1
PEMELIHARAAN PEMUTUS TENAGA TIPE GAS SF6
GARDU INDUK 150 KV UNGARAN
Taufik Ardian Ramadhana.1, Ir.Bambang Winardi.2
1Mahasiswa dan 2Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
Email : taufikardiyan@gmail.com
Abstrak
Instalasi sistem transmisi tenaga listrik mempunyai peralatan-peralatan yang digunakan untuk melindungi sistem tenaga listrik tersebut terhadap gangguan. Salah satunya adalah Pemutus Tenaga (Circuit Breaker ) yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutus arus beban atau arus gangguan.
Untuk menjaga agar Pemutus Tenaga berada dalam kondisi yang baik atau normal, maka diperlukan adanya sebuah pemeliharaan. Hal tersebut agar menjaga kondisi PMT tetap dalam kondisi awal, atau normal walaupun sudah dipakai beberapa lama. Sehingga PMT akan siap memutuskan tenaga listrik apabila sewaktu-waktu terjadi gangguan maupun pemeliharaan listrik pada sistem
Pada makalah kerja praktek ini akan dibahas bagaimana cara pemeliharaan pada Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) serta mengetahui parameter-parameter yang digunakan untuk mengetahui tingkat keandalan dari Pemutus Tenaga (Circuit Breaker).
Kata Kunci : Pemutus Tenaga, Gangguan, Pemeliharaan. I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pemeliharaan merupakan salah satu hal terpenting yang harus diperhatikan dalam pengoperasian sistem tenaga listrik, karena dengan sistem pemeliharaan yang baik, peralatan-peralatan pada sistem tenaga dapat beroperasi dengan baik, sehingga kebutuhan energi listrik ke konsumen dapat terlayani dengan baik dengan tingkat keandalan yang tinggi, selain itu harga peralatan sistem tenaga listrik yang mahal dan investigasi yang besar dalam sistem ketenagaan listrik juga mendorong perlunya pemeliharaan peralatan sistem tenaga listrik. Salah satu hal yang melatarbelakangi perlunya pemeliharaan terhadap peralatan listrik adalah karena peralatan listrik mempunyai peran yang menentukan dalam operasi suatu sistem, misalnya Pemutus Tenaga Listrik (PMT).
PMT memiliki peran untuk menghubungkan dan memutus arus beban atau arus gangguan. Kerusakan pada PMT sangat merugikan atau mengganggu bagi keseluruhan operasi sistem tenaga listrik. Jika PMT tidak bekerja saat terjadi gangguan, maka arus gangguan tersebut akan merusak peralatan yang lain, seperti trafo tenaga yang harganya mahal serta dapat menimbulkan ketidakstabilan sistem tenaga listrik.
Baik buruknya pemeliharaan pada peralatan listrik dapat dilihat dari umur peralatan listrik itu sendiri dan besar relatif beban yang ditanggung peralatan listrik dalam operasi kerjanya. Umur operasi peralatan listrik dapat dijadikan tolok ukur keberhasilan suatu sistem pemeliharaan, semakin lama umur operasi peralatan listrik dapat dikatakan baik pula sistem pemeliharaan yang dilakukan, sebaliknya apabila umur operasi peralatan listrik yang
2 pendek menandakan sistem pemeliharaan yang kurang baik. Dengan demikian, diharapkan dengan adanya pemeliharaan, peralatan listrik dapat bekerja lebih lama dengan performa maksimal sehingga meningkatkan kualitas sistem tenaga listrik.
1.2 Tujuan
Tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah:
a. Mengetahui prinsip kerja Pemutus Tenaga Listrik.
b. Mengetahui dan memahami cara pemeliharaan pada peralatan listrik, terutama pada PemutusTenaga Listrik (Circuit Breaker).
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam Laporan Kerja Praktek ini, penulis membatasi masalah pada pemutus tenaga tipe gas SF6 yang berada pada bay trafo 3 60 MVA GI Ungaran dan pemeliharaannya secara umum dan tidak membahas mengenai sistem proteksi.
