BAB II LANDASAN TEORI

6

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Switchgear Switchgear adalah panel distribusi yang mendistribusikan beban kepanelpanel yang lebih kecil kapasitasnya. Dalam bahasa Indonesia artinya Panel Tegangan Menengah (PTM) atau juga disebut MVMDB (Medium Voltage Main distribution Board) dan sedangkan untuk tegangan rendah disebut LVMDB (Low Voltage Main Distribution Board). Pada pelaksanaannya banyak pelaku dilapangan menggunakan istilah yang berbeda-beda, kadang ada yang menyebut Distribution Board, Switchgear, MCC, Panel dan sebagainya. Pada system tenaga listrik makna dan fungsi switchgear adalah: - Menghubungkan dan memutuskan sisi sumber tenaga listrik dengan sisi beban - Menghubungkan dan memutuskan sumber tenaga listrik dengan peralatan listrik yang lain - Menghubungkan jaringan listrik utama dengan jaringan listrik cabang - Dan lain-lain. Pada

system

tenaga

listrik

secara

luas

pengertian

switchgear

adalah komponen-komponen hubung/ pemutus dan pendukung-pendukungnya dalam satu kesatuan (unit) terintegrasi, sehingga dapat difungsikan sebagai penghubung, pemutus, dan pelindung terhadap dua sisi rangkaian tersebut.

6

http://digilib.mercubuana.ac.id/

7

Komponen-komponen dalam switchgear tersebut adalah: - Kompartemen bus bar (bus bar compartment) - Kompartemen penghubung dan pemutus (switchgear compartment) - Kompartemen kabel/ kabel control (cable compartment) - Kompartmen lain pendukung operasional (PT, CT, relay proteksi). Jadi inti dari switchgear adalah peralatan penghubung/ pemutus yaitu: - Switch/disconnecting switch (S/DS) - Load Break Switch (LBS) - Pemutus/Breaker (CB) - Pemutus Lebur (fuse)

2.2 Relay Dalam dunia elektronika, relay dikenal sebagai komponen yang dapat mengimplementasikan logika switching. Sebelum tahun 70an, relay merupakan “otak” dari rangkaian pengendali. Baru setelah itu muncul PLC yang mulai menggantikan

posisi relay.

Relay

yang

paling

sederhana

ialah

relay

elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut : • Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar. • Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik. Di bawah ini contoh relay yang beredar di pasaran


8

Gambar 2.1 Relay yang tersedia di pasaran Sumber : Kilian, Christopher T, Modern Control Technology, (West Publishing Co : 1996) Secara umum, relay digunakan untuk memenuhi fungsi – fungsi berikut : Remote control : dapat menyalakan atau mematikan alat dari jarak jauh Penguatan daya : menguatkan arus atau tegangan o Contoh : starting relay pada mesin mobil Pengatur logika kontrol suatu sistem

2.2.1 Prinsip Kerja dan Simbol Relay terdiri dari coil dan contact. Perhatikan gambar 2.2, coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup.


9

Gambar 2.2 Skema relay elektromekanik Sumber : Kilian, Christopher T, Modern Control Technology, (West Publishing Co : 1996) Selain berfungsi sebagai komponen elektronik, relay juga mempunyai fungsi sebagai pengendali sistem. Sehingga relay mempunyai 2 macam simbol yang digunakan pada : o Rangkaian listrik (hardware) o Program (software)

Berikut ini simbol yang digunakan :

Gambar 2.3 Rangkaian dan simbol logika relay


10

Sumber : Kilian, Christopher T, Modern Control Technology, (West Publishing Co : 1996) Simbol selalu mewakili kondisi relay tidak dienergized. Dalam data sheet, penjelasan untuk coil dan contact terpisah. Hal ini menyebabkan masing – masing mempunyai spesifikasi yang berbeda – beda juga. Perhatikan tabel berikut. Tabel 2.1 Contoh datasheet relay G2RS Omron


11

Sumber : OMRON, General Purpose Relay G2RS Datasheet

2.2.2 Jenis – jenis Relay Seperti saklar, relay juga dibedakan berdasar pole dan throw yang dimilikinya. Berikut definisi pole dan throw: • Pole : banyaknya contact yang dimiliki oleh relay • Throw : banyaknya kondisi (state) yang mungkin dimiliki contact Berikut ini penggolongan relay berdasar jumlah pole dan throw : • SPST (Single Pole Single Throw) • DPST (Double Pole Single Throw) • SPDT (Single Pole Double Throw) • DPDT (Double Pole Double Throw) • 3PDT (Three Pole Double Throw) • 4PDT (Four Pole Double Throw) Berikut ini rangkaian dan simbol macam-macam relay tersebut.


