PENGERTIAN Switchgear adalah panel distribusi yang mendistribusikan beban kepanel-panel 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). 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 FUNGSI SWITCHGEAR ADALAH: Menghubungkan dan memutuskan sisi sumber tenaga listrik dengan sisi beban Menghubungkan dan memutuskan sumber tenaga listrik dengan peralatan listrik yang lain Menghububgkan jaringan listrik utama dengan jaringan listrik cabang 1. Fungsi Switching (melalui Circuit Breaker atau Load Break Switch atauDisconnecting Switch, dll) 2. Fungsi Proteksi (switchgear dilengkapi dengan fuse atau relay untuk proteksibeban seperti overcurrent, overload, reverse power, under/over voltage, dll) 3. Fungsi pengukuran (switchgear dilengkapi dengan meter untuk pengukuranbesaran listrik seperti arus, tegangan, kwh, frekwensi, Power Factor, dll) 4. Fungsi Monitoring (switchgear dilengkapi dengan pilot indicator/fasilitasmonitoring untuk memonitor status seperti status on/off maupun abnormal/trip),bisa untuk remote monitoring melalui PLC/DCS/SCADA KOMPONEN-KOMPONEN PADA SWITCHGEAR 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)
1
Konstruksi pemasangan operasi dan pemilihan rating Gardu induk, gardu distribusi Switchboard • Gardu induk pada umumnya digunakan pada system tegangan tinggi dan tegangan menengah sebagai pemutus dan penghubung jaringan transmisi dan distribusi • Switchboard adalah unit switchgear yang berbentuk box atau lemari hubung (cubicle) bagian utama pada system tenaga listrik yang berfungsi untuk mengoperasikan beban dan jaringan. Switchboard berdasarkan fungsinya dibagi menjadi : a. Switchboard rangkaian daya (tegangan rendah dan tegangan menengah) b. Switchboard rangkaian control, yang berfungsi untuk mengoperasikan dan mengontrol rangkain daya pada gardu induk (GI). c. Switchboard rangkain pengukuran daya. Switchboard dengan fungsinya sebagai penghubung dan pembagi biasa disebut dengan panel hubung bagi atau perlengkapan hubung bagi (PHB). Konstruksi dan pemasangan Switchboard meliputi persyaratan pemasangan perlengkapan-perlengkapan Switchgear meliputi : o Box panel Bahan Dimensi Standar keamanan o Bus bar Bahan Dimensi Jarak pemasangan o Peralatan hubung (Switchgear) : Circuit breaker (MCB, MCCB, ACB, OCB, GCB) Switch pemutus beban (LBS) Switch / disconnecting switch (S/DS) Pemutus lebur (Fuse) o Trafo lebur (instrument transformer) Trafo tegangan (PT) Trafo arus (CT) o Relai proteksi
OCR UV / OV relay
o Peralatan pengukuran daya KW / KWH meter Ampere meter Volt meter Frekwensi meter o Kabel-kabel control dan pengukuran
2
Pemasangan Switchgear Dibedakan menurut : Unit Switchgear Perlengkapan / komponen A. Unit Switchgear a. Switchgear daya IP tinggi (IP55 atau lebih ) dipasang pada tempat-tempat tertentu atau dalam ruangan perlengkapan Switchgear terlindung dari sentuhan atau bahkan semprotan air dan debu sekalipun tidak mudah menjangkau bagian dalamnya (kecuali pada bagian ventilasi yang dibuat sedemikian rupa hingga aman. b. Switchgear dengan IP rendah (IP00), dipasang di dalam ruangan terutup / terkunci sehingga tidak mudah dijangkau / didekati, kecuali hanya oleh orang-orang tertentu / yang ahli saja Switchgear seperti ini berupa rangka-rangka terbuka tempat menempelkan / memasang pelengkapanperlengkapan Switching dan lain-lain dan hanya sebagian sisi yang tertutup dapat mengoperasikan peralatan seperti tombol on-off dan Switch on, Switch off Perlengkapan listrik yang bertegangan tidak terlindung dari sentuhan luar, tidak terlindung terhadap benda-benda luar maupun semprotan / tetesan air jadi tingkat bahaya terhadap sentuhan langsung tinggi. Switchboard semacam ini banyak dijumpai/ terpasang pada pusat-pusat pembangkit listrik, gardu induk, tapi keberadaannya sudah berkurang, digantikan oleh Switchboard dengan IP tinggi (IP55). Lebih praktis dan aman sering dengan pekembangan tehknologi. B. Pemasangan perlengkapan hubung dan komponen penghubungnya di dalam box panel. Meliputi pemasangan bagian-bagian yang tidak berisolasi seperti : • Bus bar
• Kabel terminal • Fuse • Titik-titik penyambung pada CB, Switch, dsb.
