POWER HOUSE DAN
SWITCHYARD
PADA BANGUNAN PLTA
AGUNG TRI VITARIANTO 112012054DIKKY HASAN M 112012059 RANGGA OKZADIKA F P 112012060
DELFAN T SITOHANG 112012063 FADHLILAH RAHMAN 112012070
PENDAHULUAN
Pada pusat pembangkit, sumber daya energi primer seperti bahan bakar fosil (minyak, gas alam, dan buatan), hidro, panas bumi, dan nuklir diubah menjadi energi listrik. Generator sinkron mengubah energi mekanis yang dihasilkan pada poros turbin menjadi energi listrik tiga fasa.
Melalui transformator penaik tegangan (step-up transformator) energi listrik ini kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat-pusat beban. Peningkatan tegangan dimaksudkan untuk mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi. Dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus rendah dan berarti mengurangi rugi panas (heat loss) I² R yang menyertainya. Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut kembali diturunkan menjadi tegangan menengah, melalui transformator penurun tegangan (step-down transformator).
Di pusat-pusat beban yang terhubung dengan saluran distribusi, energi listrik ini diubah lagi menjadi bentuk-bentuk energi terpakai lainnya seperti energi mekanis (motor), penerangan, pemanas, pendingin, dan sebagainya.
PROSES TERJADINYA SEBUAH SISTEM
LISTRIK
GAMBAR SALURAN TRANSMISI DARI
PEMBANGKIT SAMPAI KE CUSTOMER
POWER HOUSE
• Power house : bangunan dimana semua mesin dan
peralatan pembangkit tenaga listrik berada di
dalamnya.
• Tenaga air (tenaga potensial) diubah menjadi tenaga
gerak (tenaga kinetic) melalui turbin, dan tenaga gerak
ini diubah menjadi tenaga listrik melalui generator.
• Komponen-komponen utama turbine, generator, beserta
panel-panel listrik dan system kontrol.
• Setelah memutar turbin, atau setelah air diambil
tenaganya
• Power house didesain untuk melindungi mesin
pembangkit dan peralatan lainnya dari perubahan
cuaca.
• Dalam pembangunan power house harus diperhatikan
kekuatan fondasi, terutama fondasi turbin yang akan
menahan gaya potensial dan kinetik dari air yang
mengalir melalui pipa pesat dan turbin.
• Standar minimal bangunan power house
harus dilengkapi dengan ruang mesin, ruang operator,
No
. Uraian Spesifikasi
1. Fondasi Batu kali 1 : 2 2. Fondasi turbin Beton bertulang
3. Dinding Pasangan bata merah 1 : 4 4. Rangka Besi
5. Kusen Kayu 6. Lantai Keramik 7. Atap Genting 8. Pintu Kayu profil
9. Jendela Kayu profil dan kaca
DIMENSI POWER HOUSE
• Dimensi power house harus memperhitungkan
persyaratan-persyaratan teknis, serta keselamatan kerja
dan lingkungan yang ada.
• Rumah pembangkit sangat penting sekali karena semua
kegiatan pembangkit terpusat disini. Sebagai contoh,
rumah pembangkit PLTA ketenger memiliki 4 lantai (dua
lantai diatas tanah dan dua lantai dibawah tanah).
POSISI POWER HOUSE PADA PLTA
TERJUN TINGGI
• 1. PLTA dengan rumah sentral bawah tanah
• 2. PLTA dengan rumah sentral bawah bendungan
SWITCH YARD (SWITCHGEAR)
Adalah bagian dari gardu induk yang dijadikan sebagai tempat peletakan komponen utama gardu induk.
Pemahaman tentang switch yard, pada umumnya adalah :
Jika komponen utama gardu induk terpasang di area terbuka yang luas, maka disebut switch yard.
Jika komponen utama gardu induk terpasang di area terbatas (sempit) dan di dalam gedung, maka disebut switchgear.
Sebenarnya yang dimaksud switchgear, adalah peralatan yang ada di switch yard.
