Pengaman Proses manuver di Gardu Induk PT PLN

Pada tugas akhir ini penulis fokus pada jenis gardu induk tegangan tinggi dengan konfigurasi double busbar. Sesuai dengan diagram garis tunggal di atas, gardu induk busbar ganda mempunyai 2 buah busbar/busbar.

Gambar 2-1. Sistem Ketenagalistrikan [4]

Operasi Gardu Induk

Apabila salah satu rel mengalami gangguan maka sambungan PMT akan mati atau terbuka agar gangguan tidak menjalar ke rel lainnya, sehingga daerah gangguan akibat gangguan hanya pada rel yang mengalami gangguan saja. karenanya sistem busbar ganda dikatakan memiliki keandalan yang tinggi.

Manuver Gardu Induk

Tujuan Manuver

Untuk menjaga keselamatan/keamanan personel dan keselamatan/keamanan instalasi/peralatan terhadap gangguan atau keadaan darurat [7].

Peralatan Switching

PMT juga dilengkapi pengunci pada rel PMS dan jalur PMS sehingga jalur PMT hanya dapat ditutup jika rel PMS dan jalur PMS dalam posisi tertutup. Sedangkan PMT kopling telah dipasang lockout dengan relay sync check sehingga PMT kopling tidak dapat ditutup sebelum kondisi sinkronisasi yang terdeteksi oleh sync check relay tidak memenuhi syarat.

Macam – Macam Manuver

Pada gardu induk rel ganda, PMT dibedakan menjadi dua jenis yaitu PMT jalur dan PMT kopling. Manuver perpindahan beban adalah pengoperasian peralatan switching untuk memindahkan beban yang dihubungkan pada satu rel/penyulang ke penyulang lain dengan tujuan untuk menjaga keandalan sistem tenaga listrik.

Sistem Interlock

Prinsip Kerja Sistem Interlock

Pada saat pengoperasian PMS Ground dipasang sistem interlocking di gardu induk yaitu antara PMS Rail, PMS Line dan PMT. PMS Ground hanya dapat dioperasikan dalam posisi tertutup ketika Rel PMS, Jalur PMS, dan PMT dalam keadaan terbuka atau mati, sehingga logika pengoperasian PMS Ground menggunakan gerbang logika NOR dengan 3 input, berikut tabel kebenarannya. Berdasarkan tabel kebenaran operasi Ground PMS, output akan bernilai 1 jika semua input bernilai 0 dan jika ada input yang bernilai 1 maka output akan bernilai 0.

Dari logika tersebut dapat disimpulkan bahwa pada saat rel PMS, jalur PMS dan PMT dalam keadaan terbuka/mati, maka ground PMS dapat dioperasikan secara tertutup/hidup. Sebaliknya jika rel PMS, jalur PMS, dan PMT dalam keadaan tertutup/hidup, maka ground PMS bersifat interlock atau terkunci sehingga tidak dapat dioperasikan dalam posisi tertutup/hidup.

Macam – Macam Sistem Interlock

Pada manuver perpindahan beban Kopel PMT, dapat ditutup hanya setelah kondisi sinkronisasi pada bus 1 dan bus 2 terpenuhi. Rel PMS pada bus tujuan dapat digunakan tertutup pada saat Kopel PMT ditutup. Ketika penutupan otomatis diterapkan, PMT akan mengunci/lock jika kondisi sinkronisasi tidak terpenuhi ketika penutupan otomatis terjadi.

Sistem Proteksi

Perangkat Sistem Proteksi

Perangkat sistem proteksi terdiri dari PT atau CT, relay proteksi, PMT, yang dihubungkan dengan sistem pengkabelan dan ditenagai oleh catu daya 110 VDC. Arus listrik (ggl) kemudian menginduksi kumparan sekunder sehingga mengalir tegangan dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Tegangan yang mengalir pada kumparan sekunder lebih kecil dibandingkan tegangan pada kumparan primer karena jumlah lilitan pada kumparan sekunder lebih sedikit dibandingkan dengan jumlah lilitan pada kumparan primer.

Menurut SPLN 2010, relai proteksi adalah peralatan untuk mendeteksi gangguan atau kondisi abnormal pada sistem tenaga listrik, dengan tujuan untuk menghilangkan/mengisolasi gangguan, menghilangkan kondisi abnormal, dan untuk menghasilkan sinyal atau indikasi [7]. Jika relai proteksi mendeteksi adanya gangguan, maka relai proteksi memerintahkan kumparan PMT untuk memerintahkan tripping agar gangguan dapat diisolasi dan tidak menyebar. Selain sebagai switchgear pada gardu induk, seperti yang telah dibahas pada 2-3, pemutus arus juga digunakan sebagai perangkat sistem proteksi yang berfungsi memisahkan area yang terkena gangguan dengan area normal.

