GARDU INDUK PEMBANGKIT LISTRIK

Tegangan yang dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik besarnya tidak sama dengan tegangan yang disalurkan pada sistem transmisi, akan tetapi tegangannya masih berkisar antara 11 KV sampai dengan 13,8 KV untuk pembangkit tenaga listrik yang menghasilkan daya kurang dari 400 MVA/unit. Sedangkan pembangkit tenaga listrik yang menghasilkan daya di atas 400 MVA/unit, tegangan yang dihasilkan (output voltage) adalah antara 18 KV sampai dengan 24 KV. Tegangan tersebut tidak langsung disalurkan (ditransmisikan) ke pusat-pusat beban, akan tetapi masih dinaikkan terlebih dahulu dengan menggunakan trafo penaik tegangan (step up transformer) menjadi tegangan 150 KV atau 500 KV, tergantung pada transmisi yang akan dimasuki. Dengan demikian di lokasi pembangkit tenaga listrik tersebut harus ada gardu induk. Dari gardu induk inilah, selanjutnya energi listrik tersebut disalurkan ke gardu induk di pusat-pusat beban melalui jaringan transmisi SUTET 550 KV, SUTT 150 KV dan SUTT 70 KV.

Di dalam gardu induk pembangkit listrik ini selain terdapat energi listrik yang ditransmisikan melalui sistem tegangan tinggi, juga terdapat energi listrik tegangan menengah dan rendah untuk pemakaian sendiri, misalnya untuk penerangan pada pembangkit tenaga listrik dan lingkungan sekitarnya, untuk menggerakkan sistem proteksi dan juga untuk kepentingan lainnya untuk menunjang operasional pembangkit listrtik tersebut serta gardu induknya.

3.1.            Gardu Induk  Secara Umum

Gardu Induk (GI) merupakan salah satu komponen yang penting dalam menunjang kebutuhan listrik konsumen maupun sebagai pengatur pelayanan tenaga listrik yang di dapatkan dari pusat pembangkit untuk disalurkan ke pusat-pusat beban. Pada gardu induk dilaksanakan hubungan interkoneksi antara pembangkit-pembangkit tersebut, melalui saluran transmisi disalurkan dan di distribusikan kepada konsumen. Fungsi dari gardu induk adalah :

1.      Untuk mengatur aliran tenaga listrik dari saluran transmisi ke saluran transmisi yang lain, serta mendistribusikannya ke konsumen.

2.      Sebagai tempat untuk mengubah tegangan (menurunkan/menaikkan) guna keperluan penyaluran distribusi atau untuk penyaluran transmisi.

3.      Tempat pengaturan beban dan kontrol pengaman penyaluran transmisi.

                Dari fungsi-fungsi tersebut terlihat bahwa peralatan didalam gardu induk harus memiliki keandalan yang tinggi sehingga kontinyuitas dan kualitas tenaga listrik yang sampai ke konsumen dapat secara optimal dan konsumen tidak merasa dirugikan.

       Kontinyuitas pelayanan yang baik dan keandalan yang tinggi dari peralatan ditetapkan dengan memperhatikan segi ekonomis dan standard yang berlaku, sehingga keandalan dari peralatan tersebut dapat secara optimal, sedangkan untuk penempatan peralatan direncanakan sedemikian rupa `sehingga dalam pengoperasian dan perawatan dapat dilakukan dengan mudah, aman dan efektif.

3.2.        Jenis Gardu Induk

Menurut jenis pemasangannya gardu induk diklasifikasikan dibagi menjadi beberapa-macam, diantaranya jenis pasangan luar, pasangan dalam, pasangan bawah tanah dan sebagainya sesuai dengan konstruksinya.

Gardu induk jenis pasangan luar adalah gardu induk yang peralatan tegangan tingginya terspasang diluar. Sedangkan peralatan kontrolnya berada didalam seperti papan penghubung.

Gardu induk pasangan dalam adalah gardu induk yang peralatan tegangan tingginya dan peralatan kontrolnya berada di dalam. Jenis pasangan dalam ini dipakai dipusat-pusat kota.

Gardu induk jenis pasangan bawah tanah adalah gardu induk yang senmua peralatannya terpasang didalam bangunan bawah tanah.

3.3.            Peralatan  Gardu Induk

Untuk menunjang stabilitas kerja dan fungsi dari gardu induk 150 kV maka pada gardu induk 150 kV harus terdapat peralatan-peralatan tegangan tinggi yang sesuai dengan maksud dan tujuan pendirian gardu induk 150 kV sehingga gardu induk tersebut dapat berfungsi dengan baik.

