Sistem Catu Daya pada Gardu Induk

Untuk memenuhi kebutuhan sendiri sebuah GI umumnya membutuhkan sumber tenaga listrik tersendiri. Sumber AC yang berasal dari trafo pemakaian sendiri (PS) yang kapasitasnys relative kecil, tergantung dari besar kecilnya kapasitas GI tersebut (200 kVA, 315 kVA).
Sumber tenaga listrik sangat penting sekali demi kelangsungan operasi gardu induk. Dari tingkat kepentingan (urgency) GI yang berbeda-beda terhadap keandalan sistem menyebabkan terdapat sebuah GI yang mempunyai lebih dari satu sistem catu daya.

a. Catu daya AC
Pasokan catu daya untuk kebutuhan pemakaian sendiri diperoleh dari Trafo Pemakaian Sendiri (PS), dimana sisi primer 20 kV dipasok dari Trafo daya melalui busbar 20 kV. Tegangan sisi sekunder 380 V dari PS-1 masuk ke rel panel pembagi AC sebagai pasokan Utama,
Tegangan dapat diatur melalui tap pada trafo PS, dengan catatan apabila dikehendaki perubahan tap, harus dilakukan dalam kondisi padam (Offload tap changer).

b. Catu daya DC
Sumber tegangan AC 380 Volt diubah oleh rectifier menjadi tegangan DC dan diparalel dengan batere menghasilkan tegangan 110 Vdc dan atau 48 Vdc. Sumber DC digunakan untuk:
• Sumber tenaga untuk alat control, sinyal
• Sumber tenaga untuk motor PMT, PMS, tap changer
• Sumber tenaga untuk differensial/proteksi
• Sumber tenaga untuk penerangan darurat
• Sumber tenaga untuk telekomunikasi

Batere dapat diklasifikasikan menurut:
a. Menurut bahan elektrolitnya
1. Batere timah hitam (lead acid strorage battery), elektrolit larutannya asam belerang (H2SO4).
• Lead – antimony
• Lead - calcium

2. Batere alkali (Alkaline storage battery) elektrolitnya larutan alkali

b. Menurut kapasitas batere
Kapasitas batere adalah besarnya arus listrik batere (ampere) yang dapat disuplai/dialirkan ke suatu rangkaian luar atau beban dalam waktu tertentu (jam) untuk memberikan tegangan tertentu. Kapasitas batere (Ah) dinyatakan sebagai berikut:
C = I . t
Dimana : C = Kapasitas batere (Ah)
I = Besarnya arus yang mengalir
t = waktu (jam)

1. Kapasitas rendah/sedang sampai dengan 235 Ah, lama pengosongan 8 jam pada suhu 25oC.

2. Kapasitas tinggi dari 235 s.d. 450 Ah, lama pengosongan 8 jam pada suhu 25oC.

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam operasi batere adalah sebagai berikut:
a. Ruang batere
• Harus bersih, ventilasi cukup agar terdapat sirkulasi;
• Tidak boleh membawa api atau merokok didalam ruangan batere;
• Batere alkali dan batere timah hitam tidak boleh ditempatkan pada suatu ruangan;
• Batere harus terisolasi terhadap rak dan terhadap lantai, bahan isolasi terbuat dari bahan yang tahan lembab.

b. Air batere ditempatkan pada bejana yang terbuat dari bejana kaca atau plastic.

c. Elektrolit
• Pada setiap sel batere (tutup selnya) harus tertutup rapat dengan tetap menjaga lubang penguapan;
• Jangan menggunakan hydrometer yang dipakai untuk pengukuran BJ elektrolit asam kemudian untuk alkali atau sebaliknya;
• Jangan mengoperasikan batere yang elektrolitnya dibawah minimum;
• Jangan terjadi tetesan/tumpahan elektrolit pada cover sel batere;
• Kabel yang dipergunakan harus tahan terhadap lembab dan tahan terhadap pengaruh kerusakan akibat elektrolit.

d. Peralatan untuk keselamatan kerja
• Gunakan sarung tangan, pelindung mata pada saat melakukan pekerjaan batere terutama waktu berhubungan dengan elektrolit;
• Hindari memakai alat perhiasan yang terbuat dari logam (emas, jam tangan dan lain-lain);
• Jangan memukul dan meletakkan barang berat diatas batere yang dapat menyebabkan hubung singkat.

Pengenalan Reaktor, Kapasitor, dan Pentanahan

a. Reaktor

Suatu transmisi tegangan tinggi/tegangan ekstra tinggi yang panjang tanpa berbeban maka tegangan penerima akan naik akibat adanya capasitansi di sepanjang jaringan. Tegangan yang naik melebihi tegangan yang dijinkan tidak diperkenangkan. Untuk mendapatkan tegangan yang diinginkan maka pada ujung transmisi dipasang reactor yaitu suatu beban reaktif induktif (VAR). Besarnya reaktif terpasang sangat tergantung pada kebutuhan.
Perubahan beban juga dapat mengakibatkan perubahan tegangan, bila pengaturan tegangan melalui tap trafo tidak lagi memungkinkan maka reactor mempunyai peranan dalam pengaturan tegangan.

b. Kapasitor
Pada GI yang jauh dari sumber pembangkit atau beban yang besar dapat mengakibatkan tegangan menjadi turun. Pengaturan melalui tap maupun lainnya telah dilakukan namun tegangan tetap menunjukkan perubahan tegangan yang signifikan maka dipasanglah capasitor. Pemasangan capasitor diharapkan dapat memperbaiki tegangan sesuai yang diinginkan.

c. Pentanahan
Berdasarkan tujuan pentanahan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:
1. Pentanahan sistem (Pentanahan titik netral)
Pentanahan sistem yang dimaksud menghubungkan titik netral peralatan (trafo) ke tanah.

Pentanahan sistem bertujuan:
• Melindungi peralatan/saluran dari bahaya kerusakan yang diakibatkan oleh adanya gangguan fasa ke tanah;
• Melindungi peralatan/saluran terhadap bahaya kerusakan isolasi yang diakibatkan oleh tegangan lebih;
• Untuk keperluan proteksi jaringan;
• Melindungi makhluk hidup terhadap tagangan langkah (step voltage);

2. Pentanahan statis (pentanahan peralatan)
Pentanahan ini dilakukan dengan menghubungkan semua kerangka peralatan (metal work) yang dalam keadaan normal tidak dialiri arus sistem ke sistem pentanahan switchyard (mess atau rod.

Pentanahan statis bertujuan:
• Melindungi makhluk hidup terhadap tegangan sentuh;
• Melindungi peralatan tegangan rendah terhadap tegangan lebih.

Pemutus Tenaga (PMT) - Circuit Breaker (CB)

Pemutus tenaga adalah saklar yang digunakan untuk menghubungkan /memutuskan arus/daya listrik sesuai ratingnya. Oleh karena PMT digunakan untuk memutus beban maka harus dilengkapi dengan pemadam busur api.

1. Jenis PMT berdasarkan media pemadam busur apinya

• PMT dengan menggunakan minyak banyak (Bulk Oil Circuit Breaker)
• PMT dengan menggunakan minyak sedikit (Low Oil Content Circuit Breaker)
• PMT dengan media hampa udara (Vacuum Circuit Breaker)
• PMT dengan udara hembus (Air Blast Circuit Breaker)
• PMT dengan media gas SF6

2. Jenis PMT berdasarkan mekanis penggeraknya

• Pegas
• Pneumatik
• Hidrolik

Transformator Instrument

Transformator instrument berfungsi untuk mencatu instrument ukur (meter) dan relai serta alat-alat serupa lainnya. Transformator ini terdapat dua jenis yaitu transformator arus (CT) dan transformator tegangan (PT).

Transformator instrument yang berazaskan induksi terdiri dari inti (core) dan kumparan (winding). Inti berfungsi sebagai jalannya fluxi magnit sedangkan kumparan berfungsi mentransformasikan arus dan tegangan. Kumparan primer dan sekunder dapat lebih dari satu kumparan.

N1 / N2 = V1/ V2 = I2 /I1

Dimana :
N1 : Jumlah lilitan primer
N2 : Jumlah lilitan sekunder
V1 : Tegangan primer
V2 : Tegangan sekunder
I1 : Arus primer
I2 : Arus sekunder

Yang termasuk dalam trafo-trafo pengukuran adalah:

• Trafo arus (CT)
• Trafo tegangan (PT/CVT)
• Gabungan trafo arus dan trafo tegangan (combined current transformer and potential transformer)

Fungsi trafo pengukuran (CT/PT/CVT) adalah:

• Mengkonversi besaran arus atau tegangan pada sistem tenaga listrik dari besaran primer menjadi besaran sekunder untuk keperluan sistem metering dan proteksi.
• Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer.
• Standarisasi besaran sekunder, untuk arus 1 A, 2 A dan 5 A, tegangan 100, 100/√3, 110/√3 dan 110 volt

a. Transformator Arus (CT)
Berdasarkan penggunaan, trafo arus dikelompokkan menjadi dua kelompok dasar, yaitu; trafo arus metering dan trafo arus proteksi.

• Trafo Arus Metering

Trafo arus pengukuran untuk metering memiliki ketelitian tinggi pada daerah kerja (daerah pengenalnya) antara 5% - 120% arus nominalnya, tergantung dari kelas dan tingkat kejenuhan.

• Trafo Arus Proteksi

Trafo arus proteksi memiliki ketelitian tinggi sampai arus yang besar yaitu pada saat terjadi gangguan, dimana arus yang mengalir mencapai beberapa kali dari arus pengenalnya dan trafo arus proteksi mempunyai tingkat kejenuhan cukup tinggi.

b. Transformator tegangan (PT)
Trafo tegangan dibagi menjadi 2 (dua) jenis, trafo tegangan magnetik (magnetic voltage transformer/VT) atau yang sering disebut trafo tegangan induktif, dan trafo tegangan kapasitif (capacitor voltage transformer/CVT). Pada dasarnya, prinsip kerja trafo tegangan sama dengan prinsip kerja pada trafo arus. Pada trafo tegangan perbandingan transformasi tegangan dari besaran primer menjadi besaran sekunder ditentukan oleh jumlah lilitan primer dan sekunder. Diagram fasor arus dan tegangan untuk trafo arus juga berlaku untuk trafo tegangan.
Menurut prinsip kerjanya, trafo tegangan diklasifikasikan menjadi 2 (dua) kelompok, yaitu:

• Trafo Tegangan Induktif (inductive voltage transformer atau electromagnetic voltage transformer)

Trafo tegangan induktif adalah trafo tegangan yang terdiri dari belitan primer dan belitan sekunder dengan prinsip kerja tegangan masukan (input) pada belitan primer akan menginduksikan tegangan ke belitan sekunder melalui inti.

• Trafo Tegangan Kapasitor (capasitor voltage transformer)

Trafo tegangan kapasitif terdiri dari rangkaian kapasitor yang berfungsi sebagai pembagi tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan menengah pada primer, selanjutnya diinduksikan ke belitan sekunder.

Pemisah (PMS) - Disconnecting Switch (DS)

Pemisah adalah yang digunakan untuk menyatakan secara visual bahwa suatu peralatan listrik sudah bebas dari tegangan kerja.

1. Menurut fungsinya:

• Pemisah tanah
• Pemisah peralatan

2. Menurut penempatannya:

• Pemisah Penghantar
• Pemisah bus
• Pemisah seksi (GI dengan 1-1/5 PMT)
• Pemisah tanah

3. Menurut gerakan lengan:

• Pemisah engsel
• Pemisah putar
• Pemisah siku
• Pemisah luncur
• Pemisah pantograph

4. Tenaga penggerak:

• Secara manual
• Dengan motor
• Dengan pneumatic
• Dengan hidrolik

Lightning Arrester (LA)

Persoalan isolasi adalah salah satu dari beberapa persolakan yang penting dalam teknik tenaga listrik tegangan tinggi. Isolasi yang dipakai dalam setiap peralatan listrik tegangan tinggi adalah merupakan bagian besar biaya yang diperlukan dalam pembuatan peralatan listrik. Oleh karenanya pembuatan isolasi peralatan listrik harus rasional dan ekonomis tanpa mengurangi kemampuan sebagau isolator. Alat pelindung peralatan listrik tersebut dari bahaya tegangan lebih dari luar dan dalam mutlak diperlukan. Alat pelindung dimaksud adalah Lightning Arrester (LA).

LA berfungsi melindungi peralatan listrik terhadap tegangan lebih akibat surja petir dan surja hubung serta mengalirkan arus surja ke tanah. LA dilengkapi dengan:

• Sela bola api (Spark gap)
• Tahanan kran atau tahanan tidak linier (valve resistor)
• Sistem pengaturan atau pembagian tegangan (grading system)

Jenis-jenis arrester:

• Type expulsion: terdiri dari dua elektroda dan satu fibre tube. Tabung fibre menghasilkan gas saat terjadi busur api dan menghembuskan busur api kearah bawah. Setelah busur hilang maka arrester bersifat isolator kembali.
• Type Valve: bila tegangan surja petir menyambar jaringan dan dimana terdapat arrester terpasang maka seri gap akan mengalami kegagalan mengakibatkan terjadi arus yang besar melalui tahanan kran yang saat itu mempunyai nilai kecil. Bila tegangan telah normal kembali maka tahanan kran mempunyai nilai besar sehingga busur api akan padam pada saat tegangan susulan sama dengan nol.

Transformator Tenaga (Power Transformer)

Trafo tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk mentransformasikan daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya.

a. Bagian-bagian utama transformator tenaga:

• Inti besi : Berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh Eddy Current.

• Kumparan : Adalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, pertinak dan lain-lain.

• Minyak Trafo : Seluruh kumparan dan inti besi transformator direndam dalam minyak trafo. Minyak berfungsi sebagai media pemindah panas trafo (pendingin) serta berfungsi sebagai isolasi.

• Tangki dan Konservator : Pada umumnya bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo berada (ditempatkan) dalam tangki. Untuk menampung pemuaian minyak trafo, tangki dilengkapi dengan konservator.

• Bushing : Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.

b. Peralatan bantu transformator:

• Pendingin : Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi (di dalam transformator). Maka untuk mengurangi kenaikan suhu trafo yang berlebihan maka perlu dilengkapi dengan alat/sistem pendingin untuk menyalurkan panas keluar transformator. Media yang dipakai pada sistem pendingin dapat berupa minyak dan udara. Sedangkan dalam pengalirannya (sirkulasi) dapat berupa alamiah (natural) dan tekanan/paksaan.

• Tap changer : Alat perubah perbandingan transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik (diinginkan) dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah.

• Alat Pernapasan (Silicagel) : Karena pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyak pun akan berubah-ubah, sehingga mengakibatkan adanya pemuaian dan penyusutan minyak trafo. Menyusutnya minyak trafo mengakibatkan permukaan minyak menjadi turun dan udara akan masuk ke dalam tangki. Proses demikian disebut pernapasan trafo. Akibat pernafasan tersebut maka minyak trafo akan bersinggungan dengan udara luar. Untuk mencegah hal ini maka ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi dengan alat pernapasan berupa tabung berisi kristal zat hygrokopis (silicagel).

• Indikator : Untuk mendeteksi transformator yang beroperasi maka dilengkapi dengan indikator suhu minyak, indikator suhu kumparan, indikator level minyak, indikator sistem pendingin serta indikator kedudukan tap changer.

• Peralatan proteksi : Untuk mengamankan transformator yang diakibatkan karena gangguan maka dipasang relai pengaman seperti; Relai differensial, Buchloz, tekanan lebih, relai tangki tanah, relai hubung tanah, relai thermis, relai tekanan lebih, sudden pressure, relai jansen, arus lebih dan Arrester

Pengenalan Gardu Induk

1. Peranan Gardu Induk dalam Sistem Kelistrikan
Gardu Induk merupakan simpul didalam sistem tenaga listrik, yang terdiri dari susunan dan rangkaian sejumlah perlengkapan yang dipasang menempati suatu lokasi tertentu untuk menerima dan menyalurkan tenaga listrik, menaikkan dan menurunkan tegangan sesuai dengan tingkat tegangan kerjanya, tempat melakukan kerja switching rangkaian suatu sistem tanaga listrik dan untuk menunjang keandalan sistem tenaga listrik terkait.

2. Pengertian dan Fungsi Gardu Induk

• Gardu Induk adalah suatu instalasi listrik mulai dari TET (Tegangan Ekstra Tinggi), TT (Tegangan Tinggi) dan TM (Tegangan Menengah) yang terdiri dari bangunan dan peralatan listrik.
• Fungsi Gardu Induk adalah untuk menyalurkan tenaga listrik (kVA, MVA) sesuai dengan kebutuhan pada tegangan tertentu. Daya listrik dapat berasal dari Pembangkit atau dari gardu induk lain.

3. Jenis Gardu Induk
3.1 Menurut Pelayanannya

• Gardu Transmisi, yaitu gardu induk yang melayani untuk TET dan TT
• Gardu Distribusi, yaitu gardu induk yang melayani untuk TM

3.2 Menurut Penempatannya

• Gardu induk pasangan dalam (Indoor Substation)
• Gardu induk pasangan luar (Outdoor Substation)
• Gardu induk sebagian pasangan luar (Combine Outdoor Substation)
• Gardu induk pasangan bawah tanah (Underground Substation)
• Gardu induk pasangan sebagian bawah tanah (Semi Underground Substation)
• Gardu induk mobi (Mobile Substation)

3.3 Menurut Isolasinya

• Gardu induk yang menggunakan udara guna mengisolir bagian-bagian yang bertegangan dan bagian bertegangan lainnya dan dengan bagian yang tidak bertegangan/tanah.
• Gardu induk yang menggunakan gas guna mengisolir bagian-bagian yang bertegangan dan bagian bertegangan lainnya dan dengan bagian yang tidak bertegangan/tanah. Isolasi gas yang digunakan adalah gas SF6 pada tekanan tertentu.

3.4 Menurut rel

• Gardu induk dengan satu rel (single busbar)
• Gardu induk dengan dua rel (double busbar)
• Gardu induk dengan dua rel sistem 1,5 PMT (one and half circuit breaker)