Dinamika Dan Stabilitas Sistem Tenaga Listrik

A.N. Afandi, ST, MT, METF

TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS NEGERI MALANG

Malang 2005

SISTEM TENAGA LISTRIK

Digunakan untuk: UNIVERSITAS, POLITEKNIK, SMK

Dedikasi: Dyah Puspitosari Farrel Chandra Winata Afandi

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan hidayahnya, penyusunan buku ini dapat selesai. Buku berjudul ”Sistem Tenaga Listrik – Operasi Sistem & Pengendalian” ini diharapkan dapat mendukung kegiatan proses perkuliahan matakuliah-matakuliah yang terkait dengan operasi sistem tenaga listrik dan pengendalian.

Buku ini disusun dengan struktur urutan dan bahasa yang sederhana, sehingga mudah untuk dipahami dan dimengerti. Serta dirujuk pada kondisi riil atau existing yang ada dilapangan, sehingga pengetahuan yang terkandung didalamnya lebih komprehensip dan lebih sesuai dengan kondisi riil. Selain itu, buku ini juga didasarkan pada bahan ajar yang digunakan Penulis untuk perkuliahan di UM, POLINEMA, UGM, PTS atau pelatihan industri, sehingga buku ini sesuai untuk Praktisi, Universitas, Politeknik atau pendidikan yang sedrajat.

Selanjutnya buku ini memuat tentang operasi sistem & pengendalian, yang tertuang dalam delapan bab, yaitu dengan masing-masing bab memiliki orientasi kedalaman kajian yang berbeda. Sehingga dalam memahami sesuai dengan urutan penyajian dan kondisi lapangan. Secara garis besar dalam buku ini memuat pembangkit tenaga listrik, gardu induk, sistem transmisi, jaringan listrik nasional, potensi energi primer, sistem informasi SCADA, stabilitas dan kontingensi.

Akhirnya semoga buku ini mampu mempermudah dalam penyampaian informasi sistem tenaga listrik dan mempermudah kegiatan proses pengajaran, serta bermanfaat bagi pembaca lainnya.

Malang, 10 Desember 2005 A.N. Afandi, ST, MT, METF

Daftar isi i

1.1. Umum

Sistem tenaga listrik dewasa ini merupakan kebutuhan tenaga listrik yang bukan saja monopoli daerah perkotaan, tetapi sudah merambah ke desa-desa terpencil. Untuk melayani daerah perkotaan dan pedesaan perlu di tingkatkan pula pembangunan jaringan distribusi sehingga terjadi pemerataan pemakaian energi listrik. Mengingat pentingnya energi listrik bagi kehidupan masyarakat dan bagi pembangunan nasional, maka suatu sistem tenaga listrik harus bisa melayani pelanggan secara baik, dalam arti sistem tenaga listrik tersebut aman dan andal. Aman berarti bahwa sistem tenaga listrik tidak membahayakan manusia dan lingkungannya. Handal berarti sistem tenaga listrik dapat melayani pelanggan secara memuaskan misalnya dalam segi kontinuitas dan kualitas. Hal ini akan terwujud apabila proses perencanaan, pelaksanaan pembangunan, pengoperasian dan pemeliharaan suatu sistem tenaga listrik senantiasa mengikuti ketentuan standar teknik yang berlaku.

Prinsip kerja dari sistem tenaga listrik di mulai dari bagian pembangkitan kemudian disalurkan melalui sistem jaringan transmisi pada gardu induk dan dari gardu induk disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran distribusi.

1.2. Prinsip Kerja Pembangkit Tenaga Listrik

Pada pembangkitan tenaga listrik terdapat proses pengubahan sumber energi primer menjadi energi listrik. Proses pengubahan sumber energi baik konvensional maupun non konvensional dapat dilihat pada gambar 1.1. Masing- masing jenis pembangkit tenaga listrik mempunyai prinsip kertja yang berbeda, sesuai dengan penggerak mulanya (prime mover). Satu hal yang sama pada pembangkit tenaga listrik adalah semuanya berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan cara mengubah potensi energi mekanik yang berasal dari air, uap, gas, panas bumi, nuklir, kombinasinya. Fluida yang Pada pembangkitan tenaga listrik terdapat proses pengubahan sumber energi primer menjadi energi listrik. Proses pengubahan sumber energi baik konvensional maupun non konvensional dapat dilihat pada gambar 1.1. Masing- masing jenis pembangkit tenaga listrik mempunyai prinsip kertja yang berbeda, sesuai dengan penggerak mulanya (prime mover). Satu hal yang sama pada pembangkit tenaga listrik adalah semuanya berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan cara mengubah potensi energi mekanik yang berasal dari air, uap, gas, panas bumi, nuklir, kombinasinya. Fluida yang

Sumber energi :

Uap dan Gas Panas Bumi

Nuklir

mekanik Generator

BBM Diesel

Gambar 1.1. Proses konversi energi listrik

Secara umum pembangkit tenaga listrik dikelompokan menjadi dua bagian besar, yaitu pembangkit listrik termis dan pembangkit listrik non termis. Pembangkit termis mengubah energi panas menjadi energi listrik. Panas dapat dihasilkan oleh panas bumi, minyak, uap, gas dan lainnya. Hal ini dapat dikatakan bahwa pembangkit termis yang dihasilkan oleh panas bumi disebut sebagai pembangkit listrik panas bumi, sedangkan pembangkit termis yang dihasilkan oleh uap disebut sebagai pembangkit tenaga uap. Sedangkan pada pembangkit non termis sumber energi penggerak mulanya bukan berupa panas, seperti pada pembangkit tenaga air atau yang disebut dengan PLTA. Dengan demikian untuk Secara umum pembangkit tenaga listrik dikelompokan menjadi dua bagian besar, yaitu pembangkit listrik termis dan pembangkit listrik non termis. Pembangkit termis mengubah energi panas menjadi energi listrik. Panas dapat dihasilkan oleh panas bumi, minyak, uap, gas dan lainnya. Hal ini dapat dikatakan bahwa pembangkit termis yang dihasilkan oleh panas bumi disebut sebagai pembangkit listrik panas bumi, sedangkan pembangkit termis yang dihasilkan oleh uap disebut sebagai pembangkit tenaga uap. Sedangkan pada pembangkit non termis sumber energi penggerak mulanya bukan berupa panas, seperti pada pembangkit tenaga air atau yang disebut dengan PLTA. Dengan demikian untuk

1.3. Pembangkit Listrik Termis :

Pada kelompok pembangkit termis ini merupakan jenis pembangkit yang menggunakan panas sebagai konversi dasar utamanya, yaitu sebagai proses konversi energi listrik.

1.3.1. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

Pusat listrik tenaga gas terdiri atas sebuah kompresor, ruang pembakaran, dan turbin gas dengan generator listrik, dimana udara dikopresikan dalam kompresor kemudian dialirkan keruang pembakaran bersamaan dengan bahan bakar yang disulut. Gas yang diekpansikan memiliki suhu dan tekanan tinggi, kemudian dimasukkan dalam turbin gas. Turbin yang dikopel pada sudu generator akan berputar poros generator dan menghasilkan listrik.

