu circuit breaker beserta fungsinya dan pemeliharaan circuit breaker pada sistem pembangkitan listrik pada PLTU Unit III Tambak Lorok PT. Indonesia Power UBP Semarang. II. Circuit Breaker 2.1 Fungsi Circuit Breaker Circuit Breaker atau Pemutus Daya (PMT) adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan pada rangkaian sistem tenaga listrik dan sisi beban yang dapat bekerja secara otomatis ketika terjadi gangguan atau secara manual ketika dilakukan perawatan atau perbaikan. Ketika kontak PMT dipisahkan, beda potensial di antara kontak tersebut menimbulkan medan elektrik di antara kontak tersebut. Medan elektrik ini akan menimbulkan ionisasi yang mengakibatkan terjadinya perpindahan elektron bebas ke sisi beban sehingga muatan akan terus berpindah ke sisi beban dan arus tetap mengalir. Karena hal ini menimbulkan emisi thermis yang cukup besar, maka timbul busur api (arc) di antara kontak PMT tersebut. Agar tidak mengganggu kestabilan sistem, maka arc tersebut harus segera dipadamkan. 2.2 Jenis-Jenis circuit Breaker Jenis-jenis PMT berdasarkan media insulator dan material dielektriknya, adalah terbagi menjadi lima jenis, yaitu: air CB, air blast CB, Oil CB, SF 6 CB, Vacum CB.
a. Air Circuit Breaker Pemutus daya ini menggunakan metode pemadaman busur api yang paling sederhana, yaitu dengan memperpanjang lintasan busur apinya. Perpanjangan busur api dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain dengan menggunakan kontak sela tanduk. Saat kontak dipisahkan, busur api terbentuk pada bagian bawah kontaknya. Panas yang ditimbulkan busur api membuat suhu lebih tinggi dari pada suhu di bagian atasnya, sehingga terjadi aliran udara dari bawah ke atas. Busur api yang panjang sangat mudah dipadamkan oleh arus konveksi udara, sehingga busur api sudah padam sebelum mencapai ujuung tanduk. Pemutus daya seperti ini digunakan untuk rangkaian AC dan DC tegangan rendah dan arus pemutus sampai ratusan ampere. Gambar 2 Air Blast Circuit Breaker\ b. Oil Circuit Breaker Sakelar 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. Sakelar PMT minyak terbagi menjadi 2 jenis, yaitu: 1. Sakelar PMT dengan banyak menggunakan minyak (Bulk Oil Circuit Breaker) 2. Sakelar PMT dengan sedikit menggunakan minyak (Low oil Content Circuit Breaker) c. Vacum Circuit Breaker Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus rangkaian bertegangan sampai 38 kv. Pada PMT vakum, kontak ditempatkan pada suatu bilik vakum. Untuk mencegah udara masuk kedalam bilik, maka bilik ini harus ditutup rapat dan kontak bergeraknya diikat ketat dengan perapat logam. Gambar 3 Vacum Circuit Breaker d. Air Blast Circuit Breaker Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 ka dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kv. PMT udara hembus dirancang untuk mengatasi kelemahan pada PMT minyak, yaitu dengan membuat media isolator kontak dari bahan yang tidak mudah terbakar dan tidak menghalangi pemisahan kontak, sehingga pemisahan kontak dapat dilaksanakan dalam waktu yang sangat cepat. e. SF6 Circuit Breaker Sakelar PMT ini untuk memutus arus sampai 40 ka dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kv, PMT yang dipakai menggunakan media 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. Sakelar PMT SF6 ada 2 tipe, yaitu: 1. PMT Tipe Tekanan Tunggal (Single Pressure Type) 2. PMT Tipe Tekanan Ganda (Double Pressure Type) III. Konstruksi Circuit Breaker Dalam hal ini circuit breaker yang dipakai adalah Air Circuit Breaker dengan tegangan menengah. Secara umum circuit breaker ini terdiri atas 3 (tiga) bagian utama yaitu : 1. Bagian pemutus Interrupter 2. Bagian mekanis penggerak Operating Mechanism
