Sistem
tenaga listrik adalah rangkaian proses pembangkitan energi listrik dan
penyalurannya maupun distribusinya hingga sampai ke pelanggan selaku pengguna
tenaga listrik, dimana satu dengan lainnya saling berhubungan sehingga dapat
menghasilkan tenaga listrik yang dibutuhkan.
A.
KAWAT
PEMBATAS ARUS (FUSE)
Fusa merupakan
kombinasi alat pelindung dan pemutus rangkaian. Berfungsi sebagai pangaman
apabila terjadi gangguan beban lebih atau gangguan hubung singkat antar fasa.
Berdasarkan kemampuannya Fuse terbagi menjadi:
1. Fuse
tegangan tinggi
Fuse tegangan tinggi
merupakan fuse yang mempunyai kemampuan putus diatas 16kA. Berdasarkan jenisnya
terbagi menjadi:
Fuse
Pembatas Arus.
Ø Fuse-fuse
ini yang mempunyai kapasitas pemutusan tinggi adalah sedikit silikat padat
diletakkan pada pembungkus porcelain dengan seluruh elemennya dimampatkan dalam
alat pengisi yang mungkin udaraatau minyak secara rapat tergantung pada
penggunaan yang diinginkan.
Ø Jenis
fuse yang kawatnya dapat diganti yaitu jenis corong berlubang. Ini mempunyai
kemampuan putus rendah. Corong umumnya dibuat dari baja. Untuk pendinginan yang
efektif dari kawat yang melengkung maka sudut corongnya dibuat 60ᵒ dan fuse
dipasang horizontal.kerja fuse ini terpengaruh oleh polusi, angin dan keadaan
atmosfer yang lain, karena itu tidak memberikan perlindungan yang lengkap,
walaupun murah. Jenis fuse ini umumnya digunakan dalam system distribusi untuk
melindungi saluran transmisi dan transformator.
2. Fuse
tegangan rendah
Fuse ini mempunyai
batas tegangan sampai 650 V. IS:3106-1966. Fuse tegangan rendah terbagi menjadi
tiga jenis:
a. Jenis
Setengah Tertutup
Jenis fuse ini
merupakan fuse pelindung sangat murah yang dapat diganti kawatnya untuk
rangkaia-rangkaian yang mempunyai batas putus yang rendah. Kawat yang sering
digunakan adalah kawat timah. Penampilan fuse yang dapat diganti tidak dijamin
sehingga bila dibutuhkan pembedaan yang pantas jenis fuse ini tidak dianjurkan
dipakai karena hanya memberikan perlindungan secara kasar.
b. Fuse-fuse
jenis kontak
Fuse jenis ini
biasanya dalam kotak yang betul-betul tertutup, berisi satu atau banyak elemen
fuse dan diisi dengan alat pemadam nyala kawat, biasanya pasir silica. Dalam
penggunaan fuse ini perlu diperiksa batas tegangan arus dan kelas fasa, yaitu
kecepatan reaksinya cepat ato lambat dan kemampuan memutus yang memadai.
c. Fuse-fuse
sangat kecil
ini banyak digunakan
untuk melindungi peralatan rumah tangga dan karena kemampuan memutusnya yang
relative kecil tidak digunakan dalam system distribusi tetapi digunakan pada
alat-alat pengatur yang berhubungan dengan system distribusi, khususnya yang
terdiri dari rangakaian elektrinika. Jenis fuse ini bervariasi dari yang
bereaksi cepat dan jenis lambat dalam kotak gelas dengan tanpa penyaring tanpa
penyaring yang mempunyai kemampuan memutus tinggi dalam wadah porselin yang
diisi pasir silikat.
B.