II. DASAR TEORI
2.1 Pemutus Tenaga (PMT)
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.
Gambar 1 Bagian-bagian PMT Keterangan gambar 1:
1. Mekanisme penggerak (operating mechanism).
2. Pemutus (interrupter).
3. Isolator penyangga dari porselen rongga (hollow support insulator porcelen).
4. Batang penggerak.
5. Penyambung diantara no.4 dan no. 12 (linkages).
6. Terminal-terminal. 7. Saringan (filters).
8. Silinder bergerak (movable cylinder). 9. Torak tetap (fixed piston)
10. Kotak tetap (fixed contact)
2.2 Jenis Isolasi Pemutus Tenaga
1. PMT dengan media pemutus gas SF6 Media gas yang digunakan pada tipe PMT ini adalah Gas SF6 (Sulphur Hexafluoride). Sifat-sifat gas SF6 murni ialah tidak berwarna, tidak berbau, tidak beracun dan tidak mudah terbakar. Pada temperatur diatas 150°C gas SF6 mempunyai 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. Sifat lain dari gas SF6 ialah mampu mengembalikan kekuatan dielektrik dengan cepat, tidak terjadi karbon selama terjadi busur, tidak mudah terbakar (thermal conductivit) yang baik, tidak menimbulkan bunyi berisik.
Gambar 2 Prinsip kerja pemadaman PMT SF6 Pada gambar 2 memperlihatkan prinsip kerja PMT SF6 secara umum. Sebelum terjadi gangguan atau dalam
3 kondisi normal, PMT dalam keadaan tertutup, kontak tetap dan kontak bergerak masih terhubung (a). Saat terjadi gangguan, kontak bergerak ditarik oleh mekanik penggerak namun gas SF6 belum dilepaskan (b). Ketika kontak bergerak dan kontak tetap benar-benar terpisah, akan muncul busur api akibat arus yang besar, kemudian gas SF6 dilepaskan untuk memadamkan busur api tersebut (c). Beberapa saat kemudian busur api padam (d).
2. PMT dengan media pemutus minyak Menggunakan minyak isolasi sebagai media pemadam busur api yang timbul pada saat PMT bekerja membuka atau menutup. 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. Gambar 3 memperlihatkan busur api yang timbul akibat pemutusan kontak-kontak pada PMT, busur api tersebut akan dipadamkan oleh media isolasi minyak yang menyelubunginya
Gambar 3 Cara Kerja PMT Minyak
Jenis PMT dengan minyak ini dibedakan menjadi :
o PMT menggunakan banyak minyak (bulk oil)
o 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
400A sampai 1250A dengan arus pemutusan simetris 12 kA sampai 50 kA 3. PMT dengan media pemutus udara
tekan (air blast circuit breaker)
PMT ini menggunakan udara sebagai pemutus busur api dengan menghembuskan udara ke ruang pemutus. PMT ini disebut PMT Udara Hembus (Air Blast Circuit Breaker). Pada PMT udara hembus juga disebut compressed air circuit breaker, udara tekanan tinggi dihembuskan ke busur api melalui nozzle. Setelah pemadaman busur api dengan udara tekanan tinggi, udara ini juga berfungsi mencegah restriking voltage (tegangan pukul). Kontak PMT ditempatkan di dalam isolator dan juga katup hembusan udara. 4. PMT dengan media pemutus hampa
udara (vacuum)
Kontak-kontak pemutus dari PMT ini terdiri dari kontak tetap dan kontak bergerak yang ditempatkan dalam ruang hampa udara. Ruang hampa udara ini mempunyai kekuatan dielektrik (dielektrik strength) yang tinggi dan sebagai media pemadam busur api yang baik. PMT jenis vacuum kebanyakan digunakan untuk tegangan menengah dan hingga saat ini masih dalam pengembangan sampai tegangan 36 kV.
III. PEMELIHARAAN PEMUTUS
TENAGA (PMT) GARDU INDUK KRAPYAK
3.1 Data Peralatan PMT
4 Merk : SIEMENS GERMANY Type : 3AP1FG Macam : 6CB Standar : IEC Nomor Seri : 35105685 Breaking cap/current : 50 KA Arus Nominal : 3150 A Tegangan Kerja : 170 kV Jenis Media Gas/Oil : SF6 Tekanan Udara Gas : 6,8 Bar Berat Gas SF6 : 7 Kg Tahun Buatan : 2008
Pasangan : Luar
3.2 Pemeliharaan Pemutus Tenaga (PMT)
a. In Service / Visual Inspection
In Service Inspection adalah inspeksi / pemeriksaan terhadap peralatan yang dilaksanakan dalam keadaan peralatan beroperasi/bertegangan (on-line), dengan Menggunakan 5 panca indera (five senses) dan metering secara sederhana, dengan pelaksanaan periode tertentu (Harian, Mingguan, Bulanan, Tahunan).
Tabel 1 Data hasil pemeliharaan PMT No Peralatan yang diperiksa Kondisi Awal Kondisi Akhir Simpulan 1 Pentanahan (grounding) Kawat pentanahan
Baik Baik Normal Terminal
pentanahan
Baik Baik Normal 2 Lemari/Box Kontrol
Baut-baut wiring kontrol & proteksi
Kencang Kencang Normal
Kebersihan Bersih Bersih Normal Heater Normal Normal Normal Sumber
tegangan AC/DC
Normal Normal Normal
Lubang binatang Tidak ada Tidak ada Normal 3 Bodi & Isolator
Kebersihan Kotor Bersih Normal Bagian bodi yang lecet Tidak ada Tidak ada Normal /berkarat Bagian bushing yang retak Tidak ada Tidak ada Normal Mekanik penggerak
Kotor Bersih Normal
4 Mekanik penggerak
Mekanik penggerak
Normal Normal Normal Mur baut Kencang Kencang Normal Pelumas
pada roda gigi & pegas transmisi
Baik Baik Normal
Pengungkit /lengan penggerak
Normal Normal Normal
5 Minyak (khusus jenis LOC) Level minyak - - - Kondisi minyak (warna) - - - Kebocoran / rembes - - - 6 Percobaan ON /OFF PMT
Posisi ON Normal Normal Normal Posisi OFF Normal Normal Normal Indikasi
posisi ON /OFF
Normal Normal Normal
Dari tabel 1 di atas dapat dilihat bahwa Pemutus Tenaga tersebut dalam kondisi normal. Hasil pemeliharaan menunjukkan bahwa dengan dilakukannya pemeliharaan, kondisi peralatan menjadi lebih baik.
b. Pengukuran Tahanan Isolasi
Pengukuran tahanan isolasi pemutus tenaga (PMT) ialah proses pengukuran dengan suatu alat ukur Insulation Tester
(megger) untuk memperoleh hasil
(nilai/besaran) tahanan isolasi pemutus tenaga antara bagian yang diberi tegangan (fasa) terhadap badan (case) yang ditanahkan maupun antara terminal masukan (I/P terminal) dengan terminal keluaran (O/P terminal) pada fasa yang sama. Pada dasarnya pengukuran tahan isolasi PMT adalah untuk mengetahui
5 besar/nilai kebocoran arus (leakage current) yang terjadi antara bagian yang bertegangan I/P terminal dan O/P terminal terhadap tanah.
Tabel 2 Data hasil pengukuran tahanan isolasi PMT Titik Ukur Standa r Fasa R (MΩ) Fasa S (MΩ) Fasa T (MΩ) Atas– Bawah PMT OFF Standar VDE Catalou ge 228/4 = 1kV/1 MΩ 40.000 60.000 50.000 Atas– Tanah PMT OFF 30.000 15.000 50.000 Bawah – Tanah PMT OFF 200.000 200.000 50.000 Fasa-Tanah PMT ON 30.000 14.000 10.000
Dari tabel 2 di atas, dapat dilihat bahwa tahanan isolasi rata-rata tidak mencapai standard, yaitu 1 MΩ. Perlu dilakukan pembersihan isolator dan uji ulang.
c. Pengukuran Tahanan Kontak
Rangkaian tenaga listrik sebagian besar terdiri dari banyak titik sambungan. Sambungan adalah dua atau lebih permukaan dari beberapa jenis konduktor bertemu secara fisik sehingga arus/energi listrik dapat disalurkan tanpa hambatan yang berarti. Pertemuan dari beberapa konduktor menyebabkan suatu hambatan/resistan terhadap arus yang melaluinya sehingga akan terjadi panas dan menjadikan kerugian teknis. Rugi ini sangat signifikan jika nilai tahanan kontaknya tinggi.