3. Peralatan Bantu sebagai peralatan yang menunjang operasi circuit breaker a. Bagian Interupter Bagian pemutus Interrupter adalah bagian yang memutuskan dan menghubungkan arus beban listrik sesuai dengan arus kerjanya Rating Current dan memutuskan arus hubung singkat yang besar atau arus gangguan lain. Bagian pemutus Interrupter ini terdiri atas: 1. Kontak-kontak Kontak dalam circuit breaker harus dapat mengalirkan atau menghubungkan arus beban dengan sempurna, sehingga hubungan antara kontak kontaknya harus sempurna. 2. Perlatan Udarar Tembus (Puffer) Peralatan udara hembus yang terpasang pada circuit breaker dipakai sebagai penghembus busur api listrik yang timbul pada kontak saat operasi pemutusan, agar busur api listrik tersebut dapat segera dipadamkan, sehingga tidak merusak kontak - kontak breaker. 3. Pemutus Busur Api Listrik Arc - Chute Arc chute dalam circuit breaker dipakai untuk memutuskan loncatan busur api listrik yang timbul diantara kontak kontak breaker, sehingga busur api tersebut dapat dipadamkan lebih cepat dan mudah. 4. Primary Disconnecting Contact Primary disconnecting contact ini dipakai untuk menghubungkan kutub kutub kontak circuit breaker dengan rangkaian sumber dan beban listrik didalam cubicle. 5. Secondary Disconnecting Contact Digunakan untuk menghubungkan kontak control operasi breaker dengan rangkaian didalam cubicle. b. Bagian Mekanis Penggerak Mekanisme penggerak adalah yang menggerakkan kontak kontak gerak circuit breaker. Kecepatan membuka kontak kontak dapat mempercepat pemadaman busur api listrik dan mempersingkat terjadi restriking arc saat pemutusan beban. Kecepatan kontak tersebut tergantung dari kecepatan mekanisme penggerak.mekanisme penggerak terdiri atas 1. Pegas pegas penggerak kontak (Spring) Pegas pegas ini berfungsi untuk penggerak kontak dalam circuit breaker. Pegas pegas ini berguna untuk membuka dan menutup breaker 2. Solenoid Penutup Solenoid ini berguna untuk menyambung breaker pada saat open ke closing dan terkunci 3. Levering device Suatu alat yang digunakan untuk memposisikan breaker di cubicle pada posisi reg out, test, dan reg in. 4. Puffer Alat untuk udara hembus pada air circuit breaker. Puffer berguna untuk menghilangkan busur api listrik 5. Perlengkapan Pengunci Otomatis Interlock Interlock adalah permitivitas agar breaker close atau open. Interlock sangat berguna bagi human maupun peralatan tersebut 6. Solenoid trip Solenoid yang digunakan untuk membuka breaker 7.Motor DC Motor DC berguna sebagai motor penekan dan peregang spring. Dan digunakan untuk menggerakkan circuit breaker untuk reg up dan reg down pada PLTU unit III. c. Pelatan Bantu Peralatan Bantu merupakan alat pelengkap yang menunjang operasi circuit breaker
dalam suatu rangkaian sistem tenaga listrik seperti : - Auxiliary contact Auxiliary contact dalam circuit breaker dipakai untuk menunjang operasinya breaker dan untuk fasilitas interlock sistem yang bekerja bersamaan dengan kontak breaker dan posisi auxiliary contack disesuaikan dengan kebutuhan. - Relay Relay digunakan untuk Relay proteksi dan relay contactor. Untuk relay proteksi digunakan relay over current, relay differential current dan relay ground volt - Perlengkapan pengendali jarak jauh Remote Control Perlengkapan ini digunakan untuk control dari control room. - Electrical dan mechanical interlock Electrical dan mechanical interlock bertujuan sebagai safety pada peralatan maupun human. - CT dan PT IV. Pemeriksaan dan Pemeliharaan Circuit Breaker Pemeliharaan terhadap circuit breaker tersebut bertujuan untuk menjaga agar breaker dapat selalu beroperasi dengan baik, sempurna dan sesuai dengan fungsinya dan tetap aman. Dalam pemeliharaan circuit breaker ini dapat dibagi menjadi 3 (tiga) kategori yaitu : 1. Pemeliharaan dan Pembersihan 2. Pemeliharaan rutin 3. Perbaikan Overhoul 4.1 Pelaksanaan Pemeliharaan a. Langkah-Langkah Pengamanan Sebagai langkah pelaksanaannya adalah : - Melepas circuit breaker melalui panel control dan menguncinya - Memberikan rambu rambu Tagging. - Membebaskan breaker dari sumber tegangan control dan tegangan menengah - Menempatkan breaker pada posisi Disconnecting atau Test - Menggunakan buku petunjuk pemeliharaan dan catatan riwayat peralatan untuk mendapatkan data data kerusakan atau ganguan sebelumnya, sebagai penuntun analisa gangguan serta penyebabnya b. Mengeluarkan dari