Jadi yang dimaksud switch yard, adalah nama yang diperuntukkan bagi gardu konvensional.
Sedangkan switchgear, adalah nama yang diperuntukkan bagi gas insulated substation (gis).
SISTEM KELISTRIKAN PADA GENERATOR
PADA UMUMNYA PADA PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK MENGGUNAKAN GENERATOR SINKRON TIGA FASA.
TEGANGAN KELUARAN (OUTPUT VOLTAGE) YANG DIHASILKAN GENERATOR, SAMPAI SAAT INI MAKSIMUM 23 KV.
KARENA AKAN DISALURKAN PADA JARAK YANG JAUH, MAKA TEGANGANNYA DINAIKKAN (70 KV, 150 KV, DAN SETERUSNYA) DENGAN MENGGUNAKAN TRANSFORMATOR PENAIK TEGANGAN (STEP UP TRANSFORMER).
SELANJUTNYA DISALURKAN MELALUI PEMUTUS TENAGA (PMT) KE REL ATAU BUSBAR (LIHAT GAMBAR DIBAWAH)
Gambar : Hubungan kumparan generator dan kumparan transformator penaik tegangan.
SALURAN KABEL ANTARA GENERATOR DAN
REL
DIHUBUNGKAN DENGAN MENGGUNAKAN KABEL YANG TERLETAK PADA SALURAN KHUSUS DALAM TANAH. APABILA DITEMPATKAN DI ATAS TANAH, MAKA HARUS DILETAKKAN PADA RAK PENYANGGA KABEL YANG MELINDUNGI KABEL SECARA MEKANIS.
PADA BAGIAN INI UMUMNYA TERDAPAT TRAFO ARUS (CT) DAN TRAFO TEGANGAN (PT), YANG BERFUNGSI SEBAGAI ALAT PENGUKUR DAN PROTEKSI.
SESUDAH MELALUI TRAFO ARUS DAN TRAFO TEGANGAN, KABEL DIHUBUNGKAN KE SAKELAR TENAGA (PMT) DAN SAKELAR PEMISAH (PMS), SEBELUM DIHUBUNGKAN KE REL.
Gambar : Hubungan antara Generator dan Rel
PERALATAN PEMUTUS DAN PEMISAH
PEMUTUS TENAGA (PMT) :
PEMUTUS TENAGA ATAU CIRCUIT BREAKER (CB) ADALAH SAKELAR YANG MAMPU MEMUTUS ARUS GANGGUAN (HUBUNG SINGKAT).
PEMUTUS BEBAN (PMB) :
PEMUTUS BEBAN ATAU LOAD BREAKER SWITCH (LBS) ADALAH SAKELAR YANG MAMPU MEMUTUS ARUS SEBESAR ARUS BEBAN.
PEMISAH (PMS) :
PEMISAH ATAU INSULATING/DISCONNECTING SWITCH (DS) ADALAH SAKELAR YANG HANYA DAPAT DIOPERASIKAN TANPA ARUS (TANPA BEBAN).
PERKEMBANGAN KONSTRUKSI PEMUTUS TENAGA : PEMUTUS TENAGA UDARA
PEMUTUS TENAGA MINYAK BANYAK. PEMUTUS TENAGA MINYAK SEDIKIT. PEMUTUS TENAGA GAS SF6.
PEMUTUS TENAGA VAKUM.
PEMUTUS TENAGA MEDAN MAGNET. PEMUTUS TENAGA UDARA TEKAN
TRANSFORMATOR.
TRANSFORMATOR PENAIK TEGANGAN GENERATOR :
TRAFO INI DIGUNAKAN KARENA TEGANGAN KELUARAN (OUTPUT VOLTAGE) YANG DIHASILKAN GENERATOR SAMPAI SAAT INI BARU MENCAPAI 23 KV.
TRANSFORMATOR PENAIK TEGANGAN GENERATOR UMUMNYA DIANGGAP MERUPAKAN SATU KESATUAN DENGAN GENERATOR, TERUTAMA DARI SEGI PROTEKSI.
