MAKALAH SISTEM PROTEKSI SWITCHGEAR
Untuk Memenuhui Tugas Mata Kuliah Sistem Proteksi Yang dibina oleh Bapak Lauhil
Oleh : Ilham Akbar Priabudi
1541150064
Irpan Sujiono A
1541150035
Laili Ramadhani
1541150043
Rio Anjasmara
1541150014
Slamet Danang WDS
1541150022
D4 SKL 3B
POLITEKNIK NEGERI MALANG JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI SISTEM KELISTRIKAN NOVEMBER 2017
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Proteksi transmisi tenaga listrik sangat penting dalam proses penyalurandaya dari satu tempat ke tempat yang lain. Ini dikarenakan prinsip dalam transmisitenaga listrik yang baik salah satunya adalah aman selain andal dan ekonomis.Proteksi tenaga listrik merupakan bagian yang menjamin bahwa dalam transmisitenaga lisrik dapat dikatakan aman. Dapat dikatakan aman karena dalam transmisitenaga listrik akan diberikan suatu alat yang berfungsi untuk mengamankantransmisi dari gangguan bahkan mengamankan manusia dari bahaya yangditimbulkan oleh pemindahan daya listrik dari suatu tempat ke tempat yang lain.Proteksi transmisi tenaga listrik sangat diperlukan dalam transmisi tenagalistrik. Dengan proteksi yang bagus, ma ka transmisi tidak akan rusak ketika adasebuah gangguan yang bersifat sementara. Jika proteksi transmisi tenaga listrik baik, maka nilai ekonomis dapat diperoleh karena jika dalam suatu transmisiterjadi gangguan, maka kerusakan peralatan tidak dapat menyebar keperalatanyang lain dikarenakan ada sebuah proteksi transmisi. Nilai ekonomis dan amandapat dipadukan menjadi nilai andal. Andal yang dimaksud disini adalah tidak membahayakan manusia yang berada disekitar transmisi tenaga listrik sehinggamanusia yang berada disekitar transmisi ini tidak mengalami gangguan kesehatanmaupun gangguan material.
1.2. Rumusan masalah
1. Apa fungsi Switching (melalui Circuit Breaker atau Load Break Switch atau Disconnecting Switch, dll)? 2. Apa fungsi Proteksi (switchgear dilengkapi dengan fuse atau relay untuk proteksibeban seperti overcurrent, overload, reverse power, under/over voltage, dll)? 3. Apa fungsi pengukuran (switchgear dilengkapi dengan meter untuk pengukuranbesaran listrik seperti arus, tegangan, kwh, frekwensi, Power Factor, dll)? 4. Apa 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?
1.3. Tujuan
1. Untuk menjelaskan apa fungsi Switching (melalui Circuit Breaker atau Load Break Switch atau Disconnecting Switch, dll) 2. Untuk menjelaskan apa fungsi Proteksi (switchgear dilengkapi dengan fuse atau relay untuk proteksibeban seperti overcurrent, overload, reverse power, under/over voltage, dll) 3. Untuk menjelaskan apa fungsi pengukuran (switchgear dilengkapi dengan meter untuk pengukuranbesaran listrik seperti arus, tegangan, kwh, frekwensi, Power Factor, dll)? 4. Untuk menjelaskan apa fungsi Monitoring (switchgear dilengkapi den gan pilot indicator/fasilitasmonitoring untuk memonitor status seperti status on/off maupun abnormal/trip),bisa untuk remote monitoring melalui PLC/DCS/SCADA?
BAB II PEMBAHASAN 2.1. Switchgear
Switchgear adalah panel distribusi yang mendistribusikan beban kepanel-panel yang lebih kecil kapasitasnya. 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, p emutus, dan pelindung terhadap dua sisi rangkaian tersebut 2.2. Fungsi Switchgear
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 rela y 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.
2.3. Komponen – komponen pada Switchgear a. b. c. d. e. f. g. h.
Pemutus Tenaga ( Circuit breaker ) Saklar Pemisah ( Disconnecting switch ) Saklar Pembumian ( Earthing switch ) Trafo arus (Current transformer ) Trafo Tegangan ( Potential transformer ) Rel Daya ( Busbar ) Sambungan kabel (Cable connection ) Panel control (Control panel )
2.4. 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
2.5. Konstruksi Pemasangan Operasi dan Pemilihan Rating A. Gardu induk, gardu distribusi
- Gardu induk pada umumnya digunakan pada system tegangan tinggi dan tegangan menengah sebagai pemutus dan penghubung jaringan transmisi dan distribusi B. Switchboard
- 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 rangkaian daya (tegangan rendah dan tegangan menengah). Switchboard rangkaian control, yang berfungsi untuk mengoperasikan dan mengontrol rangkain daya pada gardu induk (GI).
Switchboard rangkain pengukuran daya. Switchboard dengan fungsinya sebagai penghubung dan pembagi biasa disebut dengan panel hubung bagi atau perlengkapan hubung ba gi (PHB). Konstruksi dan pemasangan Switchboard meliputi persyaratan pemasangan perlengkapan-perlengkapan Switchgear meliputi :
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
Peralatan pengukuran daya
-
-
KW / KWH meter Ampere meter Volt meter Frekwensi meter
2.6. Pemasangan Switchgear
Dibedakan menurut :
A. Unit Switchgear
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. 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 rangkarangka terbuka tempat menempelkan / memasang pelengkapan
perlengkapan 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 :
-
Busbar
-
Kabel terminal
-
Fuse
-
Titik-titik penyambung pada CB, Switch, dsb.
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.
2.7. 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 :
-
DS hanya dapat / boleh beroperasi on dan off apabila CB dalam posisi terbuka (CB off).
-
DS hanya dapat/boleh beroperasi on dan off apabila DS dalam posisi terbuka (DS off).
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. 2.8. PEMILIHAN RATING Pemilihan rating atau besaran-besaran pengenal pada Switchgear meliputi :
-
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)
2.9. 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 :
-
Rating / besaran pengenal peralatan (kA) contoh diatas :
-
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.
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.
2.10. 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,
2.11. Pengujian Fungsi Switchgear
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 Uji tegangan kerja.
o Uji tegangan frekwensi dan tegangan sesaat (impuls, BIL). o Uji interlocking peralatan hubung. o Uji operasi CB (on-off). o 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 dan Shunt Trip Coil adalah asesoris peralatan yang dipasangkan pada MCB/MCCB. Fungsi Under Voltage Coil pada MCCB adalah :
-
Pada saat coil diberikan suatu tegangan sesuai dengan ratingnya, maka hubungan mekanikal di dalam MCCB akan menahan kontak switch dalam posisi “ on “.
-
Pada saat coil diputuskan tegangannya, maka hubungan mekanikal di dalam MCCB akan melepaskan kontak switch dalam posisi “ off “.
-
Modul Under Voltage Coil ini dilengkapi dengan 2 jenis kontak bantu (NO&NC) yang dapat difungsikan sebagai rangkaian control, sebagai peng atur relai bantu di dalam rangkaian control.
-
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.
Under Voltage Coil Fungsi Under Voltage Coil pada MCCB adalah :
- Pada saat coil diberikan suatu tegangan sesuai dengan ratingnya, maka hubungan mekanikal di dalam MCCB akan menahan kontak switch dalam posisi “ on “.
- Pada saat coil diputuskan tegangannya, maka hubungan mekanikal di dalam MCCB akan melepaskan kontak switch dalam posisi “ off “.
- 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.
- 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 Und er 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.
MACAM-MACAM SWITCHGEAR
•
Gas Insulated Switchgear (GIS)
•
Cubicle type gas ( C-GIS )
DAFTAR ISI
Rusli, Andi. 2011. Standar Operasi Switchgear dan Standart Switchgear.Sulawesi
Pemeliharaan
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)