Bilik Untuk mengeluarkan breaker dari dalam cubicle dilakukan dengan cara : - Meyakinkan bahwa breaker dalam posisi OFF yaitu dengan menekan tombol OFF pada Test Operation pada cubicle - Melepas tegangan control dan tegangan sirkuit penutup dengan cara melepas sekering sekering mini circuit breakernya (MCB). - Menempatkan breaker pada posisi Disconnected - Mengeluarkan breaker dari cubicle dengan menggunakan engkol pemutar. c. Memeriksa Mekanisme Penggerak Pemeriksaan mekanisme penggerak dilakukan dengan cara : - Meyakinkan bahwa seluruh komponen yang bergerak dapat bergerak bebas, tidak rusak, tidak longgar karena aus dan selalu pada kedudukan yang benar, lurus dan sebaris. - Memberikan pelumas pada bagian bagian yang bergerak atau poros dengan pelumas yang sesuai - Memeriksa baut baut, mur mur d. Memeriksa Shock Absorbser Pada circuit breaker tertentu, terutama breaker yang menggunakan udara hembus, peredam gerakan pantul tersebut dilakukan oleh peralatan penghembus itu sendiri sehingga apabila puffer dapat bekerja maka shock absorbser dalam keadaan baik e. Memeriksa Kontak dan pegas penekan kontak Kontak dalam circuit breaker merupakan komponen utama yang menghubungkan atau melepas rangkaian beban dengan sumbernya karena kontak harus dapat
mengalirkan arus beban sesuai ratingnya dengan sempurna, maka hubungan kontak kontak harus sempurna. Untuk memperoleh hubungan yang selalu sempurna, maka perlu dilakukan pemeliiharaan sebagai berikut : - Memeriksa seluruh permukaan kontak utama dan meyakinkan bahwa permukaan kontak tetap (fixed contact) dalam keadaan bersih, rata dan tidak aus atau berlubang lubang. - Memeriksa kekuatan jepit kontak tetap (fixed contact) terhadap kontak gerak (moving contact) atau memeriksa pegas penekan kontaknya. - Meyakini bahwa pegas penekan kontak tidak rusak, patah dan tetap dalam kedudukan yang benar, serta memeriksa kekuatan penekannya f. Memeriksa Arch Cute Pemeriksaan arc chute ini dilakukan untuk mengetahui bagian pemutus busurnya yang rusak atau pecah, akibat busur api yang besar. Pemeriksaan ini dilakukan dengan cara : 1. Memeriksa bagian bawah atau bagian arc chute yang berhadapan dengan kontak kontak breaker 2. Memeriksa keadaan dan kebersihan kisi kisi arc chute dan arching hom yang rusak dan putus 3. Meyakinkan bahwa saluran ventilasi tetap bersih g. Pengukuran Megger Test Pengukuran tahanan isolasi (Megger Test) merupakan metode nondestructive untuk menentukan kondisi dari isolasi dari peralatan dalam hal ini Circuit Breaker. Pengukuran dilakukan antara bagian fasa dengan ground. Berikut ini adalah hasil pengukuran dari tahanan isolasi Data CB Manufaktur : Magrini Galileo Isc : 35 ka Tipe : ACB Hz : 50 Hz Vn :7,2 kv In : 2000 A Tabel 1 Hasil Pengukuran Tahanan Isolasi Breaker Status : Closed Fasa R- Fasa S- Fasa T- Ground Ground ground DC DC DC Volt 5000 Volt 5000 Volt 5000 G G G Ohm 54,1 Ohm 29,8 Ohm 54,1 Pada tabel diatas terlihat nilai besarnya masing-masing tahanan isolasi tiap fasaground adalah melebihi tahanan isolasi yang diperbolehkan yaitu 5,16 MOhm (A.S Gill,1982). Hal ini menandakan bahwa tahanan isolasi kontak masih dalam keadaaan baik. Berdasarkan data diatas juga dapat dicari besarnya arus bocor. dengan persamaan dimana I = Arus Bocor (Ampere) V= Tegangan Uji ( 5000 V) R= Tahanan Isolasi ( Ohm) Dengan memasukkan nilai tahanan isolasi, maka didapat besarnya arus bocor tiap fasa-ground Tabel 2 Perhitungan arus bocor Fasa R- Ground Fasa S- Ground Fasa T- Ground I (A ) 9.24x10-8 1.677 x10-7 9.242 x10-8 Dari perhitungan diatas dapat diketahui bahwa arus bocor yang terjadi pada pengukuruan tahanan isolasi adalah sangat kecil. Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar tahanan isolasi maka semakin kecil arus bocor sehingga semakin baik kondisi isolasi kontak. h. Pengukuran Tahanan Kontak Untuk meyakinkan bahwa kontak kontak utama breaker telah terhubung dengan sempurna maka perlu dilakukan pengukuran tahanan hubungan kontak kontak dengan cara : 1. Menggunakan ductor ohm meter untuk mengukur besarnya resistansi hubungan kontak kontak 2. Kontak kontak circuit breaker yang diukur, harus dalam posisi terhubung