Gambar 1.2. Siklus turbin gas sederhana

Sebuah turbin gas pada umumnya memiliki tingkat efisiensi yang rendah, pemakaian bahan bakarnya tinggi dan gas buangnya masih memiliki suhu yang tinggi pula. Oleh karena itu PLTG ini sering dipakai khusus sebagai pusat tenaga listrik beban puncak.

1.3.2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Siklus Rankine atau siklus tenaga uap merupakan siklus teoritis paling sederhana yang menggunakan uap sebagai medium kerja sebagaimana yang dipergunakan pada sebuah pusat listrik tenaga uap (PLTU). Struktur dan Siklus Rankine atau siklus tenaga uap merupakan siklus teoritis paling sederhana yang menggunakan uap sebagai medium kerja sebagaimana yang dipergunakan pada sebuah pusat listrik tenaga uap (PLTU). Struktur dan

guna meningkatkan suhu sekitar 200 o

C. Dengan demikian uap juga menjadi kering dan efisiensi seluruh PLTU meningkat.

Gambar 1.3. Komponen utama PLTU

Turbin tekanan tinggi mengubah energi termal menjadi energi mekanik dengan mengembangnya uap yang melewati sudu turbin. Degan demikian uap ini akan menjadi turun tekanan maupun suhunya. Untuk meningkatkan efisiensi termal dan untuk menghindari terjadinya kondensasi terlalu dini, uap dilewatkan sebuah pemanas ulang yang juga terdiri dari barisan pipa yang dipanaskan.

Uap yang meninggalkan pemanas ulang dialirkan ke turbin tekanan menengah. Turbin ini ukurannya lebih besar dari turbin tekanan tinggi karena dengan menurunnya tekanan uap volume menjadi naik. Uap kemudian dialirkan ke turbin tekanan rendah yag memiliki ukuran lebih besar. Uap lalu dialirkan kekondensor.

Uap terpakai yang memasuki kondensor didinginkan oleh air pendingin sehingga terjadi kondensasi. Air pendingin biasanya berasal dari laut, sungai atau danau. Air hangat yang meninggalkan kondensor dipompa kesebuah pemanas awal sebelum dikembalikan ke tangki boiler. Pemanas awal memperoleh panas dari uap yang diambil dari turbin tekanan tinggi. Bahan bakar yang dipakai biasanya terdiri atas batu bara minyak baker atau gas bumi.

Turbin tekanan tinggi mengubah energi termal menjadi energi mekanik dengan mengembangnya uap yang melewati sudu turbin. Degan demikian uap ini akan menjadi turun tekanan maupun suhunya. Untuk meningkatkan efisiensi termal dan untuk menghindari terjadinya kondensasi terlalu dini, uap dilewatkan sebuah pemanas ulang yang juga terdiri dari barisan pipa yang dipanaskan.

HSTR

Ruang bakar

Kopling

Kompresor

Turbin gas

Super heater

Steam drum

Kondensor Dearator

Gambar 1.4. Skematik diagram PLTGU

Uap yang meninggalkan pemanas ulang dialirkan ke turbin tekanan menengah. Turbin ini ukurannya lebih besar dari turbin tekanan tinggi karena dengan menurunnya tekanan uap volume menjadi naik. Uap kemudian dialirkan ke turbin tekanan rendah yag memiliki ukuran lebih besar. Uap lalu dialirkan kekondensor.

Uap terpakai yang memasuki kondensor didinginkan oleh air pendingin sehingga terjadi kondensasi. Air pendingin biasanya berasal dari laut, sungai atau danau. Air hangat yang meninggalkan kondensor dipompa kesebuah pemanas Uap terpakai yang memasuki kondensor didinginkan oleh air pendingin sehingga terjadi kondensasi. Air pendingin biasanya berasal dari laut, sungai atau danau. Air hangat yang meninggalkan kondensor dipompa kesebuah pemanas

1.3.3 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

Sebuah pembangkit tenaga diesel terdiri atas motor bakar sebagai penggerak mula yang dikopel langsung dengan generator. Bahan bakar yang dipakai pada umumnya adalah minyak diesel, yang biasanya disebut solar. Sebuah mesin diesel biasanya terdiri atas beberapa sillinder, yang dapat disusun secara berderet vertikel, berderet V, berderet horizontal atau bahkan berbentuk bintang.

Gambar 1.5 memperlihatkan secara skemastis komponen utama sebuah PLTD yang terdiri atas generator, sistem bahan bakar, sistem udara masuk, sistem pelumasan dan beberapa sistem pendinginan. Dalam sistem udara masuk terdapat saringan udara untuk mencegah pengotoran ke dalam silinder. Pada sistem pembuangan gas terdapat peredam untuk mengurangi terjadinya kebisingan. Sedangkan pada sistem pendinginan menggunakan air sebagai media pendingin yang didinginkan dengan menggunakan menara pendingin. Untuk sistem pelumasan terdapat pompa, tangki dan saringan. Untuk proses starting dapat dilakukan dengan aki atau dengan udara.

1.5. Mesin diesel

Komponen-komponen tersebut meliputi generator (1), saringan udara (2), peredam (3), tangki bahan bakar harian (4), tangki bahan bakar (5), pompa bahan bakar (6), saringan bahan bakar (7), pompa injeksi bahan bakar (8), tangki udara start (9), kompresor (10), tangki air (11), pompa air (12), menara pendingin (13), suplesi air (14), pendingin minyak pelumas (15), tangki minyak pelumas (16), pompa minyak pelumas (17) dan pembersih minyak pelumas (18).

1.3.4. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPb)

Pemanfaatan energi panas bumi secara umum dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu pemanfaatan tidak langsung dan pemanfaatan langsung. Pemanfaatan tidak langsung yaitu memanfaatkan energi panas bumi untuk pembangkit listrik. Sedangkan pemanfaatan langsung yaitu memanfaatkan secara langsung panas yang terkandung pada fluida panas bumi untuk berbagai keperluan.

Fluida panas bumi yang telah dikeluarkan ke permukaan bumi mengandung energi panas yang akan dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Hal ini dimungkinkan oleh suatu sistem konversi energi fluida panas bumi (geothermal power cycle ) yang mengubah energi panas dari fluida menjadi energi listrik.

Fluida panas bumi bertemperatur tinggi (>225 o C), panas ini telah lama digunakan di beberapa negara untuk pembangkit listrik, namun beberapa tahun terakhir ini

perkembangan teknologi telah memungkinkan digunakannya fluida panas bumi bertemperatur sedang (150-225 o

C) untuk pembangkit listrik.

Selain temperatur, faktor-faktor lain yang biasanya dipertimbangkan dalam memutuskan apakah suatu sumberdaya panas bumi tepat untuk dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik adalah sebagai berikut:

a) Sumberdaya mempunyai kandungan panas atau cadangan yang besar sehingga mampu memproduksi uap untuk jangka waktu yang cukup lama, yaitu sekitar 25-30 tahun.

b) Sumberdaya panas bumi menghasilkan fluida yang mempunyai pH hampir netral agar laju korosinya relatif rendah, sehingga fasilitas produksi tidak b) Sumberdaya panas bumi menghasilkan fluida yang mempunyai pH hampir netral agar laju korosinya relatif rendah, sehingga fasilitas produksi tidak

c) Reservoirnya tidak terlalu dalam, biasanya tidak lebih dari 3 km.

d) Sumberdaya panas bumi terdapat di daerah yang relatif tidak sulit dicapai.

e) Sumberdaya panas bumi terletak di daerah dengan kemungkinan terjadinya erupsi hidrotermal yang relatif rendah. Proses produksi fluida panas bumi dapat meningkatkan kemungkinan terjadinya erupsi hidrotermal.

Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi (PLTPb) pada prinsipnya sama seperti Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), hanya pada PLTU uap dibuat di permukaan menggunakan boiler, sedangkan pada PLTPb uap berasal dari reservoir panas bumi. Apabila fluida di kepala sumur berupa fasa uap, maka uap tersebut dapat dialirkan langsung ke turbin, dan kemudian turbin akan mengubah energi panas bumi menjadi energi gerak yang akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik. Apabila fluida panas bumi keluar dari kepala sumur sebagai campuran fluida dua fasa (fasa uap dan fasa cair), maka terlebih dahulu dilakukan proses pemisahan pada fluida. Hal ini dimungkinkan dengan melewatkan fluida ke dalam separator, sehingga fasa uap akan terpisahkan dari fasa cairnya. Fraksi uap yang dihasilkan dari separator inilah yang kemudian dialirkan ke turbin.

Pemanfaatan energi panas bumi yang ideal adalah bila panas bumi yang keluar dari perut bumi berupa uap kering, sehingga dapat digunakan langsung untuk menggerakkan turbin generator listrik. Namun uap kering yang demikian ini jarang ditemukan dan pada umumnya uap yang keluar berupa uap basah yang mengandung sejumlah air yang harus dipisahkan terlebih dulu sebelum digunakan untuk menggerakkan turbin.

Uap basah yang keluar dari perut bumi pada mulanya berupa air panas bertekanan tinggi yang pada saat muncul ke permukaan bumi terpisah menjadi kira-kira 20 % uap dan 80 % air. Atas dasar ini maka untuk dapat memanfaatkan jenis uap basah ini diperlukan separator untuk memisahkan antara uap dan air. Uap yang telah dipisahkan dari air diteruskan ke turbin untuk menggerakkan generator listrik, sedangkan airnya disuntikkan kembali ke dalam bumi untuk Uap basah yang keluar dari perut bumi pada mulanya berupa air panas bertekanan tinggi yang pada saat muncul ke permukaan bumi terpisah menjadi kira-kira 20 % uap dan 80 % air. Atas dasar ini maka untuk dapat memanfaatkan jenis uap basah ini diperlukan separator untuk memisahkan antara uap dan air. Uap yang telah dipisahkan dari air diteruskan ke turbin untuk menggerakkan generator listrik, sedangkan airnya disuntikkan kembali ke dalam bumi untuk

Gambar 1.6. Pembangkitan tenaga listrik panas bumi "uap basah".

Selain uap panas dari perut bumi juga dapat keluar air panas yang umumnya berupa air asin panas yang disebut brine dan mengandung banyak mineral. Karena banyaknya kandungan mineral ini, maka air panas tidak dapat digunakan langsung sebab dapat menimbulkan penyumbatan pada pipa-pipa sistim pembangkit tenaga listrik. Untuk dapat memanfaatkan energi panas bumi jenis ini, digunakan sistem biner (dua buah sistem utama) yaitu wadah air panas sebagai sistem primernya dan sistem sekundernya berupa alat penukar panas (heat exchanger) yang akan menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin.

Gambar 1.7. Skema pembangkitan tenaga listrik panas bumi "air panas"

Selain itu terdapat juga energi panas bumi yang berupa batuan panas yang ada dalam perut bumi akibat berkontak dengan sumber panas bumi (magma). Energi panas bumi ini harus diambil sendiri dengan cara menyuntikkan air ke dalam batuan panas dan dibiarkan menjadi uap panas, kemudian diusahakan untuk dapat diambil kembali sebagai uap panas untuk menggerakkan turbin. Sumber batuan panas pada umumnya terletak jauh di dalam perut bumi, sehingga untuk memanfaatkannya perlu teknik pengeboran khusus yang memerlukan biaya cukup tinggi.

1.3.5. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)

Terdapat beberapa jenis pusat listrik tenaga nuklir tergantung dari teknologi yang digunakan yang umumnya didasarkan pada bahan apa yang dipakai sebagai moderator. Moderator yang banyak dipakai adalah jenis reaktor biasa (light water reactors, H2O ) yang terdiri atas reaktor air mendidih. Pada PLTN menggunakan air biasa sebagai moderator. Sebagaimana terlihat pada gambar 1.8, bahan bakar uranium yang dimasukkan dalam sejumlah tabung panjang terletak dalam sebuah bejana yang terisi air. Air itu merendam bahan bakar tetapi tidak sepenuhnya mengisi bejana.

Gambar 1.8. Skema prinsip PLTN air mendidih

Jika terjadi pengembangan panas disebabkan reaksi nuklir dari bahan bakar, air yang bertindak sebagai moderator juga menjadi panas dan mendidih. Uap yang terjadi dialirkan ke turbin, yang pada gilirannya menggerakkan generator listrik.

1.4. Pembangkit Listrik Non Termis

Pembangkit jenis ini merupakan jenis pembangkit yang menggunakan air sebagai konversi dasar utamanya, yaitu sebagai proses konversi energi listrik yang menggunakan putaran turbin.

1.4.1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) merubah energi potensial air yang bergerak melalui pipa menjadi energi listrik dengan mempergunakan sebuah prime mover berupa turbin air yang terhubung dengan generator listrik.

Gambar 1.9. Pusat listrk tenaga air

Sebuah pusat tenaga listrik yang didasarkan pada PLTA terdiri atas bendungan, waduk, saluran air serta sentral daya beserta semua perlengkapannya termasuk turbin dan generator.

Air sungai merupakan salah satu potensi yang cukup besar untuk dapat membangkitkan tenag listrik. Potensi tenaga air yang terdapat diseluruh Indonesia diperkirakan dapat memproduksi listrik sebesar 75 GW, namun adanya perbedaan antara potensi tenaga air dengan kebutuha tenaga listrik menyebabkan pemanfaatan tenaga air belum optimal. Air sungai dengan jumlah debit air yang kian besar ditampung dalam waduk yang ditunjang dengan bangunan bendungan. Air tersebut dialirkan melalui saluran Power Intake, kemudian masuk ke pipa pesat/Penstock untuk merubah energi potensial menjadi energi kinetik. Air yang Air sungai merupakan salah satu potensi yang cukup besar untuk dapat membangkitkan tenag listrik. Potensi tenaga air yang terdapat diseluruh Indonesia diperkirakan dapat memproduksi listrik sebesar 75 GW, namun adanya perbedaan antara potensi tenaga air dengan kebutuha tenaga listrik menyebabkan pemanfaatan tenaga air belum optimal. Air sungai dengan jumlah debit air yang kian besar ditampung dalam waduk yang ditunjang dengan bangunan bendungan. Air tersebut dialirkan melalui saluran Power Intake, kemudian masuk ke pipa pesat/Penstock untuk merubah energi potensial menjadi energi kinetik. Air yang

Beberapa kelebihan PLTA bila dibandingkan dengan beberapa jenis pembangkit lain adalah sebagai berikut :

1. Waktu pengoperasian start awal relatif lebih singkat (± 10 menit) serta mampu block start.

2. Sistem pengoperasiannya mudah mengikuti perubahan beban dan frekuensi pada sistem penyaluran dengan Setting Speed Drop Free Gavernor .