Peralatan-peralatan yang biasanya digunakan pada gardu induk 150 kV diantaranya adalah sebagai berikut :

3.3.1.                  Pelindung Tegangan Lebih (Lightning Arrester)

Sambaran petir pada jaringan hantaran udara merupakan suntikan muatan listrik yang akan menimbulkan kenaikan tegangan pada jaringan sehingga pada jaringan timbul tegangan lebih berbentuk gelombang impuls dan merambat ke ujung-ujung jaringan. Tegangan lebih akibat sambaran petir sering disebut surja petir.

Gambar 3.1  Tegangan Surja akibat Sambaran Petir *)

Apabila tegangan lebih surja petir tiba di suatu gardu, maka tegangan lebih tersebut akan merusak isolasi peralatan pada gardu. Oleh karena itu perlu dibuat alat pelindung agar tegangan surja yang tiba di gardu tidak melebihi kekuatan isolasi peralatan gardu. Pada keadaan tegangan jaringan normal, pelindung tegangan lebih atau LA berperan sebagai isolasi. Tetapi jika ada surja petir tiba pada terminal LA, maka LA akan berubah menjadi penghantar dan akan mengalirkan muatan surja petir tersebut ke tanah. Arester harus mempunyai ketahanan termis yang cukup terhadap energi dari arus susulan dan harus mampu memutuskannya.

 

Gambar 3.2 Gambar arrester pada GI Tulungagung  (a)arrester katup (b)arrester ekspulsi

 3.3.2.                        Trafo Tegangan (Potential transformer)

Trafo tegangan atau Potential Transformer adalah trafo satu fasa step-down yang mentransformasi tegangan sistem (tegangan tinggi ke suatu tegangan rendah yang layak untuk perlengkapan indikator, alat ukur, rele dan alat sinkronisasi. Hal ini dilakukan atas pertimbangan harga dan bahaya yang dapat ditimbulkan bagi operator.

3.3.3.                        Trafo Arus

Trafo arus digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya ratusan amper lebih yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi. Jika arus hendak diukur mengalir pada tegangan rendah dan besarnya dibawah 5 amper, maka pengukuran dapat dilakukan secara langsung sedangkan arus yang besar tadi harus dilakukan secara tidak langsung dengan menggunakan trafo arus sebutan trafo pengukuran arus yang besar.

Disamping untuk pengukuran arus, trafo arus juga dibutuhkan untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh dan rele proteksi. Kumparan primer trafo arus dihubungkan secara serie dengan jaringan atau peralatan yang akan diukur arusnya, sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan peralatan meter dan rele proteksi.

Trafo aeus bekerja sebagai trafo yang terhubung singkat. Kawasan kerja trafo arus yang digunakan untuk pengukuran biasanya 0,05 sampai 1,2 kali arus yang akan diukur. Trafo arus untuk tujuan proteksi baisanya harus mampu bekerja lebih dari 10 kali arus pengenalnya.

prinsip kerja sama dengan trafo daya satu fasa. Jika pada kumparan primer mengalir arus I1, maka pada kumparan primer akan timbul gaya gerak magnet sebesar N1 I1. gaya gerak magnet ini memproduksi fluks pada inti. Fluks ini membangkitkan gaya gerak listrik pada kumparan sekunder. Jika kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I2. arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N2I2 pada kumparan sekunder.

Perbedaan utama trafo arus dengan trafo daya adalah:

jumlah belitan primer sangat sedikit, tidak lebih dari 5 belitan. Arus primer tidak mempengaruhi beban yang terhubung pada kumparan sekundernya, karena arus primer ditentukan oleh arus pada jaringan yang diukur. semua beban pada kumparan sekunder dihubungkan serie. terminal sekunder trafo tidak boleh terbuka, oleh karena itu terminal kumparan sekunder harus dihubungkan dengan beban atau dihubung singkat jika bebannya belum dihubungkan.

3.3.4.         Circuit Breaker (CB)

CB adalah rangkaian peralatan untuk menyambung dan memutuskan rangkaian listrik yang mampu beroperasi dalam keadaan berbeban dan pada saat terjadi gangguan. Pengoperasiannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis yang dikperintahkan dengan ralay proteksi yang terdapat pada ruang kontrol. Pada saat gangguan, CB akan bekerja memutuskan rangkaian listrik dimana untuk pengoperasiaannya dilakukan dnegan memasang secara seri kumparan pemutus (tripping coil) dari CB tersebut ke relay-relay. Fungsi dari masing-masing relay adalah mengamankan system terhadap gangguan yang berbeda-beda dan masing-masing kerja relay memerlukan koordinasi tersendiri.