3
Disini jarak aman antar penghantar fasa dan antar penghantar daya bodi/angka perlu dijag pada Switch board tegangan rendah (< 1 K) jarak aman yang ditetapkan = 5 cm. Pada tegangan menengah jarak aman ditetapkan 5 cm + 1 cm/kV . Contoh : Pada panel TM 20 kv, maka jarak aman pemasangan hantaran telanjang di dalam box = 5 + 1 x 20 = 25 cm Bahwa hantaran jarak tersebut hanya berlaku pada Switchboard konvensional, yaitu dengan medan udara. Untuk Switchboard dengan medium / penyekat yang lain (minyak, SF6) berbeda, akan lebih kecil atau kurang dari ketentuan di atas. Jadi yang berperan dalam menentukan jarak aman ini adalah : Penempatan isolator pendukung menjaga jarak hantaran fasa dengan fasa dan fasa dengan bodi. Ukuran/dimensi isolator pendukung menjaga jarak hantaran fasa dengan bodi. Pemasangan perlengkapan berisolasi seperti : CB, Switch, kabel tenaga, kabel control, CT, PT, dsb. Karena sudah tercetak / terakit dalam satu unit alat (pada peralatan 3 fasa) dengan jarak aman yang sudah ditetapkan, sehingga yang terpenting adalah menyatakan masing-masing alat seuai daya fungsinya. Juga dalam terminating/penyambungan kabel pada terminal peralatan harus dijaga jangan sampai mengurangi jarak aman. Urutan Operasi Switchgear Operasi “ ON“ (CLOSING) Dari posisi terbuka/posisi pemeliharaan ES posisi menutup (closed) 1. ES di buka (operasi off) 2. DS di tutup (operasi on) 3. CB di tutup (operasi on) Operasi “ OFF “ (OPENING) Dari posisi pelayanan, CB posisi on (closed) :
1. CB di buka (operasi off) 2. DS di buka (operasi off) 3. DS di tutup (operasi on) Dalam hal ini berlaku / mutlak bahwa : o DS hanya dapat / boleh beroperasi on dan off apabila CB dalam posisi terbuka (CB off). o ES hanya dapat/boleh beroperasi on dan off apabila DS dalam posisi terbuka (DS off).
4
Untuk menghindari kesalahan operator, kondisi operasi Switchgear ini hanya dapat dijamin dengan cara : 1. Interloching secara mekanikal (dengan kunci interlocking). 2. Kontrol elektrik, terutama pada Switchgear yang tidak memungkinkan mekanikal interlock. PEMILIHAN RATING Pemilihan rating atau besaran-besaran pengenal pada Switchgear meliputi : o o o o o o o o o o
Tegangan kerja (kV/V) Arus nominal (kA/A) Frekwensi (HZ) Tegangan maksimum peralatan (kV) Tegangan impuls/BIL (kV) Arus hubung singkat (kA) Suhu maksimum (oC) Indek proteksi (IP) Daerah ketinggian pemasangan (meter DPL) Tahanan control (MO)
Kapasitas pemutusan dan penyambungan pada Switchgear. Yang dimaksud kapasitas pemutusan pada peralatan hubung/Switchgear (CB, LBS, Switch, fuse, ES) adalah kemampuan terhadap arus hubung singkat yang melewati dan memutuskannya ( terutama CB, fuse) tanpa mengalami kerusakan fisik dan siap dioperasikan kembali dalam keadaan normal. Kapasitas pemutusan pada Switchgear ditunjukkan pada : o Rating / besaran pengenal peralatan (kA) contoh diatas : o Tercantum / tertulis pada Switchboard bagian luar misalnya : 380/220 V; 50 kA; 50 HZ. Kapasitas pemutusan pada peralatan listrik berbanding terbalik dengan fungsi waktu, artinya semakin lama arus hubung singkat
berlangsung / mengalir, maka kapasitas pemutusan (kA) semakin kecil.