Pemutus
Rangkaian Tenaga (Circuit breaker)
Berfungsi untuk memutuskan
saluran secara keseluruhan pada tiap out put. Pemutusan dapat terjadi karena
adanya gangguan sehingga secara otomatis PMT akan membuka ataupun secara manual
diputuskan karena adanya pemeliharaan jaringan. Jenis PMT berdasarkan media pemadam busur apinya
diantaranya:
1. Pemutus
daya udara (Air Circuit breaker).
2. Pemutus
minyak (Oil Circuit breaker)
3. Pemutus
Daya Udara Tekan (Air blast Circuit breaker)
4. Pemutus
hampa udara.
5. Pemutus
gas elektronegatif (SF6)
1.
Pemutus daya
udara (Air Circuit breaker).
PMT jenis ini menggunakan metode yang
paling sederhana, yaitu memperpanjang lintasan busur api (arc). Karena efek
pemanjangan lintasan ini diharapkan busur api (arc) dapat segera dipadamkan.
Adapun beberapa bentuk pemanjangan lintasan pada kontak PMT yang umum dikenal
adalah sebagai berikut :
Ø Kontak Sela Tanduk
Pada PMT ini arc dihilangkan dengan
memperpanjang lintasan busur api (arc)
hingga ujung terjauh kontak. PMT jenis ini biasa digunakan pada
instalasi listrik AC dan DC tegangan rendah dengan arus pemutusan hingga
ratusan ampere.
Gambar
1. Air CB Kontak Sela Tanduk
Kontak Tabir Konduktor
Pada PMT ini, konduktor metal yang
terletak di antara kontak memotong busur api (arc) yang muncul sehingga hasil
pemotongan arc pada tiap tabir mengalami pemanjangan lintasan dan pendinginan
dan arc dapat segera dipadamkan. PMT jenis ini dapat digunakan hingga tegangan
beberapa ribu volt dan arus hingga beberapa ribu ampere.
Gambar
2. Air CB Tabir Konduktor
Kontak Tabir Isolator
Pada PMT ini, tabir isolator yang
terdapat di antara kontak membuat busur api (arc) terpaksa menelusuri permukaan
tabir untuk bias mencapai kontak. Pada PMT jenis ini pemadaman busur api (arc)
terjadi karena efek pemanjangan lintasan, pendinginan, dan peluang partikel
bermuatan untuk mengadakan rekombinasi. PMT jenis ini dapat digunakan hingga
tegangan 10kV dan arus hingga 50kA.
Gambar
3. Air CB tabir isolator
2.
Pemutus
Minyak
Sakelar
PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 10 kA dan pada rangkaian
bertegangan sampai 500 kV. Pada PMT jenis ini, ketika kontak dipisahkan
(terbuka), busur api akan terjadi didalam minyak, sehingga minyak menguap dan
menimbulkan gelembung gas yang menyelubungi busur api (arc), karena panas yang
ditimbulkan busur api (arc). Gelembung ini membuat minyak terdekomposisi
sehingga menimbulkan gas hidrogen yang menghambat arc. Dengan adanya media
minyak ini, diharapkan busur api (arc) dapat segera dipadamkan. Oleh karena itu
pemadaman
busur api tergantung pada pemanjangan dan pendinginan busur api dan juga
tergantung pada jenis gas hasil dekomposisi minyak.
Minyak yang berada diantara kontak
sangat efektif memutuskan arus. Kelemahannya adalah minyak mudah terbakar dan
kekentalan minyak memperlambat pemisahan kontak, sehingga tidak cocok untuk
sistem yang membutuhkan pemutusan arus yang cepat.
Kelemahan
dari penggunaan PMT minyak ini adalah karena minyak mudah terbakar, kekentalan
minyak menghambat pemisahan kontak sehingga tidak cocok
untuk sistem yang membutuhkan pemutusan arus yang cepat dan dimensi PMT
yang terlalu besar, karena alasan inilah PMT jenis ini jarang dipergunakan
untuk wilayah yang hanya menyediakan tempat yang tidak cukup besar.