12

Gambar 2.4 Relay jenis Single Pole Double Throw (SPDT) Sumber : Kilian, Christopher T, Modern Control Technology, (West Publishing Co : 1996)

Gambar 2.5 Relay dengan contact lebih dari satu Sumber : Kilian, Christopher T, Modern Control Technology, (West Publishing Co : 1996)

2.2.3 Timing Relay Timing relay adalah jenis relay yang khusus. Cara kerjanya ialah sebagai berikut : jka coil dari timing relay ON, maka beberapa detik kemudian, baru contact relay akan ON atau OFF (sesuai jenis NO/NC contact). Simbol dari


13

timing relay bisa dilihat pada gambar 2.6. Sedang latching relay ialah jenis relay digunakan untuk latching atau mempertahankan kondisi aktif input sekalipun input sebenarnya sudah mati. Cara kerjanya ialah sebagai berikut : jika latch coil diaktifkan, ia tidak akan bisa dimatikan kecuali unlatch coil diaktifkan. Simbol dari latching relay bisa dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.6 Simbol coil dan contact dari timing relay Sumber : Rexford, Kenneth B, Electrical Control for Machines, (Delmar Publishers Inc : 1987)

Gambar 2.7 Simbol coil dan contact dari latching relay Sumber : Rexford, Kenneth B, Electrical Control for Machines, (Delmar Publishers Inc : 1987)


14

2.2.4 Relay sebagai pengendali Salah satu kegunaan utama relay dalam dunia industri ialah untuk implementasi logika kontrol dalam suatu sistem. Sebagai “bahasa pemrograman” digunakan konfigurasi yang disebut ladder diagram atau relay ladder logic. Berikut ini beberapa petunjuk tentang relay ladder logic (ladder diagram): Diagram wiring yang khusus digunakan sebagai bahasa pemrograman untuk rangkaian kontrol relay dan switching. LD Tidak menunjukkan rangkaian hardware, tapi alur berpikir. LD Bekerja berdasar aliran logika, bukan aliran tegangan/arus. Relay Ladder Logic terbagi menjadi 3 komponen : 1. Input = pemberi informasi 2. Logic = pengambil keputusan 3. Output = usaha yang dilakukan Diagram sederhana dari sistem kontrol berbasis relay yang menggambarkan penjelasan di atas dapat dilihat pada gambar 2.8. Dari gambar di atas nampak bahwa sistem kendali dengan relay ini mempunyai input device (misalnya: berbagai macam sensor, switch) dan output device (misalnya : motor, pompa, lampu). Dalam rangkaian logikanya, masing-masing input, output, dan semua komponen yang dipakai mengikuti standard khusus yang unik dan telah ditetapkan secara internasional.


15

Gambar 2.8 Sistem kontrol berbasis relay Sebagai awal, pada gambar di bawah dapat dilihat aplikasi relay untuk membentuk gerbang – gerbang logika sederhana (AND, OR, NOT, dan latching).

Gambar 2.9 Relay untuk membentuk gerbang logika Sumber : Kilian, Christopher T, Modern Control Technology, (West Publishing Co : 1996) Sebagai pengendali, relay dapat mengatur komponen – komponen lain yang membentuk suatu sistem kendali di industri, di antaranya : switch, timer, counter, sequencer, dan lain – lain. Semuanya adalah komponen – komponen dalam bentuk hardware.


16

Perhatikan gambar – gambar berikut.

Gambar 2.10 Pneumatic Timer Sumber : Kilian, Christopher T, Modern Control Technology, (West Publishing Co : 1996)

Gambar 2.11 Thermal & solid state timer Sumber : Kilian, Christopher T, Modern Control Technology, (West Publishing Co : 1996)


17

Gambar 2.12 Counter elektromekanik Sumber : Kilian, Christopher T, Modern Control Technology, (West Publishing Co : 1996)

2.3

Transformator Transformator atau trafo adalah suatu peralatan listrik yang dapat

memindahkan energi listrik atau memindahkan dan mengubah energi listrik bolakbalik dari satu level ke level tegangan yang lain melalui kinerja satu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Pada umumnya transformator terdiri atas sebuah inti yang terbuat dari besi berlapis, dan dua buah kumparan yaitu kumparan perimer dan kumparan sekunder. Kedua kumparan ini tidak terhubung secara langsung. Satu-satunya hubungan antara kedua kumparan adalah fluks magnetik bersama yang terdapat dalam inti. Salah satu dari kedua kumparan transformator tadi dihubungkan ke sumber daya listrik bolak-balik dan kumparan kedua (serta ketiga jika ada) akan mensuplai daya ke beban. Kumparan transformator yang terhubung kesumber daya dinamakan kumparan primer sedangkan yang terhubung ke beban dinamakan kumparan sekunder, jika terdapat kumparan ketiga dianamakan kumparan tersier.