TRANSFORMATOR UNIT PEMBANGKIT :
DIGUNAKAN PADA UNIT PEMBANGKIT YANG BESAR(DI ATAS 10 MW).
TRANSFORMATOR INI MENGAMBIL DAYA LANGSUNG DARI GENERATOR UNTUK MEMASOK ALAT-ALAT BANTU UNIT PEMBANGKIT YANG BERSANGKUTAN, MISAL : MOTOR-MOTOR PENDINGIN, MOTOR POMPA MINYAK PELUMAS, DAN LAIN-LAIN.
TRANSFORMATOR PEMAKAIAN SENDIRI :
MENDAPAT PASOKAN DAYA DARI REL PEMBANGKIT LISTRIK, KEMUDIAN MEMASOK DAYA KE REL PEMAKAIAN SENDIRI.
REL PEMAKAIAN SENDIRI DIGUNAKAN UNTUK MEMASOK INSTALASI PENERANGAN, BATERAI SKI, MESIN-MESIN BENGKEL, MESIN PENGANGKAT DAN ALAT-ALAT BANTU UNIT PEMBANGKIT PADA PERIODE START.
TRANSFORMATOR DAYA
Berfungsi mentranformasikan daya listrik, dengan merubah besaran tegangannya,
sedangkan frequensinya tetap. Tranformator daya juga berfungsi untuk pengaturan tegangan.
Transformator daya dilengkapi dengan trafo pentanahan yang berfungsi untuk mendapatkan titik neutral dari trafo daya. Peralatan ini disebut Neutral Current Transformer (NCT).
Perlengkapan lainnya adalah pentanahan trafo, yang disebut Neutral Grounding Resistance (NGR).
Gambar Transformator Daya Pada GI
NEUTRAL GROUNDING RESISTANCE (NGR)
Diperlukan proteksi yang praktis dan biasanya tidak terlalu mahal, karena karakteristik relay dipengaruhi oleh sistem pentanahan neutral.
Gambar Neutral Grounding Resistance (NGR)
Gambar Neutral Grounding Resistance (Liquid)
N G R
LIQUID
Komponen yang dipasang antara titik neutral trafo dengan
pentanahan.
Berfungsi untuk memperkecil arus gangguan yang terjadi.
CIRCUIT BREAKER (CB)
Adalah peralatan pemutus, yang berfungsi untuk memutus rangkaian listrik dalam keadaan berbeban (berarus). CB dapat dioperasikan pada saat jaringan dalam kondisi normal maupun pada saat terjadi gangguan.
Karena pada saat bekerja, CB mengeluarkan (menyebabkan timbulnya) busur api, maka pada CB dilengkapi dengan pemadam busur api.
Pemadam busur api berupa : Minyak (OCB).
Udara (ACB). Gas (GCB). Gambar Circuit Breaker
DISCONNECTING SWITCH (DS)
Adalah peralatan pemisah, yang berfungsi untuk memisahkan rangkaian listrik dalam keadaan tidak berbeban.
Dalam GI, DS terpasang di : Transformator Bay (TR
Bay).
Transmission Line Bay (TL Bay).
Busbar.
Bus Couple.
Karena DS hanya dapat dioperasikan pada kondisi jaringan tidak berbeban, maka yang harus dioperasikan terlebih
dahulu adalah CB. Setelah rangkaian diputus oleh CB, baru
DS dioperasikan. Gambar Disconnecting
LIGHTNING ARRESTER (LA)
Berfungsi untuk melindungi (pengaman) peralatan listrik di
gardu induk dari tegangan lebih akibat terjadinya sambaran petir (lightning surge) pada kawat transmisi, maupun disebabkan oleh surya hubung (switching
surge).
Dalam keadaan normal (tidak terjadi gangguan), LA bersifat isolatif atau tidak bisa
menyalurkan arus listrik.