5 Penyambungan Terminal hubung pada Switchgear baik yang terpasang pada gardu pasangan luar dan yang terpasang di dalam lemari hubung (cubicle) disambungkan keluar pada kedua belah sisi (incoming dan outgoing) dengan menggunakan : o Plat tembaga (bus bar) o Kabel berisolasi o Hantaran pilin bulat, terutama pada gardu pasangan luar. Kemampuan arus (baik arus nominal maupun arus hubung singkat) dan kemampuan tegangan/terutama kabel tidak boleh kurang dari rating arus dan tegangan yang dimiliki oleh Switchgear bersangkutan. Pengerasan/penguatan sepatu kabel, klem penjepit, mur-baut harus memenuhi standar, dilakukan dengan alat yang memiliki pengukur kekencangan baut. Pemasangan kabel schoon/sepatu kabel ukuran lebih besar dari 16 mm2 harus menggunakan press hydrolik. Pengujian Fungsi Suatu Switchgear yang telah selesai dipasang (pasangan baru) atau selesai diperbaiki/dipelihara sebelum tersambung untuk melayani beban/jaringan harus melalui uji atau test. Test/uji ini dimaksudkan agar setelah tersambung dan dioperasikan tidak mengalami kegagalan/gangguan meliputi: o o o o o
Uji tegangan kerja. Uji tegangan frekwensi dan tegangan sesaat (impuls, BIL). Uji interlocking peralatan hubung. Uji operasi CB (on-off). Uji prinsip operasi yang akan dilayani sesuai dengan gambar kontrol dan logic diagram system proteksi.
Dalam pemasangan peralatan baru uji fungsi dilakukan oleh tem komisioning. Apabila dalam uji fungsi hasilnya masih belum memuaskan, maka akan dilakukan perbaikan-perbaikan sesuai gambar kerja/gambar diagram kontrol oleh kontraktor. Pada prinsipnya uji fungsi ini adalah operasi “ ON “ dan “ OFF “ circuit beraker sesuai diskripsi kerja yang diterjemahkan dalam diagram kontrol dan diagram logic. Under Voltage Coil dan Shunt Trip Coil. Under Voltage Coil Under Voltage Coil adalah asesoris peralatan yang dipasangkan pada MCB/MCCB. 6
Fungsi Under Voltage Coil pada MCCB adalah : a) Pada saat coil diberikan suatu tegangan sesuai dengan ratingnya, maka hubungan mekanikal di dalam MCCB akan menahan kontak switch dalam posisi “ on “. b) Pada saat coil diputuskan tegangannya, maka hubungan mekanikal di dalam MCCB akan melepaskan kontak switch dalam posisi “ off “. c) Modul Under Voltage Coil ini dilengkapi dengan 2 jenis kontak bantu (NO&NC) yang dapat difungsikan sebagai rangkaian control, sebagai pengatur relai bantu di dalam rangkaian control. d) MCCB yang dilengkapi “Under Voltage Coil “ dalam pemasangan di dalam switchboard dapat bekeja secara serempak atau saling bergantian (interlocking) dengan MCCB/CB lainnya. Misal untuk mengoperasikan pompa listrik secara bergantian. Kekurangan yang ada pada MCCB yang dilengkapi dengan Under Voltage Coil adalah : 1) Apabila tiba-tiba sumber/tegangan jaringan hilang, maka MCCB akan trip dan apabila tegangan telah kembali (coil menjadi bertegangan lagi) harus ada operator yang mengoperasikan/menghidupkan MCCB dari jarak dekat / langsung pada alat. 2) Berbeda dengan apabila MCCB tidak dilengkapi Under Voltage Coil, hanya akan trip apabila ada arus lebih dan hilangnya tegangan tanpa diikuti kelebihan arus maka tidak akan terjadi trip pada kotak MCCB.
Kelebihan MCCB yang dilengkapi undervoltage coil dengan MCCB yang dilengkapi adalah : 1) Pada MCCB yang dilengkapi ini system kerja bergantian (interlocking) sesama MCCB dapat dilakukan secara mekanikal dan secara control elektrik, sedangkan pada MCCB yang tidak dilengkapi hanya bisa saling interlocking secara manual saja (saling berdekatan) 2) Dapat membentuk rangkaian control melalui kontak-kontak bantunya yang terhubung dengan relai-relai bantu. Contoh-contoh MCCB yang dilengkapi dengan modul Uder Voltage relai banyak dipasaran atau katalog dari pabrik, lengkap dengan tipe dan karakteristiknya.