18

Transformator digunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun

elektronika.

Penggunaan

transformator

dalam

sistem

tenaga

memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya jarak jauh. Penggunaan transformator yang sangat sederhana dan andal merupakan salah satu alasan penting dalam pemakaiannya dalam penyaluran tenaga listrik arus bolak-balik, karena arus bolak–balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. Pada penyaluran tenaga listrik terjadi kerugian sebesar I2R watt, kerugian ini akan banyak berkurang apabila tegangan dinaikkan.

Dengan

demikian

saluran-saluran

tenaga

listrik

senantiasa

mempergunakan tegangan yang tinggi. Tegangan yang paling tinggi di Indonesia pada saat ini adalah 500 kV. Hal ini dilakukan terutama untuk mengurangi kerugian energi yang terjadi. Dan menaikkan tegangan listrik di pusat listrik dari tegangan generator yang biasanya berkisar antara 6-20 kv pada awal saluran transmisi, dan menurukannya pada ujung saluran itu ketegangan yang lebih rendah, dilakukan dengan transformator. Transformator yang dipakai pada jaringan tenaga listrik merupakan transformator tenaga. Disamping itu, ada jenis – jenis transformator lain yang banyak dipergunakan, dan yang pada umumnya merupakan transformator yang jauh lebih kecil.Misalnya transformator yang dipakai dirumah tangga, yang dipakai pada lampu TL, pesawat radio, televisi dan berbagai alat elektronika lainnya.


19

2.3.1 Konstruksi Dan Jenis Transformator Pada umumnya kontruksi transformator terdiri atas bagian-bagian sebagai berikut: 1. Inti (core) yang dilaminasi. 2. Dua buah kumparan, kumparan primer dan sekunder. 3. Tangki. 4. Sistem pendingin. 5. Terminal. 6. Bushing. Sedangkan menurut konstruksinya, jenis transformator dapat dibedakan menjadi dua yatu : a. Tipe inti ( Core form ) Pada transformator tipe inti, kumparan mengelilingi inti dan kontruksi dari intinya berbentuk huruf L atau huruf U. seperti yang ditunjukkan pada Gamba2.1.

Gambar 2.13. Konstruksi transformator tipe inti ( core form )


20

b. Tipe cangkang ( Shell form ) Jenis konstruksi transformator yang kedua yaitu tipe cangkang yang dibentuk dari lapisan inti berisolasi, dan kumparan dibelitkan di pusat inti. Pada transformator ini, kumparan atau belitan transformator dikelilingi oleh inti, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14. Transformator tipe cangkang ( shell form ) Sedangkan konstruksi intinya umumnya berbentuk huruf E, huruf I atau huruf F.

2.3.2 Prinsip Kerja transformator Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah dan menyalurkan energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan megnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator di gunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiaptiap keperluan misalnya, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya jarak jauh. Transformator terdiri atas dua buah kumparan ( primer dan sekunder ) yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektrik namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi ( reluctance )


21

rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolakbalik maka fluks bolak-balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi sendiri ( self induction ) dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer atau disebut sebagai induksi bersama ( mutual induction ) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder jika rangkaian sekunder di bebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara magnetisasi ).

Dimana : e = gaya gerak listrik ( ggl ) [ volt ] N = jumlah lilitan = perubahan fluks magnet ϕ

2.3.3 RANGKAIAN EKIVALEN TRANSFORMATOR Tidak semua fluks (Φ) yang dihasilkan oleh arus pemagnetan Im merupakan fluks bersama (ΦM), sebagian darinya hanya mencakup kumparan primer (Φ1) atau kumparan sekunder saja (Φ2). Rangkaian ekivalen digunakan untuk menganalisis kerja suatu transformator, adanya fluks bocor Φ1 dan Φ2 yang dinyatakan sebagai reaktansi X1 dan X2. Sedangkan untuk rugi tahanan dinyatakan dengan R1 dan R2. Rangkaian ekivalen suatu transformator seperti Gambar 2.4.