Dalam keadaan terjadi gangguan yang menyebabkan LA bekerja, maka LA bersifat konduktif atau menyalurkan arus listrik ke bumi.
Gambar Lightning Arrester (LA)
CURRENT TRANSFORMER (CT)
Berfungsi merubah besaran arus dari arus yang besar ke arus yang kecil atau memperkecil besaran arus listrik pada sistem tenaga listrik, menjadi arus untuk sistem
pengukuran dan proteksi.
Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, yaitu memisahkan instalasi pengukuran dan proteksi tegangan tinggi.
Gambar Current Transformer (CT)
POTENTIAL TRANSFORMER (PT)
Berfungsi untuk merubah besaran tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau memperkecil besaran tegangan listrik pada sistem tenaga listrik, menjadi besaran tegangan untuk
pengukuran dan proteksi.
Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, dengan memisahkan instalasi pengukuran dan proteksi tegangan tinggi.
Gambar Potential Transformer (PT)
TRANSFORMATOR PEMAKAIAN SENDIRI (TPS)
Berfungsi sebagai sumber tegangan AC 3 phasa 220/ 380 Volt.
Digunakan untuk kebutuhan intern gardu induk, antara lain untuk : Penerangan di swtich yard, gedung kontrol, halaman GI dan
sekeliling GI
Alat pendingin (AC). Rectifier.
Pompa air dan motor-motor listrik.
INSTALASI PEMAKAIAN SENDIRI
ENERGI LISTRIK UNTUK PEMAKAIAN SENDIRI, DIGUNAKAN UNTUK : LAMPU PENERANGAN.
AIR CONDITIONING (PENYEJUK UDARA).
MENJALANKAN ALAT-ALAT BANTU UNIT PEMBANGKIT , ANTARA LAIN : POMPA AIR PENDINGIN, POMPA MINYAK PELUMAS, POMPA TRANSFER BAHAN BAKAR MINYAK, MESIN PENGANGKAT, DAN LAIN-LAIN.
ALAT-ALAT DAN MESIN PERBENGKELAN YANG MERUPAKAN UNSUR PENDUKUNG PEMELIHARAAN DAN PERBAIKAN PUSAT LISTRIK.
Gambar : Instalasi Pemakaian Sendiri Pembangkit Tenaga Listrik.
REL (BUSBAR)
Berfungsi sebagai titik pertemuan/ hubungan (connecting) antara transformator daya, SUTT, SKTT serta komponen listrik lainnya yang ada pada switch yard.
Komponen rel (busbar) antara lain :
Konduktor (AAAC, HAL, THAL, BC, HDCC).
Insulator String & Fitting (Insulator,Tension Clamp, Suspension Clamp, Socket Eye, Anchor Sackle, Spacer).
REL (BUSBAR)
REL TUNGGAL :
KONSTRUKSINYA PALING SEDERHANA DAN PALING MURAH. FLEKSIBILITAS DAN KEANDALAN RENDAH.
JIKA TERJADI KERUSAKAN PADA REL, UNTUK PERBAIKANNYA HARUS DIPADAMKAN PADA SELURUHNYA.
SEBAIKNYA REL TUNGGAL DIGUNAKAN PADA PEMBANGKIT LISTRIK YANG TIDAK MEMILIKI PERAN PENTING PADA SUATU SISTEM.
REL TUNGGAL DAPAT DINAIKKAN KEANDALANNYA DENGAN MEMASANG PMS SEKSI.
Gambar : Pembangkit Tenaga Listrik Rel Tunggal dengan PMS seksi.
GEDUNG KONTROL (CONTROL BUILDING)
Berfungsi sebagai pusat aktifitas pengoperasian gardu induk.
Gambar Gedung Kontrol GIS
Pada gedung kontrol inilah operator bekerja mengontrol
dan mengoperasikan komponen- komponen yang ada di gardu induk.
PANEL KONTROL (CONTROL PANEL)
Berfungsi untuk mengetahui (mengontrol) kondisi gardu induk dan merupakan pusat pengendali lokal gardu
induk.