1.      Syarat-syarat Circuit breaker (CB)

Syarat yang harsu dipenuhi oleh CB adalah :

a.       Dalam keadaan tertutup, harus sanggup dialiri beban penuh untuk waktu yang panjang

b.      Bila dikehendaki harus dapat membuka dalam keadaan berbeban bila sedikit terjadi gangguan

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

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

e.       Untuk membebaskan gangguan dari system, maka kalau ada gangguan harus segera reclosing dan reopening.

f.       Harus tahan terhadap arus hubung untuk beberapa saat sampai gangguan dibebaskan oleh peralatan pengaman lainnya (fuse dan sebagainya) yang lebih dekat dengan titik gangguan.

g.      Harus tahan terhadap efek pembusuran pada kontak-kontaknya, gaya elektrodinamis dan panas yangtimbul saat terjadi hubung singkat.

Gambar. 3.5  Circuit breaker dengan pemutusan gas SF6 pada GI 150 kV

3.3.5.                  Transformator Daya

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet berdasarkan prinsip induksi electromagnet. Kerja transformator yang berdasarkan induksi electromagnet menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder.

Jika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, sementara kumparan sekunder keadaa tidak dibebani, maka dikumparan tersebut mengalir arus yang disebut dengan arus beban nol (). Arus ini akan membangkitkan fluks bolak-balik pada inti. Fluks bolak-balik ini dilingkupi oleh kumparan primer dan kumparan sekunder. Sehingga pada kedua kumparan timbul gaya gerak listrik yang besarnya :

E_1=4,44fN₁Φ

E_2=4,44fN₂Φ 

Keterangan :            

E₁           = Gaya gerak listrik kumparan primer

E₂           = Gaya gerak listrik kumparan sekunder

N₁              = Jumlah belitan kumparan primer

N₂              = Jumlah belitan kumparan sekunder

                     f              = frekuensi tegangan  sumber

Φ             = fluks magnetic pada inti

Jika kumparan sekunder dibebani, maka pada kumparan tersebut mengalir arus sekunder (I₂). Arus sekunder akan menimbulkan fluks pada inti trafo yang berlawanan dengan fluks yang ditimbulkan arus Io, dengan perkataan lain menimbulkan demagnetisasi inti trafo. Untuk mengimbanginya, maka arus kumapran primer harus ditambah menjadi I₁, sehingga :

N₁Io = N₁ I₁ – N₂ I₂

Gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada kumparan menimbulkan medan elektrik yang kuat, teristimewa disekitar belitan kumparan tegangan tinggi. Arus yang mengalir pada kumparan akan menimbulkan rugi-rugi arus eddy dan rugi-rugi histerisis, kedua rugi-rugi tersebut disebut rugi inti. Semua rugi-rugi ini akan menimbulkan suhu yang tinggi pada isolasi trafo. Disamping itu, arus pada kumparan juga menimbulkan gaya mekanik, yang pada keadaan hubung singkat gaya ini menimbulkan tekanan yang berat pada isolasi. Oleh karena itu, system isolasi harus memiliki dielektrik yang cukup, sanggup memikul gaya mekanis yang besar dan dapat mendisipasikan dnengan baik rugi-rugi panas yang terjadi pada trafo kemedium sekitar.

Gambar 3.6Transformator Daya 60 MVA, PAUWELS pada GI 150 kV Tulungagung

3.3.6.    Sisem Pentanahan

Elektroda pentanahan ditanam didalam tanah terdiri dari bahan metal yang saling berhuhungan membentuk jaringan yang diantara beberapa lokasi diketanahkan dengan menggunakan elektroda pentanahan dngan cara menanam secara vertikal dengan kedalaman tertentu sehingga diperoleh nilai tahanan pentanahan yang sesuai dengan ketentuan.

Adapun yang menjadi pertimbangan dalam sistem pentanahan digardu induk adalah sbb :

Sebagai bagian penyalur arus harus mempunyai kapasitas yang sesuai dengan besarnya arus gangguan maksimum. Nilai pentanahan sangat dipengaruhi oleh impedansi dari titik netral ke rangkaian pentanahan.

Tahanan pentanahan dan besarnya arus yang mengalir harus rendah sekali untuk mencegah terjadinya kanikan tegangan antara titik netral dengan tanah.

Sistem pentanahan harus di[pisahkan dari pentanahan untuk pentanahan dari pengaman petir atau swtching.

Tahanan jenis tanah tergantung pada kondisi setempat. Untuk itu survei kondisi tanah sangat diutamakan untuk mengetahui tahanan jenis tanah stempat sehingga dapat dirancang sistem pentanahan gardu induk seperti jumlah electrode, sistem jaringan pentanahan dan besar konduktor sehingga dapat diperoleh nilai pentanahan yang memenuhi syarat baik pada musim kemarau maupun musSim penghujan.

3.3.7.    Pemakaian Sendiri Gardu Induk

Trafo  PS  adalah  suatu alat listrik untuk menurunkan tegangan tinggi ( biasanya 20 kV ) menjadi tegangan rendah ( 220/380 Volt ).

Trafo PS ini berguna  sebagai sumber AC  3 phase – 220/380 Volt  untuk kebutuhan listrik di suatu Gardu Induk misalnya :  untuk penerangan,  AC-AC,  Rectifier dan peralatan lain yang memerlukan tenaga listrik.

Jumlah trafo distribusi di gardu induk idealnya adlah dua unit sehingga pada saat pemeliharaan trafo PS maka gardu induk tsb tidak kehilangan daya AC karena trafonya dipadamkan. Kapasitas trafo PS tergantung dari kapasitas yang digunakan oleh gardu induk tersebut tapi rata-rata diantara kapasitas 100 – 500 kVA, bahkan ada trafo yang khusus digunakan untuk pemasok kompressor baik phenuematik maupun hidrolik.

 

3.3.8.    Rele Proteksi

Rele proteksi yaitu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengamankan suatu peralatan listrik dari akibat gangguan, atau dengan kata lain yaitu untuk:

Menghin dari atau mengurangi terjadinya kerusakan peralatan akibat gangguan.

Membatasi daerah yang terganggu sekecil mungkin.

Memberikan pelayanan penyaluran tenaga listrik dengan mutu dan keandalan yang tinggi.

3.3.9.    Sistem Catu Daya

Panel AC / DC  adalah suatu peralatan listrik  berupa lemari pembagi  dimana didalamnya terpasang MCB-MCB, NFB atau  fuse-fuse sebagai pembagi beban dan seklaligus sebagai pengaman dari Instalasi yang terpasang pada suatu Gardu Induk . Beban dari masing-masing lokasi berbeda-beda baik jarak, jenis beban maupun kapsitasnya, sehingga perlu pengaman yang selektip sehingga gangguan di salah satu lokasi tidak mengganggu instalasi lain.

Instalasi yang dipasang bermacam-macam jenis ada yang single busbar, double busbar dan model ring yang betujuan untuk keandalan pasokan AC sehingga selama beroperasi tidak ada pemadaman jika salah satu trafo dipadamkan. Dengan merubah konfigurasi busbar maka pemadaman tidak ada.

Untuk sistem DC yang harus diperhatikan adalah tahanan kondultor jangan sampai tegangan diujung cukup rendah hingga tidak dapat mengerjakan tripping coil atau closing coil maka gangguang tidak dapat diamankan sehingga kerugian akan besar. Untuk itu penampang kabel untuk sistem DC harus diperhitungkan secara jarak sehingga drop tegangan tidak terlalu besar. Panel DC ini disesuaikan dengan pemakaian jumlah rectifier dan batere yang mana bisa diparalel sehingga tidak ada pemadaman beban DC jika salah satu batere dan rectifiernya dipadamkan untuk dipelihara.

UNIT BATERE	RECTIFIER

DIAGRAM SISTEM CATU DAYA AC DAN DC PADA GARDU INDUK

                                      

                                           

Batere dan Rectifier

BATTERY

Suatu Gardu Induk memerlukan adanya Sumber DC untuk  menggerakkan peralatan kontrol, relay pengaman, motor penggerak PMT , PMS  dlsb.

Untuk itu sebagai sarananya maka di pasanglah  ACCU BATTERY.

Battery  adalah suatu alat yang menghasilkan sumber tenaga listrik arus searah dari hasil proses kimia.

Battery ini harus selalu terjaga kapasitasnya ( harus selalu penuh ) , maka battery setiap saat secara terus menerus harus terhubung dengan  rectifier.  Karena sangat pentingnya battery ini , maka perlu diperiksa kondisi air ( elektrolite-nya ), kebersihan dan  Berat Jenisnya ( B J  ).

RECTIFIER

Rerctifier adalah suatu alat listrik untuk mengubah arus bolak -  balik ( AC ) menjadi arus searah ( DC )  sesuai kapasitas yang dikehendaki ( Kapasitas Battery ).

Rectifier ini harus selalu tersambung ke Battery untuk menjaga kapasitasnya agar tetap penuh.

Oleh karena  itu rectifier tidak boleh padam / mati, untuk itu maka pengecekan Tegangan DC  harus secara rutin dan periodik,  jangan sampai MCB – sumber AC 3 ph  lepas.

3.3.10.Isolator

Pada umumnya terbuat dari porselen atau kaca dan berfungsi sebagai isolasi tegangan listrik antara kawat penghantar dengan tiang.

Macam-macam isolator yang dipergunakan pada Saluran Udara Tegangan Tinggi

Gambar :  Isolator Piring type Ball dan Socket

Gambar  : Susunan Isolator Piring

                                

Gambar  : Isolator Tonggak Saluran Vertikal

Gambar  : Isolator Tonggak Saluran Horisontal