22

Gambar.2.15. Rangkaian ekivalen sebuah transformator.

Sehingga persamaan (2.3) menjadi :

Apabila semua parameter sekunder dinyatakan dalam harga rangkaian primer, maka harganya perlu dikalikan dengan faktor a2, dimana a = E1/E2, sehingga rangkaian ekivalennya seperti Gambar 2.4.

Gambar 2.16 Rangkaian ekivalen transformator dilihat dari sisi primer.


23

Untuk memudahakan perhitungan, model rangkaian Gambar 2.4 diatas dapat diubah menjadi seperti Gambar 2.5.

Gambar 2.17 Penyederhanaan Rangkaian ekivalen transformator.

Maka dari Gambar 2.6 diperoleh :

Sehingga Gambar 2.5 dapat disederhanakan menjadi seperti Gambar 2.6.

Gambar 2.18 Hasil akhir penyederhanaan rangkaian ekivalen transformator.

a. Pengukuran beban nol


24

Dalam keadaan tanpa beban bila kumparan primer di hubungkan dengan segera tegangan V1, maka hanya I0 yang mengalir dari pengukuran daya yang masuk ( P1) arus I0 dan tegangan V1 akan diperoleh harga

Dengan demikian, dari pengukuran beban nol dapat diketahui harga Rc dan Xm

b. Pengukuran hubungan singkat Hubungan singkat berarti impedansi beban ZL diperkecil menjadi nol, sehingga hanya impedansi Zek = Rek + j Xek yang membatasi arus. Karena harga Rek dan Xek ini relative kecil, harus dijaga agar tegangan masuk ( Vhs ) cukup kecil, sehingga arus yang dihasilkan tidak melebihi arus nominal. Harga Io akan relative kecil – kecil bila dibandingkan dengan arus nominal, sehingga pada pengukuran ini dapat diabaikan. Dengan mengukur tegangan Vhs, arus His dan daya Phs, akan dapat dihitung parameter:

2.3.4 OPERASI KERJA PARALEL TRANSFORMATOR


25

Dua buah transformator dikatakan bekerja secara pararel apabila kedua sisinya (primer dan sekunder) dihubungkan untuk melayani beban.. Tujuan utama kerja paralel adalah agar beban yang dipikul sebanding dengan kemampuan KVA masing – masing transformator, hingga tidak terjadi pembebanan lebih dan pemanasan lebih.

Gambar 2.19. Rangkaian dua transformator paralel.

Untuk maksud diatas diperlukan beberapa syarat yaitu : 1. Perbandingan tegangan harus sama. Jika perbandingan tidak sama, maka tegangan induksi pada kumparan sekunder masing – masing transformator tidak sama. Perbedaan ini menyebabkan terjadinya arus pusar pada kumparan sekunder ketika transformator dibebani. Arus ini menimbulkan panas pada kumparan sekunder tersebut. 2. Polaritas tansformator harus sama. 3. Tegangan impedansi pada keadaan beban penuh harus sama. Dari rangkaian ekivalen, bisa diketahui : V1 = I1 Zek + V2' .......................................................... (2.14) Dua transformator yang diparalelkan dapat digambarkan sebagai berikut :


26

I1 total = I1A + I1B ............................................................... (2.15) Karena V1 = I1 Zek + V2' .........................................................(2.16) maka untuk keadaan beban penuh V1 – V2' = I1A Z1A = I1B Z1B ..................................(2.17) Parsamaan diatas mengandung arti, agar kedua transformator membagi beban sesuatu dengan kemampuan KVA – nya, sehingga tegangan impedansi pada keadaan beban penuh kedua transformator tersebut harus sama ( I1A Z1B = I1B Z1B ). Dengan demikian dapat juga dikatakan bahwa kedua transformator tersebut mempunyai impedansi per unit ( pu ) yang sama.