Selain digunakan untuk menyuplai tegangan pada perangkat sistem proteksi penyearah, juga berfungsi untuk mengisi baterai dan menjaga baterai tetap dalam kondisi penuh.

Gambar 2-13 Perangkat Sistem Proteksi [7]

Sinkronisasi (Synchronizing)

Relai Synchrocheck

Prinsip kerja relay synchrocheck adalah membandingkan tegangan, sudut fasa dan frekuensi antara 2 penghantar. Terlihat pada Gambar 2-16 bahwa relay synchrocheck menerima masukan tegangan perbandingan dari dua jaringan yang berbeda yaitu tegangan bus dan tegangan saluran. Apabila tegangan pada bus dan saluran menyimpang ±10% dari tegangan nominal menurut SPLN [7], maka saluran PMT yang menghubungkan bus dan saluran tersebut terhalang atau tidak dapat dioperasikan dalam keadaan tertutup.

Dengan cara ini relay sinkronisasi dapat memprediksi perubahan tegangan yang dapat menyebabkan penurunan kualitas listrik dan berbahaya bagi peralatan listrik. Bus langsung – model saluran langsung berarti kondisi awal bus dan saluran adalah terhubung satu sama lain ketika diberi energi. Model jalur bus-akhir langsung berarti bahwa keadaan awal bus dalam keadaan hidup dan garis dalam keadaan tidak berenergi tidak terhubung satu sama lain.

Bus mati – pola saluran hidup berarti keadaan awal bus dalam keadaan tidak berenergi dan saluran dalam keadaan hidup keduanya tidak terhubung satu sama lain.

Perangkat Simulasi .1 Transformator

Dioda

Gambar 2-19 (A) menunjukkan dioda mendapat bias maju sehingga lampu dapat menyala, sedangkan pada Gambar 2-19 (B) dioda mendapat bias mundur sehingga lampu tidak dapat menyala karena arus sumber tegangan diblokir. Rangkaian penyearah dioda ada dua jenis yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah setengah gelombang. Dioda pada penyearah gelombang penuh berjumlah 4 buah, ketika tegangan AC mengalir maka kutub positif hanya dapat mengalir ke anoda pada dioda 2 dan dioda 3, karena pada dioda 1 dan dioda 4 kutub positifnya terhalang oleh katoda tersebut. dioda, diagram rangkaian tegangan dapat dilihat pada gambar 2-20 (B).

Setelah kutub-kutubnya dibalik, dimana kutub positifnya berada di bagian bawah, maka arus akan mengalir melalui dioda 1 dan dioda 4 karena searah dengan anoda pada dioda tersebut. Namun dioda 2 dan dioda 3 tidak dapat menghantarkan arus karena terhalang oleh katoda pada dioda tersebut.Diagram aliran tegangan ditunjukkan pada Gambar 2-20 (B). Arus bolak-balik yang mengalir pada rangkaian penyearah gelombang penuh pada awalnya akan berbentuk gelombang sinus, seperti terlihat pada Gambar 2-21 (A).

Gelombang yang terjadi merupakan gelombang positif, bukan gelombang negatif. Konvergensi kedua kondisi gelombang ini menghasilkan bentuk gelombang seperti pada Gambar 2.21 (C).

Gambar 2-19 (A) Forward Bias (B) Reverse Bias [8]

Regulator Tegangan

Misalnya IC 7812 merupakan pengatur tegangan positif dengan tegangan keluaran 12 V, sedangkan IC 7912 merupakan pengatur tegangan negatif dengan tegangan keluaran -12 V. Jika tegangan masukan yang masuk ke LM7805 sesuai dengan tegangan minimum maka Zener keluaran akan tetap sesuai dengan tegangan referensi, tetapi jika masukan di bawah nilai tersebut maka zener akan terputus. Rangkaian elemen pass dan penguat kesalahan digunakan untuk mengatur parameter rangkaian agar tegangan keluaran tetap konstan meskipun arus beban dan tegangan masukan berubah.

IC 78XX dilengkapi dengan proteksi termal, yaitu jika disipasi daya pada regulator terlalu besar maka tegangan keluaran regulator akan turun menjadi 0 V hingga IC menjadi dingin kembali. Berdasarkan tabel 2-9 di atas dapat disimpulkan bahwa nilai tegangan keluaran akan tetap konstan meskipun tegangan masukannya bervariasi, namun dalam rentang tertentu. Kapasitas penyediaan listrik dari IC pengatur tegangan dapat ditingkatkan dengan menambahkan transistor NPN untuk tegangan positif atau PNP untuk tegangan negatif.

Dengan menambahkan transistor luar maka sebagian besar arus akan mengalir melalui transistor ini, sehingga IC pengatur tegangan hanya berfungsi sebagai pengontrol tegangan dan transistor berfungsi sebagai penguat arus.

Gambar 2-24 Diagram Pinout dari Vage Regulator [17]

Catu Daya

Efek Hall adalah pembelokan arus listrik pada suatu pelat penghantar akibat pengaruh medan magnet [18]. Ada situasi dimana ketika tidak ada arus yang mengalir melalui ACS712, output sensor (0.5xVcc) adalah 2.5V. Ketika arus dibalik dari IP- ke IP+, output akan menjadi <25V (datasheet IC 78XX).

Aliran arus fasa pada beban melewati kaki 1, 2 dan kaki 3, 4 langsung dihubungkan dengan beban, arus yang melewati beban akan menimbulkan medan magnet (efek hall. Besarnya medan magnet inilah yang kemudian menginduksi penampang tersebut pembatalan offset dinamis dan setelah itu sinyal tegangan akan diperkuat dan disaring oleh amplifier dan filter di ACS712 sebelum dikeluarkan melalui Vout pada pin 7 kemudian diubah menjadi bentuk ADC di Arduino.Spesifikasi Sensor Arus ACS712 adalah arus maksimum yang dilewatkan sebesar 5A dan sensitivitasnya sebesar 185 mV/A, yang berarti setiap sensor merasakan kenaikan tegangan sebesar 185 mV/A, kemudian menunjukkan arus sebesar 1A [19].

Gambar 2-29 Rangkaian Catu Daya 2.9.6 Sensor Arus ACS 712

Pembagi Tegangan

Apabila pembagi tegangan diambil dari titik pusat, maka tegangan tersebut dibagi berdasarkan nilai resistansi yang dipasang. Saat menentukan resistansi yang diperlukan, perhitungan menghasilkan nilai resistansi yang sesuai dengan tegangan keluaran yang diinginkan.

Rangkaian Dobouncer

Tegangan batas atas pada Schmitt trigger pada IC SN74LS14 dilambangkan dengan Vt+ 1,6 V, sedangkan tegangan batas bawah adalah Vt- 0,8 V [22]. Karena terdiri dari gerbang NOT atau inverter, maka ketika tegangan masukan mencapai tegangan batas atas (Vt+), keluarannya akan berlogika 0, sedangkan bila tegangan masukan lebih rendah dari tegangan batas bawah (Vt-), maka output yang dihasilkan akan berlogika 1.

Rangkaian Dimmer

Triac adalah komponen elektronik yang dikembangkan dari thyristor yang kira-kira setara dengan dua thyristor terhubung yang memiliki 3 elektroda yaitu gerbang, terminal utama 1 (MT1) dan terminal utama 2 (MT2) [24]. Tegangan positif dapat disuplai antara gerbang dan MT1 sedangkan tegangan negatif dapat disuplai antara gerbang dan MT2. Di bawah ini adalah gambar koneksi triac. Diac merupakan suatu komponen elektronika aktif yang mempunyai dua terminal dan dapat menghantarkan arus listrik dari kedua arah jika tegangannya melebihi batas cutoffnya [24].

Setelah memasuki keadaan konduksi, resistansi diac turun hingga mencapai nilai yang sangat rendah, sehingga arus yang mengalir relatif besar. DIAC termasuk dalam keluarga thyristor, namun berbeda dengan thyristor pada umumnya yang hanya menghantarkan arus listrik dalam satu arah, DIAC mempunyai keistimewaan yaitu dapat menghantarkan arus listrik ke dua arah. Pada rangkaian ini, triac berperan sebagai suplai akhir ke beban dengan mengatur besarnya arus yang mengalir.

Gambar 2-35 Sambungan – Sambunugan Triac [24]

Arduino Mega 2560

Setiap pin digital pada Arduino Mega 2560, total 54 pin, dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Arduino Mega 2560 memiliki 16 pin input analog, masing-masing memberikan resolusi 10 bit (1024 nilai berbeda). Pin ini dapat diukur/disesuaikan secara otomatis dari ground ke 5V, meskipun Anda juga dapat mengubah titik jangkauan tinggi menggunakan pin AREF dengan fungsi analogReference().

Biasanya digunakan untuk membuat tombol reset khusus yang akan menghentikan fungsi tombol reset di meja. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk menyebabkan interupsi pada nilai rendah, naik atau turun, atau perubahan nilai.

Gambar 2-38 Mapping Pin Arduino Mega 2560 [26]

Relai 12 VDC