3. Biaya operasi relatif lebih murah karena menggunakan air.

4. Merupakan jenis pembangkit yang yang ramah lingkungan tanpa melalui proses pembakaran sehingga tidak menghasilkan limbah bekas pembakaran.

5. PLTA yang menggunakan waduk dapat difungsikan multi guna (missal sebagai tempat wisata, pengairan dan perikanan).

1.4.2. Macam – macam Turbin pada PLTA

Turbin–turbin hidraulik berhubungan erat dengan generator, fungsi utamanya adalah mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik. Air mengalir melalui turbin dan memberi tenaga pada penggerak (runner) turbin untuk membuatnya berputar. Corong dari penggerak berhubungan langsung dengan generator.

Menurut sejarahnya turbin hidraulik sekarang ini berasal dari kincir–kincir air pada zaman pertengahan yang dipakai untuk memecah batu bara dan keperluan pabrik gandum. Salah satu dari kincir air tersebut dapat dilihat dari auragbat (India) yang telah berumur 400 tahun. Tetapi disamping pemikiran dasar ada perbedaan kecil antara turbin-turbin saat ini dengan kincir–kincir air pada zaman dahulu. Turbin–turbin air saat ini merupakan kemenangan dari kemajuan Menurut sejarahnya turbin hidraulik sekarang ini berasal dari kincir–kincir air pada zaman pertengahan yang dipakai untuk memecah batu bara dan keperluan pabrik gandum. Salah satu dari kincir air tersebut dapat dilihat dari auragbat (India) yang telah berumur 400 tahun. Tetapi disamping pemikiran dasar ada perbedaan kecil antara turbin-turbin saat ini dengan kincir–kincir air pada zaman dahulu. Turbin–turbin air saat ini merupakan kemenangan dari kemajuan

Fourneyron, Jonval, Girard adalah beberapa jenis turbin pada zaman dahulu. Jenis – jenis utama turbin yang dipergunakan pada bidang teknik hidrolis pada saat ini adalah :

1. Turbin Francis 1849

2. Turbin Pelton 1889

3. Turbin Baliung – baling dan Kaplan 1913

4. Turbin Derias 1945

Keempat turbin saling berlainan dalam berbagai hal walaupun pola dasarnya sama untuk masing–masing. Masing–masing turbin terdiri dari sebuah penggerak (runner) dengan bilah–bilah lengkung atau baling–baling yang disusun begitu rupa sehingga air dapat mengalir melalui baling–baling ini. Baling–baling ini membelokan air menuju keluar dan dengan demikian menimbulkan tenaga putar bagi seluruh penggerak. Bentuk dan geometri penggerak dan baling–baling berlainan dari bentuk dan geometri jenis turbin lain. Penggeraknya dilindungi oleh kerangka yang juga memutar mekanisme pengatur yang mengatur air dari batang pipa ke penggerak. Mekanisme pengatur juga tergantung pada jenis turbin, kecuali turbin Pelton pada semua turbin kerangkanya berfungsi hidraulik dan desainnya sama penting dengan desain penggerak. Dalam usaha untuk membedakan bermacam–mcam turbin, segi–segi hidraulik seperti tekanan, ketinggian, arah aliran, jarak, kecepatan dan tenaga yang akan dipergunakan

1.5. Pertimbangan Pembangunan Pembangkit Tenaga Listrik

Salah satu bagian terpenting dari sitem tenaga listrik adalah pembangkit tenaga listrik, sebab energi listrik berasal dari sini. Fasilitas sub sitem tenaga listrik lainya (penyaluran, distribusi dan instalasi milik pelangggan) pembangunannya tentu akan mengikuti atau berdasarkan tersediannya energi listrik di pembangkit. Untuk membangun tenaga listrik banyak hal yang dijadikan pertimbangan. Sebagai contah, pembangunan PLTA akan mempertimbangkan tersedianya sumber air yang memadai dan dimana sumber air tersebut berada.

Begitu pula untuk membangun PLTP, pertimbangan paling utama adalah tersedianya panas bumi. Disamping itu masih banyak hal lain yang dijadikan pertimbangan sebelum suatu pembangkit tenaga listrik diputuskan untuk dibangun.

Ditinjau dari segi operasional, PLTA dan PLTP lebih menguntungkan jika dibandingkan dengan jenis pembangkit jenis lain. Akan tetapi pembangunannya sangat mahal, karena pada umunya PLTA dan PLTP dibangun pada dataran tinggi (pegunungan) sehingga untuk pembangunan sarana dan prasarananya sangat mahal, misalnya untuk membangun jalan masuk, pembuatan jembatan, pembuatan waduk dan sistem jaringannya yang kesemuanya itu harus melakukan pemaprasan dan pengurukan (cut and fill) tanah pegunungan. Disamping hal tersebut diatas, setelah dapat dioperasikan, energi listrik yang dihasilkan tergantung pada besar kecilnya sumber air dan panas bumi yang tersedia. Hal ini tentunya tidak mudah untuk diprediksikan karena kondisi alam terkadang susah untuk ditebak.

Dari kenyataan tersebut diatas dan atas dasar pertimbangan teknis, ekonomis, social serta pertimbangan jangka panjang maka pada saat ini pembangunan pembangkit tenaga listrik lebih banyak dipilih PLTU, PLTG atau gabungan dari keduanya yaitu PLTGU. PLTGU ini dibangun untuk kapasitas yang sangat besar karenamemang diproyeksikan untuk memikul beban yang besar dan daerah pelayanan yaqng luas. Selain itu besarnya daya terpasang dapat diubah dengan mudah sesuai dengan keinginan.

Pembangunan PLTG dan PLTU dapat dilakukan dilokasi yang sesuai dengan keinginan, serta dapat berdekatan dengan pusat–pusat beban. Hal ini sangat menguntungkan karena pembangunan lebih cepat. Dan lebih murah, jika dibandingkan dengan pembangunan PLTA dan PLTP. Disamping itu, PLTG dan PLTU tersebut dapat memanfaatkan sumberdaya alam yangt melimpah yaitu batu bara dan gas alam, yang saat ini sedang dieksploitasi secara besar–besaran.

Dalam pembangunan pembangkit tenaga listrik secara umum ada beberapa pertimbangan yang harus diperhatikan, yaitu :

1. Studi analisa mengenai dampak lingkungan (AMDAL). Disini analisa dan perhitungan mengenai dampak yang mungkin akan timbul pada saat 1. Studi analisa mengenai dampak lingkungan (AMDAL). Disini analisa dan perhitungan mengenai dampak yang mungkin akan timbul pada saat

2. Memperhitungkan dan memprediksikan tersedianya sumberdaya penggerak (air, panas bumi dam bahan bakar), sehingga benar–benar fleksibel untuk pengguaan dalam jangka waktu yang lama dan bisa mendukung kontinyuitas operasional pembangkit tersebut.