Gambar 4. Pemadaman busur api pada pemutus daya
minyak
Sakelar PMT minyak terbagi menjadi 2 jenis, yaitu:
1.
Sakelar PMT dengan banyak menggunakan minyak (Bulk Oil Circuit Breaker),
pada tipe ini minyak berfungsi sebagai peredam loncatan bunga api listrik
selama terjadi pemutusan kontak dan sebagai isolator antara bagian-bagian yang
bertegangan dengan badan, jenis PMT ini juga ada yang dilengkapi dengan alat
pembatas busur api listrik.
2.
Sakelar PMT dengan sedikit menggunakan minyak (Low oil Content Circuit
Breaker), pada tipe ini minyak hanya dipergunakan sebagai peredam loncatan bunga
api listrik, sedangkan sebagai bahan isolator dari bagian-bagian yang
bertegangan digunakan porselen atau material isolasi dari jenis organic.
Tabel 1. Batas-batas pengusahaan minyak
pemutus tenaga
3.
Pemutus Daya
Udara Tekan (Air blast circuit breaker)
Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 kA
dan pada rangkaian bertegangan sampai 765 kV. PMT udara hembus dirancang untuk
mengatasi kelemahan pada PMT minyak, yaitu dengan membuat media isolator kontak
dari bahan yang tidak mudah terbakar dan tidak menghalangi pemisahan kontak,
sehingga pemisahan kontak dapat dilaksanakan dalam waktu yang sangat cepat.
Saat busur api timbul, udara tekanan tinggi dihembuskan ke busur api melalui
nozzle pada kontak pemisah dan ionisasi media diantara kontak dipadamkan oleh
hembusan udara tekanan tinggi itu dan juga menyingkirkan partikel-partikel
bermuatan dari sela kontak, udara ini juga berfungsi untuk mencegah restriking
voltage (tegangan pukul ulang).
Gambar
5. Pemadaman busur api pada pemutus daya udara hembus
Gambar 6. Air
blast CB Rating
500kV
4. PMT hampa udara (Vacuum Circuit Breaker)
Sakelar
PMT ini dapat digunakan untuk memutus rangkaian bertegangan sampai 38 kV. Pada
PMT vakum, kontak ditempatkan pada suatu bilik vakum. Untuk mencegah udara
masuk kedalam bilik, maka bilik ini harus ditutup rapat dan kontak bergeraknya
diikat ketat dengan logam fleksibel. Pemakaian logam
fleksibel menyebabkan jarak antar kontak ketika lepas tidak terlalu jauh,
sehingga tegangan kerja-nya pun tidak dapat terlalu tinggi dan elektron-elektron bebas ini tidak bertemu dengan molekul udara
sehingga tidak terjadi proses ionisasi. Akibatnya, tidak ada penambahan
elektron bebas yang mengawali pembentukan busur api. Dengan kata lain, busur
api dapat dipadamkan.. Umumnya ukuran PMT jenis ini sedikit lebih kecil
dari PMT udara tekan dan PMT SF6. Pada gambar 9 terdapat contoh produk PMT
vakum berikut karakteristiknya..
Gambar
7. Kontak pemutus daya vakum.
Gambar 8. Vacuum CB
Rating 12-24kV buatan VEI
Tabel 2. Karakteristik PMT udara vakum
5. PMT Gas SF6 (SF6 Circuit Breaker)
PMT jenis ini memiliki prinsip kerja
yang hampir sama dengan PMT udara tekan. Perbedaannya terletak pada penggantian
penggunaan udara dengan gas SF6 dan sistem yang tertutup dari udara luar.PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 40 kA dan pada
rangkaian bertegangan sampai 765 kV. Media gas yang digunakan pada tipe ini
adalah gas SF6 (Sulphur hexafluoride). Sifat gas SF6 murni adalah tidak
berwarna, tidak berbau, tidak beracun dan tidak mudah terbakar. Pada suhu
diatas 150º C, gas SF6 mempunyai sifat tidak merusak metal, plastic dan
bermacam bahan yang umumnya digunakan dalam pemutus tenaga tegangan tinggi.
Sebagai isolasi listrik, gas SF6 mempunyai kekuatan dielektrik
yang tinggi (2,35 kali udara) dan kekuatan dielektrik ini bertambah dengan
pertambahan tekanan. Sifat lain dari gas SF6 ialah mampu mengembalikan kekuatan
dielektrik dengan cepat, tidak terjadi karbon selama terjadi busur api dan
tidak menimbulkan bunyi pada saat pemutus tenaga menutup atau membuka.
Gambar 9. SF6 CB Rating 500kV
Tabel 3. Karakteristik gas SF6
Selama pengisian, gas SF6 akan menjadi dingin jika keluar dari
tangki penyimpanan dan akan panas kembali jika dipompakan untuk pengisian
kedalam bagian/ruang pemutus tenaga. Oleh karena itu gas SF6 perlu diadakan
pengaturan tekanannya beberapa jam setelah pengisian, pada saat gas SF6 pada
suhu lingkungan.
Tabel 4. Batas tekanan gas SF6 pada pemutus tenaga, pada suhu
20ºC, tekanan atmosphir 760 mmHg.
Sakelar PMT SF6 ada 2 tipe, yaitu:
1.
PMT Tipe Tekanan Tunggal
(Single Pressure Type), PMT SF6 tipe ini diisi dengan gas SF6 dengan tekanan
kira-kira 5 Kg/cm2 . selama pemisahan kontak-kontak, gas SF6 ditekan kedalam
suatu tabung yang menempel pada kontak bergerak. Pada waktu pemutusan kontak
terjadi, gas SF6 ditekan melalui nozzle dan tiupan ini yang mematikan busur
api.
2.
PMT Tipe Tekanan Ganda
(Double Pressure Type), dimana pada saat ini sudah tidak diproduksi lagi. Pada
tipe ini, gas dari sistem tekanan tinggi dialirkan melalui nozzle ke gas sistem
tekanan rendah selama pemutusan busur api. Pada sistem gas tekanan tinggi,
tekanan gas SF6 kurang lebih 12 Kg/cm2 dan pada sistem gas tekanan rendah,
tekanan gas SF6 kurang lebih 2 kg/cm2. Gas pada sistem tekanan rendah kemudian
dipompakan kembali ke sistem tekanan tinggi.
C.
DISCONNECTING
SWITCH
Disconnecting
switch (DS) atau Pemisah (PMS) adalah 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. PMS terletak di antara sumber tenaga listrik
dan PMT serta di antara PMT dan beban.
Berdasarkan
posisinya, PMS dibagi menjadi 3 macam yaitu PMS jaringan, PMS bus, dan PMS
trafo. Pada dasarnya PMS dipakai untuk membebaskan PMT dari tegangan yang
tersambung kepada PMT tersebut. Agar dapat dilakukan perawatan ataut perbaikan
pada PMT tersebut, maka PMS harus dibuka agar pada PMT tidak terdapat tegangan
dan PMT aman bagi teknisi.
di
mana,
SP
= Saklar Pemutus
PD
= Pemutus Daya
SB
= Saklar Bumi
Gambar 10. Diagram Sistem PMS
Pada
PMS terdapat mekanisme interlocking yang befungsi untuk mengamankan pembukaan
dan penutupan PMS. Mekanisme interlocking tersebut adalah :
Ø PMS
tidak dapat ditutup ketika PMT dalam posisi tertutup.
Ø Saklar
pembumian (Earthing Switch) dapat ditutup hanya ketika PMS dalam keadaan
terbuka.
Ø PMS
dapat ditutup hanya ketika PMT dan ES terbuka.
Ø PMT
dapat ditutup hanya ketika PMS dalam kondisi telah terbuka atau telah tertutup.
