Perlengkapan Sistem Tenaga di Gardu Induk

Gardu induk merupakan suatu sistem instalasi listrik yang terdiri dari beberapa perlengkapan peralatan listrik dan menjadi penghubung listrik dari jaringan transmisi ke jaringan distribusi primer.

Contoh One Line Diagram Gardu Induk

Kita akan membahas satu per satu perlengakapan sistem tenaga listrik yang terdapat pada gardu induk seperti pada one line diagram di atas.

1. Lightning Arrester

Lightning arrester terletak di bagian paling depan dari sebuah gardu induk karena peralatan ini memegang peranan penting seba- gai pengaman utama terhadap trafo dari tegangan surja yang terjadi ketika terjadi sambaran petir. Sambaran petir pada jaringan hantaran udara sistem tenaga listrik merupakan suntikan muatan listrik yang menimbulkan kenaikan tegangan sesaat yang cukup besar pada jaringan. Agar tegangan lebih tersebut tidak merusak isolasi peralatan pada jaringan, maka dipasang pelindung yang akan mengalirkan surja petir tersebut ke tanah.

Bereng Gambarna Dison

Lightning Arrester

2. Line Switch

Line switch merupakan peralatan yang digunakan untuk menghubungkan atau memutus saluran pada incoming trafo. Saat pengoperasian normal, line switch dalam keadaan close, sedangkan saat akan dilakukan perbaikan maka line switch diopen agar tidak ada lagi arus yang mengalir ke CB.

3. Ground Switch

Ground switch merupakan peralatan yang digunakan sebagai pengaman ketika dilakukan perbaikan pada peralatan yang ada di gardu induk. Saat pengoperasian normal, ground switch dalam keadaan open, sedangkan saat akan dilakukan perbaikan, maka ground switch diclose agar tidak ada arus sisa yang mengalir pada peralatan.

4. Busbar

Busbar merupakan titik pertemuan/hubungan antara trafo-trafo tenaga, saluran udara tegangan tinggi, saluran kabel tegangan tinggi dan peralatan listrik lainnya untuk menerima dan menyalurkan daya listrik. Ada beberapa jenis konfigurasi busbar yang digunakan saat ini, yakni:

Bereng Gambarna Dison

Busbar

a. Single Busbar
Ini adalah susunan busbar yang sederhana dan paling murah. Namun memiliki keterbatasan operasi. Apabila ada kerusakan pada busbar, maka seluruh pusat listrik harus dipadamkan untuk dapat melakukan perbaikan.

b. Double Busbar dengan 1 Breaker
Busbar ganda umumnya dilengkapi dengan saklar pemutus dan saklar pemisah yang berfungsi untuk menghubungkan busbar 1 dan busbar 2. Kedua busbar tersebut dapat dihubungkan terpisah ataupun paralel dengan cara menutup atau membuka pemutus tenaga kopel. Dengan cara demikian fleksibilitas operasi akan terpenuhi, terutama pada saat ada gangguan.

c. Double Busbar dengan 2 Breaker
Susunan busbar seperti ini berupa busbar ganda yang didukung dengan 2 buah pemutus tenaga. Pemindahan beban dari busbar 1 ke busbar 2 dapat dilakukan tanpa pemadaman dengan menutup pemutus tegangan yang dituju dan kemudian membuka pemutus tenaga yang ditinggalkan. Harus dipastikan pada saat pengerjaan fasa dan tegangan kedua rel sama.

d. Double Busbar dengan 1½ Breaker
Susunan busbar model ini cukup rumit namun memiliki keefisienan dan fleksibilitas tinggi. Hal ini dikarenakan busbar ganda didukung dengan 3 buah pemutus tenaga diantara dua busbar tersebut. Dengan susunan busbar seperti ini apabila terdapat gangguan, sistem masih dapat menyalurkan daya secara penuh.

5. Coupling Capacitor Potential Device (CCPD)

CCPD merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tegangan sistem yang tinggi, biasanya mempunyai rating 230kV/115V,115kV/115V, 134kV/66.7V dan 66.7kV/66.7V.

Bereng Gambarna Dison

CCPD

6. Disconnecting Switch (DS) atau Pemisah (PMS)

Disconnecting switch merupakan peralatan pada sistem tenaga listrik yang berfungsi sebagai saklar pemisah yang dapat memutus dan menyambung rangkaian dengan arus yang rendah (±5A), biasa dipakai ketika dilakukan perawatan atau perbaikan. DS hanya boleh dioperasikan tanpa arus. Berdasarkan posisinya, DS dibagi menjadi 3 macam yaitu DS jaringan, DS bus, dan DS trafo. Pada DS terdapat mekanisme interlocking yang berfungsi untuk mengamankan pembukaan dan penutupan DS.

7. Pemutus Tenaga / Circuit Breaker

Circuit breaker adalah peralatan sistem tenaga yang berfungsi untuk memutuskan hubungan antara sisi sumber tenaga listrik dan sisi beban yang dapat bekerja secara otomatis ketika terjadi gangguan atau secara manual ketika dilakukan perawatan atau perbaikan. Ketika kontak dipisahkan, beda potensial di antara kontak tersebut menimbulkan medan elektrik di antara kontak tersebut. Medan elektrik ini akan menimbulkan ionisasi yang mengakibatkan terjadinya perpindahan elektron bebas ke sisi beban sehingga muatan akan terus berpindah ke sisi beban dan arus tetap mengalir. Karena hal ini menimbulkan emisi termis yang cukup besar, maka timbul busur api (arc) di antara kontak PMT tersebut. Agar tidak mengganggu kestabilan sistem, maka arc tersebut harus segera dipadamkan. Berdasarkan metode dalam pemadaman arc tersebut, PMT dibagi menjadi beberapa jenis yaitu :

a. Air Circuit Breaker

Air Circuit Breaker

Jenis ini menggunakan metode yang paling sederhana, yaitu memperpanjang lintasan arc. Karena efek pemanjangan lintasan ini diharapkan arc dapat segera dipadamkan. Biasanya dipakai untuk indoor (dalam switchgear) untuk level tegangan 4.16kV dan 13.8kV.

b. Oil Circuit Breaker

Oil Circuit Breaker

Pada CB jenis ini, ketika kontak terbuka, arc akan terjadi dengan media sekitar berupa minyak sehingga minyak menguap dan menimbulkan gelembung gas yang menyelubungi arc di antara kontak. Gelembung ini membuat minyak terdekomposisi sehingga menimbulkan gas hidrogen yang menghambat arc. Dengan adanya media minyak ini, diharapkan arc dapat segera dipadamkan. Secara fisik bentuknya paling besar diantara jenis CB yang lain dan dicirikan dengan adanya tangki-tangki yang di dalamnya terdapat minyak.

c. SF6 Circuit Breaker

SF6 Circuit Breaker

Saat kontak terbuka dan arc muncul, gas SF6 bertekanan tinggi ditiupkan di antara kontak untuk menyingkirkan partikel bermuatan dari sela antara kedua kontak sehingga membuat arc semakin cepat padam. Gas SF6 dipilih karena sifat gas ini yang merupakan bahan isolasi dan pendingin yang baik.

d. Vacuum Circuit Breaker

Vacuum Circuit Breaker

Pada CB jenis ini kontak ditempatkan pada suatu bilik yang vakum. Tidak boleh terjadi kebocoran sedikitpun pada bilik ini. PMT jenis ini umumnya tidak menggunakan kontak yang bergerak secara mekanik seperti kontak yang lain. Kontak mekanik akan menyebabkan pergeseran kontak yang memungkinkan terjadinya kebocoran. Pada CB vakum, pemadaman arc dilakukan dengan memperpanjang lintasan serta menghilangkan molekul udara yang dapat mengalami ionisasi.

8. Circuit Switcher (C/S)

Merupakan jenis breaker yang hanya mempunyai kemampuan untuk memutuskan arus, baik dalam kondisi gangguan ataupun dalam kondisi normal, tapi tidak mempunyai kemampuan untuk menutup rangkaian listrik secara otomatis (reclosing). Sehingga circuit switcher hanya dipakai untuk proteksi peralatan yang tidak mengizinkan untuk reclose jika ada gangguan, misalnya untuk proteksi trafo daya.

Circuit Switcher

9. Trafo Daya (Power Transformer)

Trafo daya berfungsi untuk mentransformasikan daya listrik dengan merubah besaran tegangannya, dengan frekuensi tetap. Trafo berfungsi sebagai penurun (step-down) ataupun penaik (step-up) tegangan dan arus. Hal ini berdasar kepada kebutuhan, untuk saluran transmisi dibutuhkan trafo jenis step-up untuk menaikan tegangan dan menurunkan arus dikarenakan dalam pentransmisiannya tenaga listrik melewati penghatar yang berjarak cukup jauh sehingga memiliki hambatan yang cukup besar. Penaikan tegangan dan penurunan arus dimaksudkan untuk mengurangi losses selama proses pentransmisian. Sebaliknya pada distribusi dibutuhkan trafo step-down untuk menurunkan tegangan sitem ke tegangan distribusi dan juga menaikkan arus listrik.

Trafo Daya

10. Voltage Regulator

Voltage regulator pada dasarnya adalah transformator yang memiliki belitan satu belitan untuk primer dan sekunder yang tergolong autotransformer. Karena mekanisme dasarnya dari transformer, voltage regulator bekerja menaikkan dan menurunkan tegangan sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan pengguna, apakah lebih baik tinggi atau rendah. Daya yang disalurkan dari pusat pembangkit dapat mengalami penurunan tegangan akibat rugi-rugi yang dihasilkan sepanjang kawat penghantar pada transmisi atau distribusi, dapat pula mengalami kenaikan tegangan akibat lepasnya beban. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada jaringan atau pada benda lain. Penaikan tegangan oleh voltage regulator tidak akan mengakibatkan kenaikan faktor daya, hal ini berbeda apabila menggunakan kapasitor. Keuntungan memakai VR ialah apabila VR rusak maka trafo masih tetap berfungsi dan masih dapat menyalurkan daya ke feeder, tetapi apabila tidak menggunakan VR melainkan memakai on load tap changer (OLTC) pada trafo, jika OLTC rusak maka trafo pun ikut terkena imbasnya, dan harus segera diperbaiki seluruhnya sekaligus.

11. Current Transformer

Current transformer (CT) atau trafo arus adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa trafo yang digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya ratusan hingga ribuan ampere dan arus yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi. CT digunakan untuk menurunkan arus berdasarkan rasio tertentu yang dimiliki trafo arus menurut spesifikasinya yang digunakan untuk pengukuran arus.

12. Potential Transformer

PT digunakan untuk mengukur tegangan sistem yang yang levelnya di bawah CCPD yang mempunyai rating 48kV/120V, 14.4kV/120V dan 13,8kV/120V.

Current Transformer dan Potential Transformer

13. Relay Proteksi

Relay proteksi merupakan peralatan yang digunakan sebagai sensing dari adanya gangguan. Relay memegang peranan yang sangat penting dalam menjamin kehandalan sistem tenaga listrik. Di substation, relay yang digunakan bermacam-macam diantaranya:
• 50 – Instantaneous Overcurrent Relay
• 51 – AC Inverse Time Overcurrent Relay
• 59 – Overvoltage Relay
• 63 – Pressure Switch
• 86 – Lockout Relay
• 87 – Differential Protective Relay

Berbagai jenis relay di substation terkumpul di panel relay.

14. Baterai atau catu daya DC

Pada gardu induk diperlukan adanya catu daya DC atau baterai yang handal untuk beroperasinya relay proteksi dan kontrol CB. Catu daya DC terdiri atas baterai dan charger, yang dipasang dan dirawat secara benar.

Catu Daya/Baterai