3. Tersedianya bahan serta sarana dan prasarana baik untuk pembangkit itu sendiri maupun untuk penyalurannya, karena hal ini merupakan suatu kesatuan untuk melayani beban.

4. Pertimbangan dari segi pemakaoan pembangkit tenaga listrik itu sendiri, apakah untuk melayani dan menangggung beban puncak, beban yang besar, beban yang kecil atau sedang beban yang bersifat fluktuatif atau hanya untuk stand by saja.

5. Biaya pembangunannya harus ekonomis dan diupayakan memakan waktu sesingkat mungkin. Selain itu harus dipertimbangkan pula dari segi operasionalnya tidak boleh terlalu mahal.

6. Pertimbangan dari segi mudah dalam pengoperasian, keandalan yang tinggi, mudah dalam pemeliharaan dan umur operasional (life time) pembangkit tenaga listrik tersebut harus panjang.

7. Harus dipertimbangkan kemungkinan bertambahnya beban, karena hal ini akan berkaitan dengan kemungkinan perluasan pembangkit dan penambahan beban terpasang pada pembangkit.

8. Berbagai pertimbangan social, teknis dan lain sebagainya yang menjadikan pedoman dan filosofi dalam membangun pembangkit tenaga listrik yaitu pembangunan paling murah dan investasi paling sedikit (least cost generation and least invesment ).

A.N. Afandi

2.1. Umum

Gardu induk adalah bagian dari suatu sistem tenaga yang dipusatkan pada suatu tempat berisi saluran transmisi dan distribusi, perlengkapan hubung bagi, transformator, dan peralatan pengaman serta peralatan kontrol. Gardu induk merupakan salah satu komponen utama dalam suatu proses penyaluran tenaga listrik dari pembangkit ke konsumen (beban).

Fungsi utama dari gardu induk adalah untuk mengatur aliran daya listrik dari saluran transmisi yang satu kesaluran transmisi yang lain, mendistribusikannya ke konsumen, sebagai tempat untuk menurunkan tegangan transmisi menjadi tegangan distribusi, sebagai tempat kontrol dan pengaman operasi sistem.

Dari segi manfaat tersebut terlihat bahwa peralatan dalam gardu induk harus memiliki keandalan yang tinggi sehingga kualitas tenaga listrik yang sampai ke konsumen secara optimal dan konsumen tidak akan merasa dirugikan. Kontinuitas pelayanan yang baik dan keandalan yang tinggi dari peralatan ditetapkan dengan memperhatikan segi ekonomis dan standar yang berlaku, sehingga keandalan dari peralatan tersebut dapat optimal, sedangkan untuk penempatan peralatan direncanakan sedemikian rupa sehingga dalam pengoperasian dan perawatan dapat dilakukan dengan mudah, aman, dan efektif.

2.2. Persyaratan Pembangunan Gardu Induk

Gardu induk merupakan salah satu komponen yang penting dalam menunjang kebutuhan listrik ke konsumen maupun yang mengatur pelayanan listrik yang didapat dari pusat pembangkit untuk kemudian di salurkan ke pusat–pusat beban. Oleh karena itu dalam pembangunan gardu induk harus diperhatikan besarnya beban. Selanjutnya perencanaan suatu gardu induk harus memenuhi persyaratan sebagi berikut :

a) Konstruksi sederhana dan kuat b) Operasi, perawatan dan perbaikan mudah

Gardu Induk 16

A.N. Afandi

c) Mempunyai tingkat keandalan yang timggi d) Fleksibel e) Mempunyai tingkat keamanan yang tinggi

2.3. Penentuan Lokasi Gardu Induk

Dalam menentukan lokasi tempat pembangunan suatu gardu induk harus memperhatikan hal–hal berikut ini :

a) Letaknya dekat dengan beban dan dekat dengan jalan ray yang kuat dan lebar. b) Tanahnya cukup baik dan bebas dari bahaya banjir c) Tidak dekat dengan plantai sehingga tingkat kontaminasi garamnya relatif kecil d) Lokasi gardu induk tidak terlalu dekat dengan perumahan penduduk dan pada

saat pengoperasiannya tidak mempengaruhi lingkungan sekitar Selain lokasi dalam penentuan pembangunan gardu induk perlu diperhatikan juga luas tanah yang akan digunakan. Luas tanah yang akan dijadikan sebagai lokasi gardu induk tergantung dari :

a) Cara menata peralatan dan gedung b) Pemilihan hubungan rangkaian utama c) Jenis dari penghantar rel/busbar d) Arah dari saluran cabang Pada umumnya perbedaan luas gardu induk tergantung dari skala dan tipe termasuk

perencanaan kedepan.

Tabel 2.1. Luas tanah untuk gardu indoor dan outdoor

Voltage Transformer

No. of Feeders

Land Area (m 2 )

Indoor 500 / 150

(kV) Banking

Primary Scondary

Gardu Induk 17

A.N. Afandi

2.4. Klasifikasi Gardu Induk

Berdasarkan jenis konstruksi letak pemasangannya Gardu Induk (GI) dibedakan atas: a) Gardu Induk Jenis Pasangan Luar yaitu Gardu Induk ini terdiri dari peralatan

tinggi pasangan luar, misalnya transformator, perlatan penghubung (switch gear) dan lain sebagainya, yang mempunyai peralatan kontrol pasangan dalam seperti meja penghubung (Switch Board) dan batere. Gardu induk untuk transmisi yang mempunyai kondensator pasangan dalam dan sisi tersier trafo utama dan trafo pasangan dalam, pada umumnya disebut juga sebagai jenis pasangan luar. Jenis pasangan luar memerlukan tanah yang luas namun biaya konstruksinya murah dan pendinginannya mudah. Karena itu Gardu Induk jenis ini biasanya dipasang dipinggir kota dimana harga tanah masih murah.

b) Gardu Induk Jenis Pasangan Dalam yaitu Gardu Induk jernis pasangan dalam ini,

baik peralatan tegangan tinggi seperti trafo utama peralatan penghubung dan kotrolnya seperti meja penghubung dan sebagainya terpasang didalam. Meskipun ada sejumlah kecil peralatan terpasang diluar. Gardu Induk ini disebut juga sebagai jenis pasangan dalam. Bila sebagian dari peralatan tegangan tingginya dibawah tanah, Gardu Induk itu dapat disebut jenis pasangan setengah bawah tanah (semi under ground type). Jenis pasangan dalam dipakai dipusat kota, dimana harga tanah mahal dan didaerah pantai dimana ada pengaruh kontaminasi garam. Disamping itu jenis ini mungkin dipakai untuk menjaga keselarasan dengan daerah sekitarnya, juga untuk menghindari kebakaran dan gangguan suara.