3. Memberikan kontak yang akan dipakai untuk penjepitan alat alat ukur. Mengoperasikan alat ukur dan mengatur arus pengukuran sesuai dengan kemampuan breaker. Berikut ini adalah hasil pengukuran tahanan kontak pada Circuit Breaker yang sama pada pengukuran tahanan isolasi Tabel 5.3Hasil Pengukuran tahanan kontak Breaker Status : Closed Fasa R Fasa S Fasa T Ampere Test 100 Ampere Test 100 Ampere Test 100 Microohm 41 Microohm 39 Microohm 49 Dari pengukuran tahanan kontak tersebut dapat diketahui bahwa nilai tahanan kontak pada masing-masing fasa masih dalam keadaan baik. Hal ini didasarkan pada panduan pemeliharan CB oleh United States Department of The Interior Bureau of Reclamation tahun 1999 yaitu tahanan kontak maksimal adalah 50 Microohm untuk Air Circuit Breaker pada rating tegangan 5-15 kv dan Arus nominal 2000 A. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kontak-kontak breaker telah terhubung dengan sempurna. Gambar 4 Prinsip pengukuran tahanan hubungan kontak V. Penutup 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil setelah melaksanakan kerja praktek adalah : 1. PLTU Tambak Lorok merupakan pembangkit yang menggunakan minyak residu/ MFO (Marine Fuel Oil). 2. Jenis jenis circuit breaker - Air Circuit Breaker - Air Blast Circuit Breaker - Oil Circuit Breaker - Vacuum Circuit Breaker - Circuit Breaker jenis SF6 3. Switchgear adalah alat pemutus tenaga Circuit Breaker yang digunakan atau dipakai untuk menghubungkan dan melepas beban listrik. 4. Pemeliharaan terhadap circuit breaker tersebut bertujuan untuk menjaga agar breaker dapat selalu beroperasi dengan baik, sempurna dan sesuai dengan fungsinya dan tetap aman. Dalam pemeliharaan circuit breaker ini dapat dibagi menjadi 3 (tiga) kategori yaitu : - Pemeliharaan dan Pembersihan - Pemeliharaan rutin - Perbaikan Overhoul 5. Bagian bagian pemeliharaan circuit breaker : a. Bagian Pemutus b. Bagian mekanisme penggerak dan c. Perlengkapan Bantu 6. Keadaan isolasi kontak masing-masing fasa-ground circuit breaker masih dalam keadaan baik berdasarkan hasil pengukuran tahanan isolasi 7. Berdasarkan pengukuran tahanan kontak circuit breaker tiap fasa, dapat disimpulkan bahwa kontak-kontak utama breaker telah terhubung dengan sempurna. 5.2 Saran 1. Pemakaian helm di dalam unit pembangkit harap lebih diperhatikan karena keselamatan kerja sangat penting. 2. Perlu adanya program kerja bagi mahasiswa yang melaksanakan kerja praktek agar rincian kerjanya jelas dan tidak mengganggu kinerja staff PT. Indonesia Power. 3. Pemeliharaan Circuit Breaker sebaiknya dilakukan dengan rutin. Hal ini bertujuan untuk menghindari adanya kegagalan dalam sistem proteksi 4.
DAFTAR PUSTAKA [1] Gill,A.S, Electrical Equipment Testing & Maintenance,Virginia : A Prentice-Hall Company,1982. [2] Groupe Schneider Electric, Design, Operation and Maintenace Electrical Substation, Jakarta : Groupe Schneider Electric, 1999. [3] Groupe Schneider Electric, Training Manual 150 kv Sistem, Jakarta : Groupe Schneider Electric, 1999 [4] Hydro Electric Research and Technical Services Group, Maintenance of Power Circuit Breaker, Denver : United States Departement of Interior Bureau and Reclamation, 1999. [5] Ir. Sulasno, Analisis Sistem Tenaga Listrik edisi kedua, Semarang: Badan Penerbit Universitas Diponegoro Semarang, 2001.. [6] PT PLN, Buku Petunjuk Operasi & Memelihara Peralatan Untuk Pemutus Tenaga, Jakarta : PT PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Barat, 1993. BIODATA Hannan Afifi lahir di Bandung 3 Februari 1990. Telah menyelesaikan pendidikan di SD Kedung Mundu 03 Semarang, SMP N 3 Semarang serta SMA N 2 Semarang. Sekarang sedang menempuh pendidikan di Teknik Elektro Universitas Diponegoro, Semarang. Mengetahui Dosen Pembimbing Karnoto, ST. MT. NIP 19690709199702100 [7] Tobing, Bonggas L, Peralatan Tegangan Tinggi, Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama, 2003.