Didalamnya berisi sakelar, indikator-indikator, meter-meter, tombol-tombol komando operasional PMT, PMS dan alat ukur besaran listrik, serta announciator. Berada satu ruangan dengan tempat operator bekerja.
Terdiri dari :
Transmission line control panel (TL control panel).
Transformator control panel (TL control panel).
Fault recorder control panel.
KWh meter dan fault recorder panel.
LRT control panel.
Bus couple control panel. AC/DC control panel.
Syncronizing control panel. Automatic FD switching panel. D/L control panel.
PANEL PROTEKSI (PROTECTION PANEL/ RELAY PANEL)
Tempat almari relay-relay pengaman yang dikelompokkan dalam bay, sehingga mudah dalam pengontrolan dan
operasionalnnya.
Berfungsi untuk memproteksi (melindungi sistem jaringan gardu induk) pada saat terjadi gangguan maupun karena kesalahan operasi.
Didalamnya berisi peralatan-peralatan elektro dan elektronik, dan lain-lain yang bersifat presisi.
Gambar Panel Proteksi
Untuk mempertahankan kondisi ideal dan presisi panel proteksi, maka diperlukan alat pendingin dengan suhu tertentu dan harus kontinyu.
Setiap relay yang terpasang dan panel proteksi, diberi nama relay sesuai fungsinya.
Relay panel tediri dari :
Transmission line relay panel (relay panel TL). Transformator relay panel (relay panel TR). Busbar protection relay panel.
SUMBER LISTRIK ARUS SERAH
ADALAH BERUPA BATERAI AKI, YANG BERFUNGSI UNTUK ;
MENJALANKAN MOTOR PENGISI (PENEGANG) PEGAS PMT. MEN-TRIP PMT APABILA TERJADI GANGGUAN.
MELAYANI ALAT-ALAT TELEKOMUNIKASI.
MEMASOK INSTALASI PENERANGAN DARURAT.
DUA JENIS BATERAI AKI YANG DIGUNAKAN PADA PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK : BATERAI ASAM DENGAN KUTUB TIMAH HITAM.
BATERAI BASA YANG MENGGUNAKAN NIKEL CADMIUM SEBAGAI KUTUB.
CUBICLE 20 KV (HV CELL 20 KV)
Adalah sistem switchgear untuk tegangan menengah (20KV) yang berasal dari output trafo daya, yang selanjutnya diteruskan ke
konsumen melalui penyulang (feeder) yang tersambung (terhubung) dengan cubicle tersebut.
Dari penyulang (feeder) inilah listrik disalurkan (didistribusikan) ke pusat-pusat beban.
Komponen dan rangkaian cubicle, antara lain :
Panel penghubung (couple).
Incoming cubicle.
Circuit breaker (CB) dan Current Transformer (CT).
Komponen Proteksi dan pengukuran.
Bus sections.
Feeder atau penyulang. Gambar Cubicle 20 KV (HV Cell 20
SISTEM PROTEKSI
Sistem proteksi adalah suatu sistem pengaman terhadap peralatan listrik, yang diakibatkan adanya gangguan teknis, gangguan alam, kesalahan operasi dan penyebab yang lainnya.
Beberapa peralatan listrik pada gardu induk yang perlu diamankan adalah :
Transformator Daya. Rel (busbar).
Penghantar :
Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT). Saluran Kabel Tegangan Tinggi (SKTT).
Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET). Penyulang 20 KV.
PROTEKSI TRANSFORMATOR DAYA
Relay Arus Lebih :
Berfungsi mengamankan trafo dari gangguan hubung singkat (short circuit) antara phasa di dalam maupun di luar daerah pengamanan trafo.
Gambar Proteksi Relay Arus lebih
Gambar Bagan (rangkaian Proteksi Relay Arus Lebih + Tripping coil OCR PMT CT beban
LANJUTAN
Relay Differensial :
Berfungsi mengamankan trafo dari gangguan hubung singkat (short circuit) yang terjadi di dalam daerah pengaman trafo.