c) Gardu Induk Jenis Setengah Pasangan Luar yaitu Gardu Induk jenis ini sebagian

dari peralatan tegangan tingginya terpasang didalam gedung. Gardu Induk ini disebut juga Gardu Induk jenis setengah pasangan dalam. Untuk Gardu Induk jenis ini dipakai bermacam – macam corak dengan pertimbangan – pertimbangan ekonomis, pencegahan kontaminasi garam, pencegahan gangguan suara, pencegahan kebakaran dan sebagainya.

d) Gardu Induk Jenis Pasangan Bawah Tanah yaitu hampir semua peralatan pada Gardu Induk ini terpasang dalam bangunan bawah tanah. Alat pendinginnya biasanya terletak diatas tanah. Kadang – kadang ruang kontrolnya juga terletak diatas tanah. Dipusat kota dimana tanah sukar didapat, jenis pasangan bawah

Gardu Induk 18

A.N. Afandi

tanah ini dipakai, misalnya dibagian kota yang sangat ramai, dijalan – jalan pertokoan dan dijalan – jalan dengan gedung – gedung bertingkat tinggi. Kebanyakan Gardu Induk ini dibangun dibawah jalan raya.

e) Gardu Induk Jenis Mobil yaitu Gardu induk jenis ini dilengkapi dengan peralatan diatas kereta hela (trailer) atau semacam truk. Gardu Induk jenis mobil ini dipakai dalam keadaan ada gangguan disuatu Gardu Induk lain guna pencegahan beban lebih berkala dan guna pemakaian sementara ditempat pembangunan tenaga listrik. Gardu Induk ini tidak dipakai secara luas melainkan sebagai transformator atau peralatan penghubung yang mudah dipindah – pindah diatas atau peralatan penghubung yang mudah dipindah – pindah diatas kereta hela atau truk untuk memenuhi kebutuhan dalam keadaan darurat.

Disamping itu ada yang disebut Gardu Satuan (Unit substation) dan Gardu Jenis Peti (Box Type Substation). Gardu satuan adalah gardu pasangan luar yang dipakai sebagai lawan (ganti) transformator 3 fasa dan lemari gardu distribusi ialah yang disebut distribusi untuk tegangan dan kapasitas yang relatif rendah dan sama sekali tidak dijaga. Ini dipakai didesa–desa pertanian atau nelayan dimana kebutuhannya kecil dan merupakan beban yang tidak begitu penting. Jika dilihat dari peralatan metering yang digunakan, Gardu Induk dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis sebagai berikut:

1. Gardu Induk Tegangan Tinggi Khusus yaitu gardu induk yang peralatan meteringnya berada pada sisi tegangan tinggi. Gardu ini disebut khusus karena hanya memberi supply satu jenis beban (satu trafo utama saja).

Gardu Induk 19

A.N. Afandi

Gambar 2.1. Gardu induk tegangan tinggi khusus

2. Gardu Induk Tegangan Tinggi Campuran yaitu gardu yang peralatan meteringnya berada pada sisi tegangan tinggi. Gardu ini disebut campuran karena gardu ini memberi supply bermacam–macam jenis beban (lebih dari satu beban).

Ga mbar 2.2. Gardu induk tegangan tinggi campuran

2.5. Pemilihan Gardu Induk

Pemilihan jenis Gardu Induk ditentukan oleh kodisi dari tempat dimana gardu itu akan dibangun dan factor ekonomi berdasarkan harga tanah. Tabel 2.2 menunjukkan beberapa factor yang harus diperhatikan dalam pemilihan jenis gardu Induk.

Tabel 2.2. Klasifikasi jenis gardu induk

Bawah Tanah Saluran transmisi Atas tanah

Item / Jenis

Pasangan Luar

Pasangan Dalam

Terutama bawah tanah Hanya bawah tanah yang keluar

Gardu Induk 20

A.N. Afandi

Keselarasan dengan Cocok untuk daerah Cocok untuk Daerah Cocok untuk jalan- lingkungan

jalur hijau dan daerah Perumahan dan jalan yang ramai dan industri

banyak gedung tinggi Pencegahan terhadap Agak sukar

Daerah Industri

Mudah

Mudah

gangguan suara Pencegahan terhadap Mudah Mudah Sukar, perlu hati-hati kebakaran Pencegahan terhadap Sukar didaerah yang Mudah Sukar, perlu hati-hati banjir

rendah Pencegahan terhadap Sukar dan perlu hati - Tidak perlu

Tidak perlu

salju hati Pencegahan terhadap Sukar dan prlu hati – Tidak perlu

Tidak perlu

debu dan pengotoran hati garam Daerah yang Besar Sedang Kecil diperlukan Mudah atau sukar Mudah

Agak sukar

Agak sukar

dibangun Waktu pembangunan Singkat

Agak lama

Lama

Harga tanah Cocok bila harga Cocok bila harga Cocok bila harga tanah murah

tanah mahal sekali Operasi dan Mudah

tanah mahal

Agak sukar

Agak sukar

pemeliharaan

2.6. Peralatan Gardu Induk

Gardu induk dilengkapi dengan fasilitas dan peralatan yang diperlukan sesuai dengan tujuannya, guna memperlancar sistem kerja dari gardu induk itu sendiri. Sesuai dengan difinisinya yaitu mengatur, membagi dan menyalurkan. Peralatan utama yang harus ada pada gardu induk yaitu transformator sebagai pengatur tegangan, busbar untuk membagi dan peralatan switching sebagai input dan output dalam sistem penyaluran. Adapun fasilitas utama dan fasilitas lain yang dimiliki gardu induk untuk operasi dan pemeliharaannya adalah sebagai berikut :

1) Transformator Tenaga, yaitu transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga

listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan). Dalam operasi umumnya, trafo-trafo tenaga ditanahkan pada titik netralnya sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan/proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 kV ditanahkan secara langsung di sisi netral 150 kV, dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan di sisi netral 20 kV nya.

Gardu Induk 21

A.N. Afandi

Transformator yang telah diproduksi terlebih dahulu melalui pengujian sesuai standar yang telah ditetapkan.

2) Rel (BusBar), yaitu berfungsi untuk menyalurkan dan membagikan tenaga listrik ke peralatan–peralatan lain didalam suatu gardu induk. Konstruksi dari busbar bermacam–macam tergantung dari sistem rangkaiannya. Karena busbar merupakan salah satu peralatan listrik yang penting dan merupakan tempat saluran transmisi maupun distribusi, maka busbar harus kuat dalam menahan kawat maupun menahan tegangan tinggi, sehingga dapat menyalurkan atau membagikan tenaga listrik dengan baik. Bahan–bahan dalam pembuatan busbar diantaranya :

» Tembaga Karena bahan ini mempunyai tahanan spesifik yang rendah dan mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi maka banyak digunakan untuk bahan busbar terutama pada kapasitas arus yang besar.

» Aluminium Bahan ini mempunyai spesifikasi yang besar dari pada tembaga. Sehingga untuk arus yang sama aluminium busbar mempunyai penampang lebih besar, akan tetapi bahan aluminium lebih ringan dari pada tembaga. sehingga harga dari aluminium busbar lebih murah dari pada tembaga. Bahan ini banyak digunakan untuk isolator outdoor pada tegangan tinggi.