2.3.5 KEADAAN TANPA BEBAN DAN KEADAAN BERBEBAN a. Keadaan Tanpa Beban Transformator tanpa beban dapat ditunjukkan seperti gambar di bawah ini :

Gambar 2.20 Transformator Tanpa Beban

Bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber tegangan V1 yang sinusoidal, akan mengalirkan arus primer Io yang juga sinusoid dan


27

dengan menganggap belitan N1 reaktif murni, Io akan tertinggal 900 dari V1. Arus primer Io menimbulkan fluks ( Ф ) yang sefasa dan juga berbentuk sinusoid Ф = Фmax sin ωt .............................................................................(2.18) Fluks yang sinusoid ini akan menghasilkan tegangan. Induksi е1 ( Hukum Faraday ) e1 = - N1 ω Фmax cosωt ( Tertinggal 900 dari Ф ) .........................(2.19) Harga efektif E1 = 4, 44 N1 f Фmax .................................................................................(2.20) Bila rugi tahanan dan adanya fluksi adanya fluksi bocor di abaikan akan terdapat hubungan

Arus primer Io yang mengalir pada saat kumparan sekunder tidak di bebani di sebut arus penguat. Dalam kenyataannya arus primer Io bukanlah merupakan arus induktif murni, ia terdiri dari 2 komponen : Komponen arus pembenetan Im yang menghasilkan fluks (Ф), karena sifat besi yang non linier ( dari karakteristik kurva B – H ), maka kenyataannya tidak berbentuk sinosid. Komponen arus rugi tembaga Ic, menyatakan daya yang hilang akibat adanya rugi histeresis dan arus eddy. Ic sefasa dengan V1, dengan demikian hasil perkaliannya ( Ic x V1 ) merupakan daya ( watt ) yang hilang .

b. Keadaan Berbeban


28

Transformator dalam keadaan berbeban dapat ditunjukkan seperti gambar di bawah :

Gambar 2.21. Transformator dalam keadaan berbeban.

Apabila kumparan sekunder di hubungkan dengan beban ZL, I2 mengalir pada kumparan sekunder, dimana I2 = V2 / ZL dengan θ2 = faktor kerja beban. Arus beban I2 ini akan menimbulkan gaya gerak magnet ( ggm ) N2 I2 yang cenderung menentang fluks ( Ф ) bersama yang telah ada akibat arus pemagnetan Im. Agar fluks bersama itu tidak berubah nilainya, pada kumparan primer harus mengalir arus I2, yang menentang fluks yang dibangkitkan oleh arus beban I2, hingga keseluruhan arus yang mengalir pada kumparan primer menjadi : I1 = I0 + I2'………………………………………………………..(2.16)

2.3.6 RUGI – RUGI DAN EFISIENSI Secara teori, suatu trafo bisa mencapai efisiensi 100% yang disebut sebagai trafo Ideal. Namun pada prakteknya, setiap transformator selalu menghasilkan rugi-rugi dan tidak ada yang mencapai efisiensi 100%. Hal ini dikarenakan belitan (konduktor) yang dipakai pasti mempunyai tahanan walau


29

hanya sedikit. Rugi-rugi yang timbul pada transformator diantaranya rugi-rugi tembaga, dan rugi-rugi besi. a. Rugi tembaga ( Pcu ) Rugi yang disebabkan arus beban yang mengalir pada kawat tembaga dapat ditulis sebagai berikut : Pcu = I2 R ................................................................................... (2.22) Formula ini merupakan perhitungan untuk pendekatan. Karena arus beban berubah-ubah, rugi tembaga tidak konstan bergantung pada beban. Dan perlu diperhatikan pula resistansi disini merupakan resistansi AC. b. Rugi besi ( Pi ) Rugi besi terdiri atas : • Rugi histerisis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak – balik pada inti besi yang dinyatakan sebagai : Ph = kh f Bmaks1.6 watt ............................................... (2.23) Kh = konstanta Bmaks = Fluks maksimum ( weber ) • Rugi arus eddy , yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi. Dirumuskan sebagai : Pe = ke f2 B2maks ...................................................... (2.24) Jadi, rugi besi ( rugi inti ) adalah : Pi = Ph + Pe ................................................................ (2.25) c. Efisiensi Efisiensi dinyatakan sebagai :


30

dimana Σ rugi = Pcu + Pi  Perubahaan efisiensi terhadap beban perubahaan efisiensi terhadap beban dinyatakan sebagai :

Melalui penurunan persamaan ditas bisa di cari nilai efisiensi maksimum untuk beban tertentu yaitu pada saat rugi tembaga = rugi inti

 Perubahan efisiensi terhadap factor kerja (Cos Ф) beban Perubahan efisiensi terhadap factor kerja (Cos Ф) beban dapat dinyatakan sebagai:

Jika X = Σ rugi / V2 I2 = konstan Hubungan antara efisiensi dengan beban pada Cos Ф bisa dilihat pada gambar di bawah:

Gambar 2.22. Kurva perubahan efisiensi terhadap faktor kerja

2.4 Circuit Breaker


31

Circuit breaker (CB) atau Pemutus Daya (PMT) adalah peralatan pada sistem tenaga listrik 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 PMT 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 thermis 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:

2.4.1 Air Circuit breaker (Pemutus Daya Udara) PMT jenis ini menggunakan metode yang paling sederhana, yaitu memperpanjang lintasan arc. Karena efek pemanjangan lintasan ini diharapkan arc dapat segera dipadamkan. Adapun beberapa bentuk pemanjangan lintasan pada kontak PMT yang umum dikenal adalah sebagai berikut : Kontak Sela Tanduk Pada PMT ini arc dihilangkan dengan memperpanjang lintasan arc hingga ujung terjauh kontak. PMT jenis ini biasa digunakan pada instalasi listrik AC dan DC tegangan rendah dengan arus pemutusan hingga ratusan ampere.


32

Gambar 2.23 Air CB Kontak Sela Tanduk

Kontak Tabir Konduktor Pada PMT ini, konduktor metal yang terletak di antara kontak memotong 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 2.24 Air CB Tabir Konduktor


33

Kontak Tabir Isolator Pada PMT ini, tabir isolator yang terdapat di antara kontak membuat arc terpaksa menelusuri permukaan tabir untuk bisa mencapai kontak. Pada PMT jenis ini pemadaman 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 2.25. Air CB Tabir Isolator

2.4.2 Oil Circuit breaker (Pemutus Daya Minyak) Pada PMT 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. Kelemahan dari penggunaan PMT minyak ini adalah karena minyak mudah terbakar, kekentalan minyak menghambat pemisahan kontak, dan dimensi PMT yang terlalu besar, karena alasan inilah PMT jenis ini jarang dipergunakan untuk wilayah yang hanya menyediakan tempat yang tidak cukup besar.


34

Gambar 2.26. Oil CB

2.4.3 Air blast Circuit breaker (Pemutus Daya Udara Tekan) PMT jenis ini dirancang untuk mengatasi kelemahan dari PMT minyak yaitu dengan menggunakan isolator kontak yang tidak mudah terbakar dan tidak menghambat pergerakan kontak sehingga pemadaman arc dapat dilakukan lebih cepat. Saat kontak terbuka dan arc muncul, udara bertekanan tinggi ditiupkan di antara kontak untuk menyingkirkan partikel bermuatan dari sela antara kedua kontak sehingga membuat arc semakin cepat padam. PMT jenis ini mampu bekerja hingga tegangan 765kV dan arus 40kA. Karena memiliki ukuran yang cukup kecil, maka PMT jenis ini lebih dipilih daripada PMT minyak untuk dipergunakan pada wilayah yang menyediakan tempat yang tidak terlalu besar.

Gambar 2.27. Air blast CB


35

Gambar 2.28. Air blast CB Rating 500kV

2.4.4 SF6 Circuit breaker (Pemutus Daya SF6) 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. 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. Gas ini tidak boleh bocor dan bercampur dengan udara luar, sehingga sistem dibuat tertutup dan gas SF6 yang telah ditiupkan ditampung pada penampung tersendiri. Seperti halnya PMT udara tekan, ukuran PMT SF6 ini juga mendukung PMT ini untuk dapat ditempatkan pada wilayah yang menyediakan tempat yang tidak terlalu besar.


36

Gambar 2.29. SF6 CB Rating 500kV

2.4.5 Vacuum Circuit breaker (Pemutus Daya Vakum) Pada PMT 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. Untuk mencegah kebocoran tersebut maka digunakan logam fleksibel berbentuk gelombang yang dapat diperpanjang dan diperpendek. Pada PMT vakum, pemadaman arc dilakukan dengan memperpanjang lintasan serta menghilangkan molekul udara yang dapat mengalami ionisasi. Untuk saat ini PMT jenis ini mempunyai batas kerja hingga tegangan 38kV saja karena kendala dalam pemakaian logam fleksibel yang digunakan. Pemakaian logam fleksibel menyebabkan jarak antar kontak ketika lepas tidak terlalu jauh, sehingga tegangan kerja-nya pun tidak dapat terlalu tinggi. 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.


37

Gambar 2.30. Vacuum CB

Gambar 2.31. Vacuum CB Rating 12-24kV buatan VEI Karakteristik :


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents