Makalah Seminar Kerja Praktek
CIRCUIT BREAKER TEGANGAN 6000 V PADA PT GEO DIPA ENERGY UNIT DIENGOleh : Jefri Piradipta Suharno – L2F 607 031
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
e-mail : piradipta@gmail.com
Abstrak
Sistem proteksi memegang peranan penting dalam kelangsungan dan keamanan produksi energy listrik di PT. GEO DIPA ENERGY UNIT DIENG. Contohnya Proteksi pada generator, motor – motor pompa dan pembantu serta proteksi pada transformator. System poteksi berfungsi untuk melindungi system tenaga listrik, operator disekelilingnya, dan peralatan itu sendiri dari bermacam – macam gangguan yang mungkin terjadi.
Untuk menjaga kehandalan system diperlukan system proteksi. Switchgear merupakan suatu system proteksi untuk menjaga kelangsungan pasokan listrik pada PLTP. Switchgear merupakan circuit breaker yang digunakan untuk menghubungkan dan melepas beban listrik. Beberapa jenis circuit breaker dikembangkan untuk meminimalis dampak gangguan. Satu diantaranya adalah vaccum circuit breaker. Vaccum circuit breaker adalah circuit breaker yang memanfaatkan ruang hampa “Vacuum” untuk mencegah timbulnya busur api dan isolasi
Dalam kerja praktek ini, penulis ingin belajar tentang circuit breaker pada tegangan 6000 V. Dengan laporan ini,para mahasiswa dapat belajar jenis circuit breaker yang bekerja pada switchgear dan mengetahui konstruksi Vaccum Circuit Breaker.
Kata kunci:proteksi, switchgear, circuit breaker
I.
Pendahuluan
1.1.
Latar Belakang
Sistem proteksi mempunyai peranan yang
sangat penting dalam menjaga kelangsungan dan
keamanan produksi energi listrik. Untuk menjaga
kehandalan sistem diperlukan sistem proteksi yang
baik. Switchgear merupakan suatu sistem proteksi
untuk menjaga kelangsungan pasokan listrik pada
PLTP. Switchgear merupakan circuit breaker yang
digunakan untuk menghubungkan dan melepas
beban listrik.
1.2.
Tujuan Pelaksanaan
Adapun tujuan kerja praktek yang dilaksanakan
di PT. GEO DIPA ENERGI UNIT DIENG
adalah :
a.
Mengetahui
prinsip
kerja
dari
sistem
pembangkitan yang terdapat di PT. GEO
DIPA ENERGI UNIT DIENG.
b.
Mengetahui
bagian-bagian
suatu
circuit
breaker beserta fungsinya.
c.
Mengetahui pemeliharaan circuit breaker
yang terdapat di PT. GEO DIPA ENERGI
UNIT DIENG.
1.3
Pembatasan Masalah
Laporan Kerja Praktek ini membahas mengenai
proses produksi listrik PT. GEO DIPA ENERGI
UNIT DIENG, dan circuit breaker yang akan
dijelaskan lebih dalam tentang bagian-bagian pada
circuit breaker beserta fungsinya dan pemeliharaan
circuit breaker pada sistem pembangkitan listrik
pada PT. GEO DIPA ENERGI UNIT DIENG.
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 ujung tanduk. Pemutus daya seperti ini
digunakan untuk rangkaian AC dan DC tegangan
rendah dan arus pemutus sampai ratusan
ampere.
Gambar 1 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 2 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 Vaccum 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 Udara 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
Suatu
alat
yang
digunakan
untuk
memposisikan breaker di cubicle pada posisi reg
out, test, dan reg in.
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
Trafo – trafo ini digunakan untuk meter
switchgear tersebut dan untuk relay proteksi
terhadap system.
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”
Sedangkan jenis–jenis pemeliharaan peralatan
adalah sebagai berikut :
a)
Predictive
Maintenance
(Conditional
Maintenance) adalah pemeliharaan yang
dilakukan dengan cara memprediksi kondisi
suatu peralatan listrik, apakah dan kapan
kemungkinannya peralatan listrik tersebut
menuju kegagalan. Dengan memprediksi
kondisi tersebut dapat diketahui gejala
kerusakan secara dini.
b)
Preventive
Maintenance
(Time
Base
Maintenance) adalah kegiatan pemeliharaan
yang dilaksanakan untuk mencegah terjadinya
kerusakan peralatan secara tiba-tiba dan untuk
mempertahankan unjuk kerja peralatan yang
optimum sesuai umur teknisnya.
c)
Corrective Maintenance adalah pemeliharaan
yang dilakukan dengan berencana pada
waktu-waktu tertentu ketika peralatan listrik
mengalami kelainan atau unjuk kerja rendah
pada saat menjalankan fungsinya dengan
tujuan untuk mengembalikan pada kondisi
semula disertai perbaikan dan penyempurnaan
instalasi.
d)
Breakdown
Maintenance
adalah
pemeliharaan yang dilakukan setelah terjadi
kerusakan mendadak yang waktunya tidak
tertentu dan sifatnya darurat.
Pada pelaksanaan pemeliharaan peralatan
dapat dibagi 2 macam :
•
Pemeliharaan yang berupa monitoring dan
dilakukan oleh petugas operator atau
petugas patroli
•
Pemeliharaan yang berupa pembersihan dan
pengukuran yang dilakukan oleh petugas
pemeliharaan.
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 pemeliharaan
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 :
Memeriksa bagian bawah atau bagian arc
chute yang berhadapan dengan kontak –
kontak breaker
Memeriksa keadaan dan kebersihan kisi –
kisi arc chute dan arching hom yang rusak
dan putus
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
Pada tabel diatas terlihat nilai besarnya
masing-masing tahanan isolasi tiap fasa-ground 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
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 :
Menggunakan ductor ohm meter untuk
mengukur besarnya resistansi hubungan
kontak – kontak
Kontak – kontak circuit breaker yang
diukur, harus dalam posisi terhubung
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 3Hasil Pengukuran tahanan kontak
Status Breaker : Tertutup
Fasa R Fasa S Fasa T
Arus (A) 100 Arus (A) 100 Arus (A) 100
Microohm 41 Microohm 39 Microohm 49
Status Breaker : Tertutup
Fasa R-Ground Fasa S-Ground Fasa T-ground DC (Volt) 5000 DC (Volt ) 5000 DC (Volt ) 5000 R(G Ohm) 54,1 R(G Ohm) 29,8 R(G Ohm) 54,1 Fasa R-Ground Fasa S-Ground Fasa T-Ground Arus (A ) 9.24214x10-8 1.677 x10-7 9.242 x10-8
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 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 3 Prinsip pengukuran tahanan hubungan kontak