» Besi Busbar yang menggunakan bahan dari besi biasanya untuk instalasi arus yang kecil karena harganya cukup murah.

Jenis busbar : »

Hantaran fleksibel yaitu seperti hantaran yang digunakan AMALEC, AAC yaitu suatu paduan aluminium atau hantaran untuk saluran transmisi yaitu ASCR.

» Hantaran yang berupa pipa dari CU atau Al. Perlu diperhatiakan disini untuk rel pembentuk pipa harus dimungkinkan pemuaian karena

Gardu Induk 22

A.N. Afandi

perubahan suhu maka harus ada fleksibel joint dengan demikian rel ini diikat satu sisi pada isolator tonggaknya sedang lainnya tidak diikat mati untuk memungkinkan pengembangan atau perekrutan. Untuk sambungan antar rel ataupun rel dengan transformator diguynakn dengan kawat anyaman atau pita – pita tembaga.

Konvigurasi busbar : »

Rel Tunggal Rel tunggal merupakan rel yang paling sederhana dan paling murah, tetapi tidak luwes dan tidak handal, karena bila perlu mengadakan pemeliharaan atau ada gangguan atau komponen yang berhubungan dengan rel tersebut akan terjadi pemadaman. Dengan demikian rel ini jarang digunakan untuk sistem 66 kV kecuali untuk GI yang kecil dan tidak penting. Pengamanan rel pada umunya adalah relay Differensial dan seperti diutarakan diatas adanya gangguan didaerah rel aklan terjadi pemadaman.

» Rel Ganda (Double Bus) Rel ganda mempunyai keluwesan dalam operasi dan pemeliharannya. Supaya rel sistem ini luwes operasinya maka harus ada PMT kopel. PMT kopel ini digunakan untuk menghubungkan kedua rel atau pada saat memindah penghantar atau trafo tenaga dari rel satu ke rel dua. PMT kopel ini harus dimasukan pada saat pemindahan tersebut. Pada umunya pada keadaan normal kedua PMS dari penghantar atau trafo tidak dapat dimasukkan kecuali kedua PMS kopel, kedua PMS tersebut dapat diamsukkan bila PMT kopel masuk. Dengan demikian antara PMS dan PMT kopel ini biasanya ada interlock. Rel ganda ditinjau dari sistem proteksi diferensial rel masih kurang luwes mengingat : —

Bila terjadi gangguan disalah satu rel, maka semua penghantar atau trafo tenaga yang tersambung pada rel tersebut akan terbuka atau terjadi pemutusan.

Gardu Induk 23

A.N. Afandi

— Pemindahan penghantar atau trafo daya dari rel satu kerel yang lainnya rangkaian skunder untuk relay differensial bus harus dipindahkan.

» Rel Gelang Pada hakekatnya rel gelang tidak mempunyai rel khusus karena rel yang ada merupakan dari penyulang penghantar. Selama pembukaan gangguan hanya terjadi disatu tempat dari rel, maka tidak akan terjadi pemisihan sistem atau pemadaman, sehingga operasinya cukup luwes disamping itu pada rel gelang tidak memerlukan pengaman rel khusus karena rel merupakan bagian dari penghantar. Kerugian utama dari sistem ini adalah untuk perluasan sukar.

» Rel 1,5 PMT Rel 1,5 PMT merupakan sistem rel yang luwes dalam pengoperasiannya serta mempunyai keandalan tinggi dan mudah sistem proteksinya untuk GI 500 kV, 275 kV dan 150 kV yang besar dan penting umunya digunakan rel 1,5 PMT. Pembebasan atau adanya gangguan disalah satu rel tidak akan membangkitkan pemutusan atau satpun dari penyulang, transformator ataupun generator.

3) Pemisah / PMS (Disconnecting Switch/DS), yaitu Saklar Pemisah (Disconnecting Switch) Merupakan peralatan hubung yang bekerja membuka atau menutup pada saat tidak berbeban atau pada saat arus yang sangat kecil. Misalnya arus eksitasi pada trafo daya. Berbeda dengan pemutus daya, saklar pemisah tidak dilengkapi dengan perlengkapan untuk memadamkan busur api. Karena itu saklar pemisah tidak dapat memutuskan arus gangguan atau arus beban. Syarat – syarat yang harus dipenuhi adalah :

» Harus sanggup menahan tegangan nominal sampai tegangan 10% diatas tegangan nomial.

» Dalam keadaan tertutup mampu menahan momentary current pada waktu hubung singkat.

Gardu Induk 24

A.N. Afandi

» Dapat menahan timbulnya beban thermis dan daya elektrodinamis yang timbul pada saat terjadi hubung singkat.

Standar arus nominal yang direkomendasikan oleh IEC adalah : 200, 400, 630, 800, 1250, 1600, 2.000, 2.500, 3.150, 4.000, 5.000, 6.300 Amper. Sedangkan untuk rating arus pentanahan hubung singkat adalah harga efektif arus hubung singkat terbesar yang mampu dialirkan pemutus daya dalam periode tertentu. Rating ini ditentukan berdasarkan hasil studi hubung singkat pada sistem tenaga listrik dimana saklar pemisah tersebut berada. Standar rating arus hubung singkat yang diberikan oleh IEC adalah : 8, 10, 12,5, 20, 25, 31,5, 40, 50, 63, 80, 100 Kilo Ampere (kA).

Sehingga untuk menentukan besarnya rating DS berdasarkan besarnya arus nominal pada saklar pemisah dan berdasarkan arus hubung singkat ketanah saklar pemisah tersebut. Hal ini dapat dilihat pada tabel berikut:

Klasifikasi Disconnecting Switch (DS) Sesuai dengan penempatannya, pemisah ini dapat dibedakan atas :

» Pemisah bus yaitu pemisah yang terpasang disisi bus »

Pemisah line yaitu pemisah yang terpasang disisi penghantar »

Pemisah tanah yaitu pemisah yang terpasang pada peralatan untuk menghubungkan ketanah.

Selain penggolongan berdasarkan penempatannya, pemisah juga dapat digolongkan berdasarkan posisi penggeraknya. Adapun jenis–jenis pemisah berdasarkan posisi penggeraknya adalah sebagai berikut : »

Pemisah yangbatang geraknya bergerak disisi penghantar »

Pemisah yang batang geraknya terletak ditengah »

Pamisah yang batang geraknya bergerak keatas (disebut pantograf umumnya digunakan pada tegangan ekstra tinggi)

» Pemisah yang geraknya bersama–sama PMT

Gardu Induk 25

A.N. Afandi

Tabel 2.3. Cordination rated values for rated voltage

Rated Short-

Rated Peak

Rated Normal Current Voltage

Rated time Withstand

Withstand

Current Current

(rms)

(rms)(kA)

Jika dilihat dari cara sistem pengoperasiannya, pemisah juga dapat dibedakan menjadi : »

Manual untuk sistem 70 kV dan atau 150 kV »

Motor listrik untuk sitem 150 kV »

Pneumatik dengan tekanan udara untuk sistem 150 kV dan 500 kV

Untuk sisi penghantar disamping ada pemisahnya juga ada pemisah pentanahan, dan cara kerjanya selalu interlock yaitu jika pemisah pentanahan belum dilepas maka pemisah penghantar tidak dapat dimasukkan. Begitu juga sebaliknya jika pemisah penghantar belum dilepas maka pemisah pentanhan tidak dapat dimasukkan.