Sambungan antara konduktor dengan PMT atau peralatan lain merupakan tahanan kontak yang syarat tahanannya memenuhi kaidah Hukum Ohm sebagai berikut:
E = I . R (1)
Jika didapat kondisi tahanan kontak sebesar 1 Ohm dan arus yang mengalir adalah 100 Ampere maka ruginya adalah
W = . R (2)
W = 10.000 watts
Prinsip dasarnya adalah sama dengan alat ukur tahanan murni (Rdc), tetapi pada tahanan kontak arus yang dialirkan lebih besar I=100 Ampere.
Kondisi ini sangat signifikan jika jumlah sambungan konduktor pada salah satu jalur terdapat banyak sambungan sehingga kerugian teknis juga menjadi besar, tetapi masalah ini dapat dikendalikan dengan cara menurunkan tahanan kontak dengan membuat dan memelihara nilai tahanan kontak sekecil mungkin. Jadi pemeliharaan tahanan kontak sangat diperlukan sehingga nilainya memenuhi syarat nilai tahanan kontak.
Tabel 3 Data hasil pengukuran tahanan kontak PMT Titik Ukur Atas-Bawah (PMT posisi ON) Fasa R (μΩ) Fasa S (μΩ) Fasa T (μΩ) 27,5 29 24,8 Dari tabel 3 di atas menunjukkan bahwa Pemutus Tenaga (Circuit Breaker ) layak digunakan karena masih dalam batas yang diijinkan sesuai ketentuan P3B O&M PMT/001.01, yakni R<100 μΩ.
d. Pengukuran Tahanan Pentanahan
Peralatan ataupun titik netral system tenaga listrik yang dihubungkan ke tanah dengan suatu pentanahan yang ada di gardu induk dimana system pentanahan tersebut dibuat dalam tanah dengan struktur bentuk mesh, Nilai tahanan Pentanahan di Gardu Induk bervariasi besarnya nilai tahanan tanah dapat ditentukan oleh kondisi tanah itu sendiri. Semakin kecil nilai pentanahannya maka akan semakin baik. Cara kerja alat ukur pentanahan menggunakan prinsip alat ukur Galvanometer (Prinsip Kesetimbangan)
6 Tabel 4 Data hasil pengukuran tahanan pentanahan PMT
Titik Ukur Standard Hasil Ukur
Terminal Pentanahan ≤ 1 Ohm Fasa R Fasa S Fasa T 0,35 Ohm 0,35 Ohm 0,35 Ohm Dari data tabel 4 di atas menunjukkan bahwa Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) layak digunakan karena masih dalam batas yang diijinkan menurut standar pengujian Standart IEEE std 80 : 2000 (guide for safety in ac substation – grounding), yakni besarnya nilai tahanan pentanahan untuk switchgear adalah ≤ 1 ohm.
e. Pengukuran Keserempakan PMT
Tujuan dari pengujian keserempakan PMT adalah untuk mengetahui waktu kerja PMT secara individu serta mengetahui keserempakan PMT pada saat menutup atau membuka. Berdasarkan cara kerja penggerak, maka PMT dapat dibedakan atas jenis three pole (penggerak PMT tiga fasa) dan single pole (penggerak PMT satu fasa). Untuk T/L Bay biasanya PMT menggunakan jenis single pole dengan maksud PMT tersebut dapat trip satu fasa apabila terjadi gangguan satu fasa ke tanah dan dapat reclose satu fasa yang disebut SPAR (Single Pole Auto Reclose). Namun apabila gangguan pada penghantar fasa-fasa maupun tiga fasa maka PMT tersebut harus trip 3 fasa secara serempak. Apabila PMT tidak trip secara serempak akan menyebabkan gangguan, untuk itu biasanya terakhir ada system proteksi namanya pole discrepancy relay yang memberikan perintah trip kepada ketiga PMT.
Hal yang sama juga untuk proses menutup PMT maka yang tipe single pole ataupun three pole harus menutup secara serempak pada fasa R, S, T, kalau tidak maka dapat menjadi suatu gangguan di dalam system tenaga listrik dan menyebabkan system proteksi bekerja.
Pada waktu PMT trip akibat suatu gangguan pada system tenaga listrik
diharapkan PMT bekerja dengan cepat sehingga clearing time yang diharapkan sesuai standar SPLN No 52-1 1983 untuk system 70kV= 150 mili detik dan SPLN No 52-1 1984 untuk system 150 kV= 120 mili detik dan final draft Grid Code 2001 untuk system 500 kV= 90 mili detik.
Tabel 5 Data pengukuran keserempakan PMT
Pengukuran Standar Fasa
R Fasa S Fasa T Close (mili detik) ≤120 mili detik 63,5 63 63,5 Open (mili detik) 29 29 29,5 Dari tabel 5 di atas menunjukkan bahwa Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) layak digunakan karena masih dalam batas yang diijinkan menurut standar SPLN No 52-1 1984.
V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan
1. Fungsi utama PMT 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 peralatan lain.
2. Pemeliharaan pada Pemutus Tenaga meliputi pengukuran tahanan isolasi, pengukuran tahanan kontak, pengukuran tahanan pentanahan, uji keserempakan dan pengamatan terhadap komponen PMT.
3. Fungsi Gas SF6 pada PMT ini digunakan sebagai media pemadam busur api dan sebagai penggerak.
4. Selama pemeliharaan PMT harus berada dalam kondisi tidak bekerja (OFF) dan penggerak spring harus dalam kondisi kendor (discharge).
5. PMT pada bay trafo 3 60 MVA GI Ungaran ini merupakan jenis three pole yaitu antar fasanya terkopel semua, maka apabila terjadi gangguan akan membuka secara bersamaan fasanya.
7
5.2 Saran
1. Pemutus Tenaga (Circuit Breaker) yang menggunakan media gas SF6 harus selalu dilakukan monitoring tekanan gas SF6 untuk keandalan dalam bekerja. 2. Mekanik Pemutus Tenaga (Circuit
Breaker) harus selalu dibersihkan agar tidak terjadi korosi akibat kelembapan udara.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Buku Petunjuk Batasan Operasi dan Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik Pemutus Tenaga (PMT), No. Dokumen : 7-22/HARLUR-PST/2009, PT. PLN (Persero), 2010.
[2] Tobing, Bonggas L. “Peralatan Tegangan Tinggi”, Jakarta : Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, 2003. [3] Arismunandar.A dan Kuwahara.S.1991.
Teknik Tenaga listrik. Jakarta: PT Pradnya Paramita.
[4] Arismunandar, Artono. 1984. Teknik Tegangan Tinggi. Jakarta: Pradnya Paramita.
[5] Sulasno, Ir, “ Teknik dan Sistem Distribusi Tenaga Lisrik”.Jilid I. Badan Penerbit Universitas Diponegoro. Semarang. 2001. BIODATA PENULIS Taufik Ardian Ramadhana, NIM 21060110130072, Lahir di Ambarawa 2 April 1992. Mengenyam pendidikan TK Virgo Maria Ambarawa, SD Pangudi Luhur Ambarawa, SMP N 2 Ambarawa, SMAN 1 Ambarawa. Pada saat ini sedang melanjutkan studinya di Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro, Konsentrasi Ketenagaan (Power).
Semarang, Desember 2013 Mengetahui,
Dosen Pembimbing
Ir. Bambang Winardi NIP. 196106161993031002
