Circuit_Breaker_and_Disconnecting_Switch.docx

BAB 2 CIRCUIT BREAKER (CB) DAN DISCONECTING SWITCH (DS) KOMPETENSI Kemampuan untuk memahami fungsi dan jenis circuit breaker (CB) dan disconnecting Switch (DS), proses proses terjadinya busur busur api saat CB membuka dan dan menutup, number of switching berkenaan dengan over haul CB dan implementasi CB dan DS dalam operasi sistem. SASARAN PEMBELAJARAN Setelah mempelajari materi ini mahasiswa diharapkan dapat : 1. Memahami fungsi utama (CB) dan DS 2. Menjelaskan jenis jenis CB dan DS 3. Memahami proses terjadinya busur api saat ON/OFF CB 4. Menentukan saat kapan CB harus di over haul 5. Memahami sistem interlock pada CB dan DS METODE PEMBELAJARAN PEMBELAJARAN Metode pembelajaran pada modul ini menggunakan metode kuliah (ceramah) dan Diskusi kelompok (Tanya jawab) 2.1. PENDAHULUAN Circuit Breaker (CB) merupakan saklar yang berfungsi membuka dan menutup rangkaian sesuai dengan ratingnya, dan ketika melakukan pembukaan dan penutupan rangkaian, selalu disertai busur api listrik . Circuit Breaker (CB) sering disebut sebagai peralatan dengan heavy duty, karena ia mampu mengintrupsi arus yang besar secara comparative dengan aman. CB didesign tidak hanya menghubungkan atau mengintrupsi arus beban dalam keadaan normal yang mengalir dalam rangkaian, namun juga

25

mengintrupsi arus besar dalam dalam keadaan abnormal (gangguan) (gangguan) yang mengalir dalam rangkaian, misalnya gangguan hubung singkat. Sedangkan Disconecting Swith (DS) merupakan saklar yang membuka dan menutup rangkaian dalam keadaan tanpa beban. Untuk itu DS berperan besar dalam pemeliharaan peralatan, yang menjamin bahwa daerah itu bebas tegangan dan aman bagi operator dalam melakukan perbaikan. Dalam operasi sistem, CB dan DS merupakan satu kesatuan peralatan yang bekerja dengan cara interlock (saling mengunci). 2.2. CIRCUIR BREAKER 2.2.1. Busur Busur listrik Saat rangkaian listrik diputuskan oleh kontak saklar, timbul busur listrik yang panasnya dapat mencapai

2500 0C. Panas yang besar ini, dapat

menyebabkan terjadinya oksidasi tembaga pada kontak, yang membuat konduktifitas kontak saklar menjadi menurun dan rugi-rugi daya pada kontak menjadi bertambah (dalam bentuk panas). Jika keadaan keadaan ini terjadi, maka tingginya tingginya

suhu pada pada kontak, kontak, dapat dapat

mengakibatkan rusaknya isolasi, elastisitas jepitan kontak berkurang dan pada akhirnya merusak kontak saklar itu sendiri. 2.2.2. Arus Gangguan Gangguan Jika dimisalkan terjadi hubung singkat pada suatu titik dalam rangkaian, dimana tegangan tegangan yang dibangkitkan dibangkitkan 5000 V dan resistansi resistansi panjang conductor conductor ke titik gangguan adalah 0,1 ohm, maka sesuai dengan hukum ohm, maka arus yang mengalir sebesar:   =

   ,1

= 50,000 

Jika arus ini mengalir melalui kontak CB, maka gaya yang sangat besar akan timbul diantara bagian CB yang menyalurkan arus dan dapat menyebabkan rusaknya peralatan. Arus yang sangat besar dapat pula menimbulkan medan induksi pada bagian metalik pada struktur CB itu sendiri. Keadaan ini, pada gilirannya akan menimbulkan medan magnet baru, yang kemudian akan berinteraksi dengan medan magnet yang sudah ada 26

sebelumnya, sehingga meningkatkan gaya destruktif yang ditimbulkan oleh arus gangguan.

Gambar 1. Efek arus hubung singkat pada kontak saklar dan penghantar 2.2.3.Kapasitas daya Keadaan pada saat hubung singkat, merupakan keadaan yang sangat tidak stabil, yaitu: tegangan pada titik gangguan dapat lebih tinggi

(untuk

surya petir atau surya hubung) atau lebih rendah ( karena rugi-rugi tegangan yang lebih besar akibat aliran arus yang besar). Untuk itu CB secara mekanik, harus dikonstruksi cukup kuat, agar dapat menahan gaya yang ditimbulkan oleh arus hubung singkat yang besar.  Adapun kemampuan CB menahan gaya hubung singkat, diexpresikan dalam Volt-Ampere, yaitu perkalian tegangan nominal dan arus hubung singkat, dimana CB di design. Jika 1 VA atau 1 Volt dikali dengan 1 Amper merupakan besaran yang sangat kecil, maka rating hubung singkat untuk daya yang besar dinyatakan dalam kVA atau MVA.  Adapun spesifikasi teknis yang diperlukan bagi circuit breaker adalah sebagai berikut: 1. Tegangan operasi rangkaian 2. Operasi normal atau arus beban maximum 3. Keadaan abnormal maximum atau arus ganguan yang harus diintrupsi Karakteristik pertama menentukan syarat isolasi , yang kedua adalah syarat normal atau load carryng parts , dan yang ketiga merupakan syarat mekanis  pada CB itu sendiri dan struktur yang mendukungnya.

27

2.2.4.Perinsip Operasi Dalam mengintrupsi suatu rangkaian, CB secara actual melakukan pemisahan pada bagian elemen penghantar melalui media isolasi yang cukup untuk mencegah mengalirnya arus. Pemisahan kontak pada CB, selalu menimbulkan busur listrik, sedangkan busur listrik dapat menyebabkan material kontak CB teroksidasi, yang menyebabkan daya hantarnya menjadi menurun. Untuk mengurangi efek timbulnya oksidasi, maka gerakan kontak-kontak CB harus bersifat membersihkan dirinya (Self Cleaning). Untuk itu konstruksi CB selalu mempertimbangkan teknik memadamkan busur   dan teknik  pembersihan kontak terhadap oksidasi .

Makin tinggi tegangan yang digunakan, semakin tinggi pula tegangan transien yang terjadi saat pemutusan, dan tentunya semakin sulit proses pemutusan kontak CB. Hal ini disebabkan karena tegangan transien yang besar dapat menyalakan kembali jaringan listrik yang terputus atau dalam pernyataan yang lain, semakin kapasitif rangkaian listrik yang diputus, maka semakin besar pula kemungkinan terjadinya penyalaan kembali. 2.2.5.Jenis CB dan Cara Memadamkan Busur Api 1.  Air Circuit Breaker (ACB)  ACB merupakan CB yang menggunakan udara sebagai interrupting insulation medium , dimana dari semua media isolasi yang ada, udara

merupakan media isolasi yang sangat mudah mengalami ionisasi. Bentuk kontaknya menyerupai kontak sela tanduk   yang ujungnya dibuat runcing, agar busur listrik yang timbul terkonsentrasi lebih besar hanya pada bagian yang runcing dari kontak-kontaknya. Olehkarena berat jenis busur lebih rendah dari udara, maka busur listrik akan mengapung keatas mengikuti sela diantara kedua kontak, yang pada akhirnya busur api menjadi memanjang, dan akhirnya menjadi padam, sebagaimana yang terlihat pada gambar 1. Keadaan ini disebut dengan teknik pemutusan/pemadaman busur dengan cara mempepanjang busur.

28

Gambar 1a. Kontak sela tanduk saat menutup dan membuka

Gambar 1b. Keadaan busur pada kontak sela tanduk saat membuka Untuk pemutus daya AC tegangan rendah, kontaknya dapat dibuat dari bahan bertitik lebur yang rendah, misalnya kuningan dan tembaga. Dalam hal ini busur api akan padam saat arus mencapai harga nol yang pertama, olehkarena tegangan tidak cukup kuat untuk menghasilkan emisi medan yang dapat mengawali terpaan balik dari busur api. Untuk rangkaian bertegangan lebih tinggi, dapat menggunakan konstruksi kontak yang dimediasi oleh tabir metal atau pun tabir (palang) isolator yang dibentuk dalam beberapa seksi (bagian), sebagaimana terlihat pada gambar 2. Keadaan ini dimaksudkan agar busur api yang sudah memanjang ketika melewati tabir (baik metal maupun isolator) terpotong potong menjadi beberapa seksi, sekaligus berfungsi membantu proses pendinginan busur api.

29

Gambar 2. Kontak pemutus daya dengan tabir 2.  Air Blast Circuit Breaker (CB dengan udara hembus)  Air blast Circuit Breaker   disebut juga sebagai Compressed Air Circuit Breaker , dimana udara bertekanan tinggi dihembuskan ke busur api melalui nozzle  pada kontak pemisah untuk memadamkan busur api sekaligus mencegah

terjadinya restriking Voltage (tegangan balik/pukul). Pemutus daya ini dirancang untuk mengatasi kelemahan dari pemutus daya udara, dengan membuat media isolator Kontak dari bahan yang tidak mudah terbakar dan menghalangi pemisahan kontak. Saat busur api timbul, udara bertekanan ditiupkan untuk mendinginkan busur api Pada gambar 3a. diperlihatkan udara ditiup paralel dengan busur api, sedangkan pada gambar 3b. diperlihatkan udara ditiup tegak lurus terhadap busur api, sehingga nampak busur api menjadi lebih panjang

Udara ditiup parallel terhadap busur api

Udara ditiup tegak lurus terhadap busur api

Gambar 3. Pemadaman busur api pada air blast circuit breaker

30

3.  Vacum Circuit Breaker (CB dengan Hampa udara) Kontak-kontaknya ditempatkan dalam ruang hampa udara. Untuk mencegah udara masuk ke dalam ruang/bilik, maka bilik harus tertutup rapat dan kontak bergeraknya diikat ketat dengan perapat logam. Jika kontak dibuka, maka pada katoda kontak terjadi emisi termis dan medan tegangan tinggi yang memproduksi electron-elektron bebas, dan electron bebas ini kemudian bergerak menuju anoda. Dalam pejalanannya menuju anoda, electron bebas ini tidak bertemu dengan molekul udara (tidak ada tubrukan) sehingga tidak ada penambahan electron bebas untuk terjadinya ionisasi, dan busur api dapat dipadamkan.

Gambar 4. Kontak pada Vacum Circuit Breaker 4. Oil Circuit Breaker (OCB) OCB terdiri dari dua jenis, yaitu: 1. Bulk Oil Circuit Breaker (BOCB) , merupakan CB yang menggunakan

minyak banyak sebagai interrupting insulation medium , sehingga dimensinya menjadi besar. Kontak-kontaknya direndam dalam minyak, dimana minyak berfungsi sebagai pendingin busur api sekaligus isolasi antar bagian yang bertegangan dengan bodi (tangki). BOCB ada yang memiliki pengatur/pembatas busur api dan adapun yang tidak dan umumnya digunakan pada tegangan system hingga 245 kV.

31

Bulk Oil Circuit Breaker

Bulk Oil Circuit Breaker Dengan arc control device

Gambar 5. Bulk Oil Circuit Breaker Keterangan: 1. Tangki 8. Konduktor dari tembaga 2. Minyak dielektrik 9. Bushing 3. Kontak yang bergerak 10. Konduktor tembaga berlapis emas 4. Gas yang terbentuk oleh dekomposisi minyak dielektrik 11. Inti busur api listrik 5.  Alat pembantu busur api listrik 12. Gas hasil ionisasi 6. Kontak tetap 13. Gelembung gelembung gas 7. Batang penegang (dari fiberglass)

2. Low Oil Content Circuit Breaker (LOCCB) , Media pemutus busur api

yang digunakan adalah minyak sedikit, sedangkan bahan isolasi dari bagian yang bertegangan menggunakan porselin atau dari jenis organic, hanya saja pada LOCCB, terdapat minyak bertekanan pada bagian tertentu dari CB untuk disemprotkan pada saat terjadinya busur listrik, baik saat membuka maupun menutup. Untuk itu dimensinya lebih kecil dari BOCB. Pada LOCCB kwalitas minyak memerlukan pengawasan yang teliti, khususnya ketika bekerja pada saat terjadinya gangguan. Saat minyak disemprotkan pada busur listrik yang besar karena gangguan, minyak akan mengalami karbonisasi yang besar pula, yang menyebabkan minyak cendrung menjadi hitam. Jika keadaan ini terjadi maka seyogianya dilakukan penggantian minyak. Mengingat busur api terjadi dalam minyak, maka sudah barang tentu pada BOCB ataupun LOCCB, minyak akan cendrung memuai 32

sekaligus mengalami penguapan dalam bentuk gas, yang kemudian menimbulkan tekanan pada minyak. Keadaan ini membantu proses pendinginan dan pemadaman busur api. Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 6.

Gambar 6a. Konstruksi ruang pemadaman busur pada Low Oil Content CB secara umum

Gambar 6b. Konstruksi ruang pemadaman busur pada Low Oil Content CB secara sederhana

33

5. Sulphur Hexafluoride Circuit Breaker (SHCB) CB dengan gas bertekanan SF6, cara kerjanya sama dengan LOCCB, hanya saja SF6 merupakan media isolasi dan pendingin yang baik. Masalah utama pada SHCB adalah pada sealing (perapat) antara bagian CB yang bergerak dan yang diam, mengingat gas dapat menyelinap (bocor) diantara 2 bagian yang bergesekan Pada SHCB terdapat pengukur tekanan gas, dan jika tekanan gas SF6 berkurang, dapat dilakukanpengisian gas kembali. Dibandingkan dengan LOCCB, SHCB mempunyai dimesi kurang lebih sama, namun pemeliharaannya lebih mudah.  Adapun sifat dari gas SF6 murni adalah: tidak berwarna dan berbau, tidak beracun dan tidak mudah terbakar, dan pada temperature 150 o mempunyai sifat yang tidak merusak metal atau plastic, kekuatan dielektriknya 2,35 kali udara dan akan bertambah dengan naiknya tekanan

Gambar 7a. Konstruksi ruang pemadaman busur api pada SHCB secara umum

34

Gambar 7b. Konstruksi ruang pemadaman busur api pada SHCB secara sederhana 2.3.

PROSES TERJADINYA BUSUR API Jika kontak pemutus daya (CB) dipisahkan, maka antar kontak terdapat

beda potensial yang kemudian menimbulkan medan listrik (lihat gambar 8).

Gambar 8. Pembentukan busur api pada kontak  Arus yang tadinya mengalir pada kontak akan memanaskan kontak dan menghasilkan emisi thermis pada permukaan kontak, sedangkan medan listrik menghasilkan emisi medan tinggi pada kontak katoda. Kedua emisi ini menghasilkan electron bebas yang sangat banyak dan bergerak menuju kontak anoda. Dalam perjalanannya, electron bebas ini akan berbenturan dengan molekul netral dari media isolasi di kawasan positif, dan menimbulkan ionisasi.

Sehingga jumlah electron bebas yang menuju anoda

semakin bertambah. Bersamaan dengan itu, ion positif hasil ionisasi, juga bergerak menuju katoda walaupun dengan mobilitas yang lebih rendah dari electron bebas, olehkarena massanya yang lebih besar.

35

Perpindahan

electron

bebas

ke

anoda

menimbulkan

arus

dan

memanaskan anoda, sedangkan perpindahan ion positif ke katoda akan menimbulkan dua efek yang berbeda, jika kontak terbuat dari bahan yang titik leburnya tinggi, seperti tungsten atau karbon, maka ion positif akan menghasilkan pemanasan di katoda, yang kemudian meningkatkan emisi thermal. Jika kontak terbuat dari bahan yang titik leburnya rendah, misalnya tembaga, maka ion positif akan menghasilkan emisi medan tinggi. Hasil emisi ini thermos maupun medan tinggi akan melanggengkan proses ionisasi, sehingga perpindahan muatan antar kontak terus berlangsung. Keadaan ini disebut dengan busur api. Untuk memadamkan busur api tersebut, diperlukan usaha yang dapat menimbulkan proses DEIONISASI, antara lain sebagai berikut: a. Meniupkan udara ke sela kontak, agar aliran electron dari hasil ionisasi dapat dihilangkan dari sela kontak b. Menyemburkan minyak isolasi ke busur api, agar terjadi proses rekombinasi c. Memotong busur api dengan tabir isolasi atau tabir logam, agar terjadi proses rekombinasi d. Membuat medium pemisah kontak dari gas elektronegatif, sehingga electron-elektron bebas tertangkap oleh molekul netral gas tersebut 2.4.

TEGANGAN PEMULIHAN KONTAK Jika CB digunakan memutuskan arus AC, maka ada saatnya arus

berharga nol, dan pada saat itu busur api akan padam, kemudian media sela kontak akan memulihkan dirinya menjadi isolasi, yaitu berangsur-angsur menaikkan kekuatan dielektriknya. Keadaan ini dapat dikatakan, bahwa tegangan di sela kontak yang tadinya sangat kecil berubah menjadi sangat besar. Tegangan sela kontak selama busur api padam disebut sebagai tegangan pemulihan  (Recovery Voltage)

Tegangan pemulihan ini menimbulkan terpaan medan listrik di sela kontak, yang kuat medan listriknya tergantung pada tegangan pemulihan. Jika

36

kenaikan terpaan medan listrik lebih cepat dari kenaikan kekuatan dielektrik sela, maka media sela kontak akan mengalami breakdown yang membuat sela kontak mengalirkan kembali busur api. Tegangan pemulihan pada kontak CB tergantung pada karakteristik rangkaian system yang akan diputuskannya 2.4.1. Rangkaian AC resistif

Gambar 9. Tegangan pemulihan rangkaian resisitif

Pada gambar 9. Ditunjukkan pembukaan suatu rangkaian resistif, dimana persamaan tegangan pada ragkaian dinyatakan sebagai:  Vs = Vk  + Vr 

(1)

Dengan demikian tegangan kontak adalah: V k  = Vs – Vr Saat kontak ditutup, tegangan kontak adalah nol, jika dimisalkan kontak dibuka pada saat t = t 1, maka akan timbul busur api dalam selang waktu t 1 hingga t2. Dalam selang waktu ini, tegangan kontak menjadi:  Vk  = I R a,

Dimana R a = Tahanan busur api

Karena tahanan busur api relative kecil, maka tegangan kontak hanya beberapa puluh volt saja, sehingga dapat diabaikan, dan kemudian busur api padam pada saat t = t 2. Pada keadan ini arus pada rangkaian sama dengan nol, sehingga tegangan pada resistor juga bernilai nol (V r  = 0). Dengan demikian tegangan kontak menjadi:  Vk  = Vs 

(2)

Keadaan ini menunjukkan bahwa tegangan pemulihan sama dengan tegangan sumber. Untuk itu harga sesaat tegangan kontak dapat ditulis:  Vk = - V Sin

  t 

 

(3)

dimana V = Nilai puncak tegangan sesaat sumber

37

2.4.2. Rangkaian AC Kapasitif

Gambar 10. Tegangan pemulihan rangkaian kapasitif

Pada gambar 10.

Terlihat bahwa arus mendahului tegangan sebesar

900. Adapun tegangan Sebelum CB terbuka, dinyatakan sebagai berikut:  Vs = Vk  + Vc 

atau

 Vk  = Vs - Vc Jika tegangan kontak (V k ) diabaikan, maka tegangan pada kapasitor sama dengan tegangan sumber. Misalkan bahwa saat t = t 1, kontak CB dibuka, maka dalam selang waktu t 1  hingga t 2, timbul busur api, dan tegangan kapasitor sama dengan tegangan sumber. Saat t = t 2, arus sama dengan nol, busur kemudian padam, dan tegangan kapasitor sama dengan nilai puncak tegangan sesaat sumber. Dengan demikian persaman tegangan kontak setelah busur padam adalah: ^

 Vk  = Vs -

V 

 Adapun nilai sesaat tegangan kontak adalah: ^

 Vk  = -

V 

^

Cos

  t 



V 

Bentuk gelombang tegangan pemulihan terlihat pada gambar 10b, dimana kenaikan tegangan pemulihan relative lambat dibandingkan tegangan pemulihan resistif, namun tegangan kontak dapat mencapai 2 kali harga puncak

38

tegangan sesaat sumber. Keadaan ini memberikan peluang terjadinya terpaan balik busur api (Restriking voltage) 2.4.3. Rangkaian Induktif

Gambar 11. Tegangan pemulihan rangkaian induktif

Pada gambar 11. Terlihat bahwa arus lagging tegangan sebesar 90 0.  Adapun tegangan Sebelum CB terbuka, dinyatakan sebagai beriku:  Vs = Vk + VL , dimana VL = L di/dt Jika tegangan kontak diabaikan, maka tegangan pada induktor sama dengan tegangan sumber. Misalkan bahwa saat t = t 1, kontak CB dibuka, maka dalam selang waktu t 1 hingga t2, timbul busur api, dan tegangan induktor sama dengan tegangan sumber. Saat t = t 2, arus sama dengan nol, busur kemudian padam, dan tegangan induktor sama dengan nilai puncak tegangan sesaat sumber. Dengan demikian persaman tegangan kontak setelah busur padam adalah:  Vk  = Vs  Adapun nilai sesaat tegangan kontak adalah: ^

 Vk  =

V 

Cos

 t 

Bentuk gelombang tegangan pemulihan terlihat pada gambar 11b, dimana tegangan kontak tiba-tiba mencapai nilai puncak tegangan sesaat sumber. Kenaikan tegangan pemulihan relative cepat dibanding tegangan pemulihan pada resistif. Keadaan ini, juga memberikan peluang terjadinya terpaan balik busur api (Restriking voltage)

39

2.4.4. Rangkaian Induktif- resistif

Gambar 12. Tegangan pemulihan rangkaian induktif-resistif

Pada gambar 11. Terlihat bahwa arus lagging tegangan sumber sebesar   , dimana: Tg 1   (2  fL) / R

Saat busur api padam, tegangan kontak tiba-tiba naik dari 0 ke suatu nilai tertentu yang lebih kecil dari tegangan maximum sumber, dan besarnya tergantung pada besar sudut fasa   , Semakin besar R, semakin kecil pula sudut fasa   , dan kenaikan tegangan pemulihan semakin kecil, dengan kata lain bahwa keberadaan R dalam rangkaian membuat kenaikan tegangan kontak semakin kecil. Prinsip ini digunakan untuk mengurangi kenaikan tegangan saat pembukaan CB. Pada gambar 13

diperlihatkan CB yang dilengkapi dengan

sebuah resistor Sesaat setelah kontak utama S u  dibuka, kontak bantu S b  ditutup, sehingga resistor R terhubung seri dengan beban B. Keberadaan resistor ini mengurangi kenaikan tegangan pemulihan kontak, agar terpaan balik busur api dapat dihindarkan. Beberapa saat kemudian, kontak bantu dibuka, sehingga rangkaian terbuka sempurnah. Pada saat penutupan kontak CB, terjadi tegangan lebih transien. Besar tegangan transien ini dapat dikurangi dengan terlebih dahulu menutup kontak bantu Sb, kemudian beberapa saat kemudian kontak utama S u ditutup. 40

Gambar 13. Pemutus daya dengan resistor seri (bantu) 2.4.5. Rangkaian induktif  kapasitif  – 

Gambar 14. Tegangan pemulihan pada rangkaian LC Pada

gambar

14.

Memperlihatkan

suatu

rangkaian

yang

mempresentasikan suatu trafo yang mencatu arus kepada sebuah kapasitor statis. Jika dimisalkan pada bagian transmisinya terjadi hubung singkat dan untuk melokalisirnya, maka CB dibuka. Saat busur api padam, inductor (L) dan kapasitor (C) membentuk rangkaian osilator (L terhubung seri dengan C), sehingga terjadi tegangan yang berosilasi pada kapasitor. Saat busur api padam, tegangan kontak sama dengan tegangan di kapasitor. Olehkarena itu tegangan kontak juga aka berosilasi sebagaimana halnya tegangan kapasitor. Besar frekwensi tegangan yang berosilasi, dinyatakan sebagai:  f   

1 2

 LC 

 

(4)

 Adapun Tegangan yang dihasilkan terlihat pada gambar 14b. dimana kenaikan tegangan pemulihan relative lebih tinggi dibandingkan dengan

41

tegangan

pemulihan

rangkaian

induktif.

Untuk

itu

maka

perlunya

dipertimbangan dalam pemulihan suatu CB. 2.5.

OVER HAUL PADA CB  Akibat pembukaan dan penutupan kontak CB, dan pertimbangan

kemampuan mekanis dari kontak, maka CB harus dilakukan pemeriksaan secara periodik untuk menjamin bahwa CB masih dapat digunakan atau harus diganti. Secara umum, pengggantian CB dapat dilakukan dengan menentukan number of switching (NOS) dari CB, yaitu  jumlah angka pemutusan yang menyatakan sekian kali CB membuka/memutuskan arus , dimana:

Untuk pemutusan arus beban atau manipulasi jaringan, maka NOS diberi nilai 1 (n=1), Untuk pemutusan karena arus gangguan (yang lebih besar dari arus nominal CB), maka nilai NOS nya dinyatakan dengan NOS Equvalen (n’), yang besarnya tergantung pada arus gangguan, yang dirumuskan sbb: n’ = 300 ( I2 /I1 )1,3  Dimana :

(5)

I1 = Arus kapasitas pemutusan CB (Breaking Capacity) I2= Arus gangguan

I1  diperoleh dari data CB atau dihitung sbb: Jika kapasitas CB sebesar 1500 VA dengan tegangan 72,5 kV, maka:  I 1

1500 



3  x72,5

12 kA

I2 dapat diukur pada pusat pembangkit dan gardu induk yang dilengkapi dengan alat ukur yang disebut dengan Oscilloper Turbograph . Bila I2 da I1 Diketahui, maka nilai n’ dapat ditentukan. Adapun besar n’ dapat dilihat pada table 1, sebagai berikut:

42

Tabel 1. n’ pada CB I2 /I1

n’ 

Pembukaan karena manipilasi

1

0,1

5

0,2

25

0,3

50

0,4

75

0,5

105

0,6

140

0,7

175

0,8

215

0,9

255

1,0

300

 Adapun penetuan kurun waktu overl haul dari CB, dapat diketahui dari data pabrik, sebagai berikut: Tabel 2. Kurun Waktu Over Haul Jenis CB

Kurun Over Haul

CB dengan udara hembus

Selambat-lambatnya 9 thn  Atau pada nilai n’= 4500

CB dengan sedikit minyak

Selambat-lambatnya 6 thn  Atau pada nilai n’= 1500

CB dengan banyak minyak

Sesuai petunjuk pabrik

CB dengan gas SF6

Sesuai petunjuk pabrik

43

2.6.

DISCONECTING SWITCH (DS) Disconnecting switch (DS) atau pemisah (PMS) adalah sebuah alat yang

dipergunakan untuk menyatakan secara visual bahwa suatu peralatan masih tersambung atau sudah bebas dari tegangan kerja. Dari defenisi diatas maka dapat diketahui fungsi dari pemisah (PMS) adalah sebuah alat yang dapat menyambung atau memutuskan rangkaian dengan arus yang rendah kurang lebih lima ampere (5A). Sesuai dengan fungsinya pemisah dibagi menjadi dua bagian, yaitu : Pemisah tanah dan pemisah peralatan. Pemisah tanah berfungsi untuk mengamankan peralatan dari tegangan sisa yang timbul dari SUTT yang telah diputuskan, dapat juga untuk mengamankan dari tegangan induksi yang berasal dari kabel pengahantar atau kabel kabel yang lainnya. Sedangkan pemisah peralatan berfungsi untuk mengisolasi atau melindungi peralatan listrik dari peralatan-peralatan lainnya pada suatu instalasi bertegangan tinggi. Pemisah ini harus dioperasikan saat kondisi tanpa beban. 2.6.1. Prinsip Kerja DS Pada dasarnya prinsip kerja DS atau PMS sama dengan prinsip kerja saklar biasa. PMS dipakai untuk menjamin bahwa PMT bebas dari tegangan kerja, sehingga para operator/teknisi aman saat melakukan perawatan atau perbaikan pada peralatan khususnya PMT. Pada PMS terdapat mekanisme interlocking yang berfungsi untuk mengamankan pembukaan dan penutupan PMS. Mekanisme interlocking tersebut adalah: 1. Kedua PMS jaringan tidak dapat membuka sebelum PMT membuka 2. Pemisah tanah hanya dapat menutup saat saklar pemisah jaringan dalam keadaan terbuka 3. Saklar pemisah jaringan hanya dapat ditutup, saat saklar pemisah tanah dalam kedaan terbuka 4. PMT hanya dapat menutup, saat saklar pemisah jaringan dalam keadaan menutup

44

Gambar 1. Circuit Breaker (CB) diapit oleh 2 buah Disconecting Switch (DS) jaringan/perlatan

Gambar 2. PMS jaringan/peralatan dan PMS tanah

2.6.2. Jenis-jenis DS atau PMS 1. Menurut penempatannya Pemisah ini dapat dibagi menjadi lima tempat yaitu : a. Saklar Pemisah Penghantar, Saklar pemisah ini terpasang pada sisi penghantar. b. Saklar Pemisah Rel, Saklar pemisah ini terpasang pada sisi rel atau bus, sehingga rel tersebut terpisah menjadi dua seksi. c. Saklar Pemisah Kabel, Saklar pemisah ini terpasasang pada sisi kabel. d. Saklar Pemisah Seksi, Saklar pemisah ini terpasang pada suatu rel atau bus yang terpisah menjadi dua seksi. Saklar ini berada didekat  jalur bus A dan bus B.

45

e. Saklar Pemisah Tanah, Saklar pemisah ini terpasang pada penghantar atau kabel yang menuju atau yang menghubungkan ke tanah. 2. Menurut gerakan lengannya Pemisah ini dibagi dalam lima gerakan, yaitu: a. Pemisah Putar Saklar pemisah putar memiliki dua buah kontak diam dan dua buah kontak gerak yang dapat berputar pada sumbunya. Model saklar pemisah ini biasanya di letakkan di luar Gardu Induk.

Gambar 3. Pemisah putar

b. Pemisah Luncur Saklar pemisah luncur ini gerakan kontaknya hanya bergerak keatas dan kebawah saja. Model saklar pemisah ini biasanya berada di dalam kubikel dengan peralatan-peralatan yang lain dan di letakkan di dalam Gardu Induk. c. Pemisah Siku Saklar pemisah siku ini tidak memiliki kontak diam tetapi hanya terdapat dua buah kontak gerak yang gerakannya hanya mempunyai besar sudut 90 derajat. Model saklar pemisah ini biasanya di letakkan di luar Gardu Induk. 46

Gambar 4. Pemisah siku Pemisah siku memiliki dua tenaga penggerak yang berguna untuk menggerakkan lengan-lengan pemisah (PMS) untuk menyambung dan memutuskan arus listrik. Berikut ini adalah macam-macam alat penggerak yang terdapat pada pemisah siku yaitu : i. Tenaga penggerak secara manual Pengoperasian saklar pemisah (PMS) ini cara (mengeluarkan atau memasukkan) secara manual dengan memutar atau menggerakkan lengan yang sudah terpasang permanen. ii. Tenaga penggerak dengan motor Pada sistem ini PMS membuka menggunakan motor penggerak. Motor penggerak ini terpasang pada box mekanik di mana box ini terdapat di dekat tuas penggerak manual. Pintu box harus tertutup rapat agar semut atau binatang kecil lainnya tidak bisa masuk kedalamnya. d. Pemisah Engsel Saklar pemisah engsel ini memiliki satu kontak diam dan satu engsel yang dapat membuka ke atas dengan sudut 90 derajat. Saklar pemisah ini

gerakannya

dari

engsel

yang

biasanya

digunakan

untuk

teganganmenengah 20 kV – 6 kV. Model saklar pemisah ini biasanya di letakkan di luar Gardu Induk.

47

Gambar 5. Pemisah Engsel e. Pemisah Pantograph Saklar pemisah pantograph ini mempunyai kontak diam yang terletak pada rel dan kontak gerak yang terpasang pada ujung lengan-lengan pantograph. Model saklar pemisah ini biasanya di letakkan di luar Gardu Induk. Pemisah pantograph biasanya digunakan di jaringan 500 kV.

Gambar 6. Pemisah Pantograph 3. Menurut fungsi kerjanya a. Disconector Memutus rangkaian listrik dalam keadaan tanpa beban, yang putus lidahnya dapat dilihat dengan mata b. Pole Top Switch Sama dengan connector, namun pemasangannya hanya pada tiang listrik (pasangan luar) dan tidak dapat membuka secara otomatis pada saat terjadi gangguan c. Air Break Switch

48

Dapat digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan beban dibawah arus nominalnya (mis. 30% dari arus nominal) dan pemasangannya bisa indoor maupun outdoor, serta tidak dapat membuka saat terjadi gangguan d. Load Break Switch Dapat digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan beban dengan beban nominalnya (manipulasi jaringan),

dan tidak dapat

membuka sendiri saat terjadi gangguan e. Sectionalizer Distribusi yang terganggu (agar bagian lain tetap dapat menyalurkan daya listrik), setelah PMT membuka, atau setelah otomatic circuit recloser (OCR) membuka, Pemasangannya diletakkan dijaringan, dimana setiap +13 km terpasang satu sectionalizer Pemisah bagian yang dapat memutus secara otomatis pada bagian jaringan 2.6.3. Bagian bagian dari DS Dilihat dari segi konstruksinya pemisah dapat dibagi menjadi dua yaitu : 1. Tiga isolator pendukung, pendukung tengah, berputar, pemisah ganda. 2. Dua isolator pendukung, pemisah tunggal.

(a) Pemisah tiga isolator (b) Pemisah dua isolator Keterangan: 1 = Rangka Pendukung 5 = Saklar Utama 2 = Penggerak Mekanik 6 = Kontak 3 = Pemutar 7 = Sela Pelindung 4 = Isolator 8 = Saklar Pembumian 9 = Terminal 49

2.6.4.Pemeliharaan DS Pemeliharaan adalah suatu kegiatan yang sangat penting, karena pemeliharaan yang baik akan memperpanjang umur peralatan dan akan menjamin berfungsinya peralatan dengan baik. Pemeliharaan dibagi menjadi beberapa metode sebagai berikut : 1. Pemeliharaan preventive ( Time base maintenance ) Pemeliharaan

preventive

adalah

kegiatan

pemeliharaan

yang

dilaksanakan untuk mencegah terjadinya kerusakan secara tiba tiba dan untuk mempertahankan unjuk kerja peralatan yang optimum sesuai umur teknisnya. 2. Pemeliharaan Prediktif ( Conditional maintenance ) Pemeliharaan prediktif adalah pemeliharaan yang dilakukan dengan cara mempredisi

kondisi

suatu

peralatan

listrik,

apakah

dan

kapan

kemungkinannya peralatan listrik tersebut menuju kegagalan. 3. Pemeliharaan korektif ( Corective maintenance ) Pemeliharaan korektif adalah pemeliharaan yang dilakukan secara terencana ketika peralatan listrik mengalami kelainan atau unjuk kerja rendah pada saat menjalankan fungsinya dengan tujuan untuk mengembalikan

pada

kondisi

semula

disertai

perbaikan

dan

penyempurnaan instalasi. 4. Pemeliharaan darurat ( Breakdown maintenance ) Pemeliharaan darurat adalah pemeliharaan yang dilakukan setelah terjadi kerusakan mendadak yang waktunya tidak tertentu dan sifatnya terurai

KESIMPULAN 1. Circuit Breaker (CB) merupakan saklar yang berfungsi membuka dan menutup rangkaian sesuai dengan ratingnya, dan ketika melakukan pembukaan dan penutupan rangkaian, selalu disertai busur api listrik . Circuit Breaker (CB) sering disebut sebagai peralatan dengan heavy duty, karena ia mampu mengintrupsi arus yang besar secara comparative dengan aman. CB didesign tidak hanya menghubungkan atau mengintrupsi arus 50

beban dalam keadaan normal yang mengalir dalam rangkaian, namun juga mengintrupsi arus besar dalam keadaan abnormal (gangguan)

yang

mengalir dalam rangkaian, misalnya gangguan hubung singkat. 2. Disconecting Swith (DS) merupakan saklar yang membuka dan menutup rangkaian dalam keadaan tanpa beban. Untuk itu DS berperan besar dalam pemeliharaan peralatan, yang menjamin bahwa daerah itu bebas tegangan dan aman bagi operator dalam melakukan perbaikan. Dalam operasi sistem, CB dan DS merupakan satu kesatuan peralatan yang bekerja dengan cara interlock (saling mengunci). 3.  Adapun spesifikasi teknis yang diperlukan bagi circuit breaker adalah sebagai beriku: (a) Tegangan operasi rangkaian, yang menentukan syarat isolasi , (b) Operasi normal atau arus beban maximum, merupakan syarat

normal atau laod carryng part, dan (c) Keadaan abnormal maximum atau arus ganguan yang harus diintrupsi, merupakan syarat mekanis pada CB dan struktur pendukungnya 4. Untuk mengurangi efek timbulnya oksidasi, maka gerakan kontak-kontak CB harus bersifat membersihkan dirinya  (Self Cleaning). Untuk itu konstruksi CB selalu mempertimbangkan teknik memadamkan busur  dan teknik pembersihan kontak terhadap oksidasi .

5. Jika CB digunakan memutuskan arus AC, maka ada saatnya arus berharga nol, dan pada saat itu busur api akan padam, kemudian media sela kontak akan

memulihkan

dirinya

menjadi

isolasi,

yaitu

berangsur-angsur

menaikkan kekuatan dielektriknya. Keadaan ini dapat dikatakan, bahwa tegangan di sela kontak yang tadinya sangat kecil berubah menjadi sangat besar. Tegangan sela kontak selama busur api padam disebut sebagai tegangan pemulihan  (Recovery Voltage)

51

DAFTAR PUSTAKA 1. Pansini, Anthony J. (1999)” Electrical Transformer and Power Equipment” The Fairmont Press, INC. Indian Trail 2. Tobing, Bonggas L. (2003),” Peralatan Tegangan Tinggi”, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta 3. Harold W. Brown, (1917),“ electrical Equipment its selection and arrangement” Mc Graw-hill Company, London 4.  Arismunandar, Artono & Kuwahara, Susumu., (1973) : Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik, Jilid III : Gardu Induk, Cetakan Pertama, Tokyo :Association for International Technical Promotion & Jakarta : Pradnya Paramita. TUGAS DISCONECTING SWITCH 1.  Apa fungsi utama DS dan jelaskan pengertian Interlock pada DS dalam operasi sistem ? 2. Sebutkan jenis DS dilihat dalam beberapa hal ? 3. Peralatan DS erat kaitannya degan istilah pemeliharaan dalam sistem, Jelaskan peran besar DS terhadap pemeliharan peralatan ? 4. Kenapa DS tidak diperuntukkan memutuskan rangkaian dalam keadaan berbeban ? 5. Sebutkan komponen utama dari DS ? TUGAS CIRCUIT BREAKER 1. Design CB

selalu mempertimbangkan cara memadam busur api dan

efek buruk yang ditimbulkan pada contack CB, sebutkan berapa cara memadamkan busur api pada CB 2. Jelaskan fungsi CB dan apa fungsi CB pada transformator? 3. Jelaskan bagaimana busur api itu terjadi pada saat kontak terbuka? 4.

Saat kontak CB terbuka atau pun tertutup, system megalami keadaan transient. Keadaan system yang bagaimana transient itu sangat besar ?

5. Jelaskan pengertian NOS ?

52