Relay Gangguan Tanah Terbatas : Berfungsi untuk mengamankan Transformator Daya terhadap tanah di dalam daerah pengaman trafo, khususnya
gangguan di dekat titik netral yang tidak dapat dirasakan oleh Relay Differensial.
Relay Arus Lebih Berubah :
Berfungsi untuk mengamankan Transformator Daya dari gangguan antara
phasa dan tiga phasa dan bekerja pada arah tertentu.
Relay Gangguan Tanah :
Berfungsi mengamankan Transformator Daya dari gangguan hubung tanah, di dalam dan di luar daerah pengaman trafo.
LANJUTAN
Relay Tekanan Lebih :
Berfungsi mengamankan Transformator Daya dari tekanan lebih.
Bagi Trafo tanpa konservator, dipasang relay tekanan mendadak dipasang pada tangki dan bekerja dengan pertolongan.
Gambar Pengaman Internal Trafo “Tekanan
Lebih
KOMPONEN LISTRIK PENUNJANG
Konduktor tembaga atau plat tembaga untuk grounding peralatan. Cable Schoon BC untuk grounding peralatan.
Ground Rod untuk instalasi pembumian peralatan. GSW atau ground wire (kawat pentanahan).
Klem-klem untuk GSW, terdiri dari : Tension Clamp, Jumper Clamp, PG Clamp
Kabel kontrol, yang terdiri dari jenis kabel : NYY, CVVS, NYM, NYMT, NYCY, dan lain-lain. Kabel-kabel ini terdiri dari berbagai ukuran.
Kabel Power 20 KV (XLPE atau jenis lainnya). Termination kit dan sepatu kabel.
Komponen pengatur beban. Komponen SCADA.
Instalasi penerangan dalam gedung maupun pada halaman (sekitar gedung kontrol) dan pada switch yard.
SISTEM KELISTRIKAN LAINNYA
PEMBUMIAN BAGIAN-BAGIAN INSTALASI. SISTEM EKSITASI.
SISTEM PENGUKURAN, DENGAN BESARAN YANG DIUKUR ANTARA LAIN : TEGANGAN ARUS, DAYA AKTIF, DAYA REAKTIF, ENERGI LISTRIK, SUDUT FASA Q DAN FREQUENSI. SISTEM PROTEKSI, YANG TERDIRI DARI :
RELAI UNTUK GENERATOR (RELAI ARUS LEBIH, RELAI DIFERENSIAL, RELAI-RELAI GANGGUAN HUBUNG TANAH, RELAI-RELAI ROTO HUBUNG TANAH, RELAI-RELAI PENGUATAN HILANG, RELAI TEGANGAN LEBIH, RELAI ARUS URUTAN NEGATIF, RELAI SUHU, RELAI FLUKS BERLEBIH).
RELAI UNTUK MESIN PENGGERAK GENERATOR.
TRANSFORMATOR (RELAI ARUS LEBIH DI SISI PRIMER DAN SISI SEKUNDER, RELAI HUBUNG TANAH, RELAI DIFERENSIAL, RELAI HUBUNG TANAH TERBATAS, RELAI-RELAI BUCHOLZ, RELAI-RELAI SUHU, RELAI-RELAI TEKANAN MENDADAK, RELAI-RELAI TANGKI TANAH, RELAI ARUS URUTAN NEGATIF).
MOTOR-MOTOR LISTRIK.
PROTEKSI MOTOR LISTRIK, TERDIRI DARI :
RELAI ARUS LEBIH DAN SEKRING LEBUR.
RELAI STALL.
RELAI TEGANGAN RENDAH/HILANG.
RELAI ARUS URUTAN NEGATIF.
SALURAN KELUAR.
PENGATURAN TEGANGAN.
PENGATURAN FREQUENSI.
PERLINDUNGAN TERHADAP PETIR.
PROTEKSI REL (BUSBAR).