7
Shunt Trip Coil Seperti halnya Under Voltage Coil, shunt trip coil memperoleh sumber tegangan luar (TR, AC atau DC) sehingga mengerjakan atau mengoperasikan kontak “off“ pada rangkaian pemutus beban (CB, LBS). Fungsi shun trip coil dibandingkan dengan Under Voltage Coil adalah: a. Shunt trip coil sesuai dengan namanya adalah coil (kumparan) yang terpasang secara shunt (parallel) terhadap kontak pemutus beban (LBS). b. Shunt trip coil dalam keadaan normal tidak bertegangan apabila ada hubungan dari sumber luar atau apabila memperoleh sumber tegangan luar, maka akan segera mengoperasikan “ off “pada pemutus beban. c. Hubungan dengan sumber tegangan luar tadi dikerjakan oleh relai arus lebih. Pada umumnya peralatan listrik(LBS) yang dilengkapi dengan shunt trip coil dipasang dan dioperasikan pada switch board tegangan menengah (switch board TM). Pemasangan LBS yang dilengkapi shunt trip coil (lihat pada gambar dibawah)
Seperti halnya pada MCCB, pada LBS yang tidak dilengkapi dengan secara molorrse, maka operasi “ on “ harus dilakukan secara manual/langsung.
8
MACAM-MACAM SWITCHGEAR Gas Insulated Switchgear (GIS)
9
Gas Combined Switchgear ( GCS )
Cubicle type gas ( C-GIS )
KOMPONEN GIS a) Pemutus Tenaga ( Circuit breaker )
10
b) Saklar Pemisah ( Disconnecting switch ) c) Saklar Pembumian ( Earthing switch ) d) Trafo arus (Current transformer ) e) Trafo Tegangan (Voltage transformer ) f) Rel Daya (Busbar ) g) Sambungan kabel (Cable connection ) h) Panel control (Control panel ) A. Pemutus Tenaga Adalah alat pemutus arus listrik pada rangkaian yang dibuat untuk melindungi sistem dari kerusakan akibat beban lebih ataupun hubung singkat. Tidak seperti sekering, pemutus tenaga dapat di-set ulang baik secara manual ataupun otomatis untuk mengalirkan arus listrik. Pemutus tenaga dapat digerakkan dengan cara manual ataupun dengan mekanisme penggerak seperti motor, spring, pneumatik dan hidrolik seperti yang ditunjukkan Gambar 2.1
B.
Sakl ar Pemisah Adalah alat pengamanan yang digunakan untuk memisahkan peralatan yang ada di gardu dari arus dan tegangan yang ada pada jaringan listrik, sehingga dapat dilakukan pemeriksaan atau perawatan pada gardu oleh operator dalam keadaan aman, dimana saklar pemisah baru dapatdioperasikan setelah pemutus tenaga pada kondisi terbuka, seperti yang ditunjukkan Gambar 2.2
11
C. Saklar Pembumian
Adalah alat pengaman yang digunakan untuk membumikan peralatan -peralatan gardu induk selama proses perbaikan atau perawatan sehingga arus sisa yang masih ada di dalam peralatan gardu disalurkan ke bumi untuk menjaga keselamatan operator. Saklar pembumian hanya dapat dioperasikan apabila saklar pemisah sudah dalam kondisi terbuka seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.3 dibawah ini
D.
E.
Trafo Arus Adalah peralatan yang digunakan untuk mengukur arus pada jaringan listrik gardu dimana Trafo Arus dapat digunakan sebagai peralatan pengukuran maupun proteksi, seperti pada Gambar 2.4
Trafo Tegangan Merupakan peralatan yang digunakan untuk mengukur tegangan pada jaringan listrik gardu dimana Trafo Tegangan dapat digunakan untuk pengukuran dan proteksi serta digunakan sebagai penyuplai tegangan pada peralatan relay proteksi yang ada pada gardu seperti telihat pada Gambar 2.5.
12
F. Rel Daya Merupakan bagian dari GIS sebagai titik pertemuan atau penghubung dengan transformator – transformator tenaga seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.6.