4) Pemutus Tenaga / PMT (Circuit Breaker/CB), yaitu Circuit Breaker dapat dioperasikan secara otomatis maupun secara manual dengan waktu pemutusan atau penyambungan yang tetap sama, sebab faktor ini ditentukan oleh struktur mekanisme yang menggunakan pegas – pegas. Karena itu circuit breaker dapat

Gardu Induk 26

A.N. Afandi

diopeasikan untuk memutus maupun menghubung rangkaian dalam keadaan dilalui arus beban atau tidak. Jika terjadi gangguan maka CB akan memutus rangkaian secara otomatis, untuk operasi ini CB dilengkapi dengan relay–relay. Fungsi dari masing–masing relay adalah mengaman sistem dari gangguan yang berbeda–beda macam gangguannya, oleh karena itu diperlukan koordinasi tersendiri. Syarat–syarat yang harus dipenuhi oleh circuit breaker adalah : »

Pada waktu keadaan tertutup harus mampu dilalui arus dalam waktu yang panjang.

» Bila dikehendaki, harus dapat membuka dalam keadaan berbeban bila sedikit terjadi beban lebih.

» Harus dapat memutus secara cepat, arus beban yang mungkin mengalir bila terjadi hubung singkat pada system.

» Bila kontak dalam keadaan terbuka, celah (gap) harus tahan terhadap tegangan rangkaian.

» Untuk membebaskan dari sistem, maka pada saat terjadi gangguan harus segera membuka.

» Harus tahan terhadap arus hubung singkat beberapa saat sampai gangguan dibebaskan oleh peralatan pengaman lainnya yang dekat dengan gangguan.

» Harus dapat memutuskan arus yang sangat kecil, seperti arus magnetisasi transformator atau saluran yang sifatnya induktif atau kapasitif.

» Harus tahan terhadap efek pembusuran pada kontak–kontaknya, gaya elektrodinamis dan panas yang timbul pada waktu terjadi hubung singkat.

Fungsi utama dari Pemutus/PMT (Circuit Breaker/CB) ialah untuk memutus atau menghubung rangkaian pada saat sistem tenaga listrik pada keadaan berbeban atau tidak berbeban serta pada saat terjadi hubung singkat. Dengan demikian kemampuan pemutus tenaga tergantung dari dua hal yaitu : »

Kemampuan dilalui arus secara kontinyu serta untuk embuka dan menutupnya.

Gardu Induk 27

A.N. Afandi

» Kemampuan untuk membuka pada saat sistem tersebut pada keadaan hubung singkat. Hal ini dapat dinyatakan dengan kA atau MVA yang merupakan perkalian kemampuan membuka arus dengan tegangan nominal.

Penanaman PMT ditandai dengan madia dimana kedua kontak buka/tutup berada. Madia ini berfungsi sebagai isolasi kedua kontak dan untuk memadamkan busur api pada saat pembukaan dan penutupan PMT. Berdasarkan media pemadaman busur api yang digunakan pada saat terjadi hubung singkat, PMT dapat dibedakan atas : »

OCB Pemutus tenaga ini menggunakan minyak sebagai isolasi dan sebagai pemadap busur api yang terjadi. Sedangkan jenis dari PMT ini ada dua macam, yaitu :

— Bulk oil , yaitu PMT yang menggunakan banyak minyak — Small oil , yaitu PMT yang menggunakan sedikit minyak

PMT SF 6

PMT SF 6 mengggukan Gas Sulfur Heksa Cloride dengan umus SF 6 sebagai bahan isolasi dan sebagai media pemadam busur api. Tekan gas dari PMT ini pada sistem 70 kV keatas umunya diatas adalah 1 atmosfer

(4 sampai dengan 6 atmosfer). PMT SF 6 dapat dinyatakan sebagai pengembangan OCB, karena pemadaman usr api dengan SF 6 lebih efektif dan tidak terbentuk kotoran yang mengotori gas tersebut. Sekarang penggunaan OCB semakin berkurang dan diganti dengan PMT SF 6 . »

VCB (Vacum Circuit Breaker) Pada PMT jenis ini kedua kontak berada didalam ruang hampa. VCB saat ini umunya digunakan pada tegagan menengah sampai dengan 70 kV dan untuk di Indonesia masih jarang digunakan pada sitem 70 kV.

» ACB (Air Blash Circuit Breaker) atau ABB (Air Blash Breaker) PAda ABB kedua kontak berada diudara biasa dan untuk memadamkan busur apinya dilakukan dengan menghembuskan udara bertekanan. ABB banyak digunakan pada sistem 150 kV, 275 kV dan 500 kV.

Gardu Induk 28

A.N. Afandi

Selain jenis PMT diatas masih ada beberapa PMT lagi yang dibedakan berdasarkan penggunaannya pada sistem penyaluran yaitu PMT Tegangan Ekstra Tinggi . PMT ini umumnya merupakan PMT SF 6 dan PMT jenis ABB dan pada hakekatnya tabung pemisahnya merupakan tabung PMT tegangan tinggi yang dipasang seri. Sedang PMT jenis lai adalah PMT Penuptup Balik yaitu PMT yang menggunakan penutup balik atau recloser. PMT ini sering digunakan pada sistem tegangan menengah dan tegangan tinggi atau tegangan ekstra tinggi.

PMT yang dapat digunakan untuk penutup balik adalah ditandai dengan simbol 0 – 0,3 sec CO – 3 min – CO, artinya open (buka) 0,3 detik baru dapat menutup (close) dan langsung dapat membuka (open) kemudian waktu pengisian pegas atau pengembalian tekanan udara atau minyak untuk menutup (close) dan membuka. PMT untuk tegangan tinggi atau ekstra tinggi setiap fasa dapat dikontrol sendiri - sendiri atau ketiga fasanya bersama–sama (yang mengontrol satu dan untuk menggerakkan ketiga fasanya dikopel secara mekanis). Hal ini dikaitkan dengan penyetelan penutup balik yaitu : »

Penutup balik satu fasa Pada penutup balik satu fasa jika terjadi gangguan satu fasa, misalnya fasa R maka relay akan memerintahkan PMT membuka fasa R ini saja, kemudian menutup kembali. Bila gangguannya temporer pada saat pemembukaan PMT busur ini akan padam sendiri. Tetapi bila gangguannya permanent, maka setelah PMT ini menutup relay akan melihat relai kembali kemudian relai akan memerintahkan membuka PMT ketiga fasanya kemudian tidak akan menutup kembali. Sedang bila gangguannya satu fasa atau tiga fasa rel akan memrintahkan PMT membuka ketiga fasanya dan tidak akan menutup kembali.

» Penutup balik tiga fasa Pada penutup balik tiga fasa jika terjadi gangguan satu fasa, dua fasa atau tiga fasa, relai akan memerintahkan PMT untuk membuka ketiga fasanya dan tidak menutup kembali.

Gardu Induk 29

A.N. Afandi