Beberapa
macam PMS yang umum digunakan pada sistem jaringan listrik :
PMS Dua Isolator Pemisah Tunggal
Gambar 11. PMS Dua
Isolator Pemisah Tunggal
PMS Tiga Isolator Pemisah Ganda
Gambar 12. PMS Tiga
Isolator Pemisah Ganda
Contoh
PMS yang digunakan pada jaringan sistem tenaga listrik :
Vertical Rotary Center-break Disconnecting
switch
Gambar 13. Vertical
Rotary Center-break DS Rating 420Kv buatan Electroputere
Tabel 5. Karakteristik Vertical Rotary
Center-break Disconnecting switch
Vertical Rotary Disconnecting switch
Gambar 14. Vertical Rotary Disconnecting
switch Rating 12-36 kV buatan Electroputere
Tabel
6. Karakteristik Vertical Rotary Disconnecting switch
D.LIGHTNING ARRESTER
Lightning
arrester (LA) adalah peralatan pada sistem tenaga listrik Yang berfungsi
sebagai pengaman terhadap 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. Terdapat dua macam arrester yang umum
dipergunakan, yaitu :
Jenis Ekspulsi
Arrester jenis
ini mempunyai dua jenis sela, yaitu sela luar dan sela dalam. Sela dalam diletakkan
di dalam tabung serat. Ketika pada terminal
arrester tiba suatu surja
petir, maka kedua sela tepercik. Arus susulan memanaskan permukaan dalam tabung
serat, sehingga tabung akan mengeluarkan gas. Arus tersebut merupakan arus yang
berbentuk sinusoidal, sehingga suatu saat pasti akan mencapai siklus dengan
nilai nol. Ketika mencapai nol, maka gas pada tabung akan menjadi isolasi yang
akan memadamkan arus tersebut.
Arrester jenis ini mampu melindungi trafo
distribusi dengan rating tegangan 3-15kV, tetapi belum mampu melindungi trafo
daya yang memiliki rating daya lebih besar.
Arrester jenis ekspulsi ini
dapat juga dipasang pada saluran transmisi hantaran udara untuk mengurangi
gangguan surja petir yang masuk ke gardu induk.
Gambar 15. Arrester Jenis Ekspulsi
Jenis Katup
Arrester jenis
ini berupa beberapa sela percik yang dihubungkan seri dengan resistor tak
linier. Resistor tak linier akan memiliki tahanan yang rendah ketika dialiri
arus besar dan tahanan akan menjadi besar ketika arus kecil. Resistor yang umum
digunakan berasal dari bahan silikon karbid. Sela percik dan resistor tak
linier ditempatkan pada tabung isolasi sehingga arrester ini tak
dipengaruhi udara luar.
Metode
pengamanan pada arrester ini adalah, ketika terjadi surja petir dan sela
arrester akan tepercik maka akan ada arus masuk yang cukup besar pada arrester.
Karena resistor yang digunakan adalah resistor tak linier, maka ketika awal
surja nilai tahanan akan mengecil karena arus yang membesar. Hal ini akan
membatasi tegangan maksimal pada terminal arrester, namun ketika arus
mulai turun maka tahanan resistor membesar, sehingga arus susulan dapat
dihambat oleh nilai tahanan yang besar ini. Biasanya arus dapat dikendalikan
hingga mencapai arus nominal yang dikenal sebagai arus kendali sebesar 50A.
Saat tegangan sesaat sistem nol, percikan akan padam dan arus kendali menjadi
nol serta arus susulan tidak berlanjut lagi.
Secara umum arrester jenis katup dibagi
menjadi empat jenis, yaitu :
a. Jenis
Gardu
b. Jenis
Saluran (15-39kV)
c. Jenis
Gardu untuk Mesin (2,4-15kV)
d. Jenis
Distribusi untuk Mesin (120-750V)
Gambar 16. Arrester Jenis Katup
Gambar 17. Lightning arrester Jenis
Gardu Rating 150kV