13
Gangguan-gangguan yang biasa / umum terjadi pada switchgear a. Panas b. Sering trip tanpa sebab yang diketahui dengan pasti. c. Tidak dapat ddioperasikan. Pelacakan penyebab gangguan : a. Panas : Periksa arus beban. Periksa sambungan-sambungan. Periksa kotoran yang menempel / debu. Periksa system pendingin dan suhu ruangan. b. Sering trip tanpa sebab pasti : Periksa atau acak pada kabel-kabel pada rangkaian pengontrol sesuai gambar diagram rangkaian control. Periksa penyetelan/setting dari relay proteksi. Periksa tegangan catu daya rangkaian control. Periksa kondisi/spesifikasi peralatan proteksi dan pemutus (switchgear). Periksa hubungan ke beban. c. Gagal di operasikan (on / off) Periksa kondisi fisik switchgear Periksa atau melacak kabel-kabel control Periksa komponen rangkaian kontol dan karakteristik atau spesifikasi Periksa hubungnnya ke beban PEMELIHARAAN a. Pemeliharaan rutin - Cek pengotoran / debu - Cek kabel-kabel - Mengencangkan pengikat / mur – baut - Periksa spare part pendukung b. Pemeliharaan atau over houl - Cek komponen secara menyeluru dan mengetes ulang : • Kontak kontak • Relay proteksi • Trafo tegangan atau trafo arus • Bongkar / pasang - Cek fungsi sesuai diagram control logik 14
OPERASI DAN PEMELIHARAAN SWITCHGEAR
KELAS XII-TITL1 NAMA KELOMPOK: 1. DEWI AMALIA 2. PAMELLA ELDITHA SRI LAVISTA 3. RIRIT SETYOWATI 4. SELVY RISTA OLIVIA
SMK NEGERI 1 SINGOSARI (2014/2015)
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkah, rahmat, dan ridlonya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini sebagaimana yang kami harapkan. Tugas ini kami buat bertujuan untuk menyampaikan materi tentang Switchgear agar dapat di baca oleh Bapak/Ibu guru. Dengan terselesaikannya makalah ini, kami menghaturkan rasa terima kasih yang sebesar – besarnya kepada Bapak/Ibu guru. Tak luput juga terselipkan kata maaf kami menyadari sepenuhnya bahwa tugas yang kami selesaikan ini masih banyak kesalahan dan kekurangannya . Dan semoga tugas ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Penyusun
DAFTAR ISI
i
Kata Pengantar.................................................................. i Daftar Isi............................................................................ ii Pengertian Switchgear...................................................... 1 Fungsi Switchgear............................................................. 1 Komponen Switchgear....................................................... 1 Konstruksi Pemasangan.................................................... 2 Pemasangan Switchgear................................................... 3 Urutan Pengoperasian Switchgear ................................... 4 Pemilihan Rating................................................................ 5 Kapasitas Pemutusan & Penyambungan Switcgear........ 5 o Penyambungan.......................................................... 6 o Pengujian................................................................... 7 Macam-macam Switchgear................................................ 9 Gas Insulated Switchgear (GIS)................................. 9 Gas Combined Switchgear (GCS)............................... 10 Cubicle Type Gas (C-GIS)........................................... 10 Komponen GIS................................................................... 11 Gangguan pada Switchgear............................................... 14 Pemeliharaan Switchgear................................................. 14 Daftar Pustaka
Ii
DAFTAR PUSTAKA
Rusli, Andi. 2011. Standar Operasi Switchgear dan Standart Pemeliharaan Switchgear.Sulawesi Selatan. http://wwwpabriksawitcom.blogspot.com/2011/05/switchgear.html (diakses tanggal 13 Januari 2015) Crayonpedia.org. 2013.Transformator Daya, Switchgear, Relay Protection, Excitacy dan Control System 12.1. http://www.crayonpedia.org/mw/Transformator_Daya,_Switchgear,_Rel ay_Protection,_Excitacy_dan_Control_System_12.1 (diakses tanggal 13 Januari 2015) Hutapea, RZ. 2013. 4 Bab II Gas Insuleted Switchgear (GIS). repository.usu.ac.id/bitstream/.../4/Chapter%20ll.pdf (diakses tanggal 13 Januari 2015)
