Soal UTS Semester Gasal

Soal UTS Semester Gasal2014-2015

1. Jelaskan fungsi Gardu Induk! Menurunkan atau menaikkan tegangan sistem Memutus atau menyambungkan jaringan listrik Melayani beban listrik di sekitar GI

2. Gambarkan sistem tenaga listrik dengan berbagai macam Gardu Induk!

3. Jelaskan Gardu Induk berdasarkan klasifikasi konstruksinya!-GI pasangan luarSemua peralatan utama seperti trafo, peralatan hubung bagi, rel daya, dll dipasang di udara terbuka.-GI pasangan dalamSemua peralatan utama seperti trafo, peralatan hubung bagi, rel daya, dan kontrol dipasang di dalam ruangan tertutup.-GI berisolasi gas (GIS)Bagian yang bertegangan diisolasi dengan gas, seperti rel daya dan peralatan hubung bagi.

4. Sebutkan macam-macam komponen yang ada di GI dan fungsinya!-Rel daya: tempat penghubung beberapa rangkaian dan peralatan.-Trafo tegangan: Mentransformasikan harga tegangan (dari harga yang tinggi ke harga yang rendah), untuk keperluan pengukuran dan pendeteksian.-Trafo arus: Mentransformasikan arus kuat pada suatu jaringan ke suatu nilai arus lemah supaya dapat diukur amperemeter dan sebagai proteksi.-Trafo daya: Mentransformasikan harga arus dan tegangan pada harga daya dan frekuensi tetap sama.-Sakelar pemisah (DS): Memisahkan bagian yang akan diperbaiki dari bagian yang bertegangan. Dan hanya dapat dioperasikan dalam keadaan tak berbeban.-Pemutus daya (CB): Menutup dan membuka rangkaian dengan baik, dalam keadaan tidak berbeban maupun berbeban, dan dapat memutuskan arus hubung singkat secara otomatis dengan baik.-Pelindung tegangan lebih (LA): Melindungi peralatan sistem tenaga listrik dengan cara membatasi surja tegangan lebih yang datang dan mengalirkannya ke tanah.-Konduktor: Menyalurkan arus dari satu bagian ke bagian lain dan juga untuk menghubungkan bagian-bagian yang dirancang bertegangan sama.-Isolator: Pendukung konduktor sekaligus memisahkan konduktor bertegangan dengan bagian yang bertegangan nol.-Kapasitor tegangan tinggi: Memperbaiki faktor daya sistem tenaga listrik.

5. Jelaskan apa itu PMT dan macam-macamnya serta perbedaannya!-PMT adalah suatu peralatan listrik yang dapat menghubungkan atau memutuskan rangkaian listrik dalam keadaan normal atau tidak normal yang dilengkapi dengan alat pemadam busur api.Macam-macam PMT: Menurut tegangan kerjanya: tegangan rendah, tegangan menengah dan tegangan tinggi. Menurut lokasi penempatannya: pemutus daya pasangan dalam dan pasangan luar. Menurut medium pemadam busur api:a. Pemutus daya udara (Air Circuit Breaker) Ketika kontak dipisahkan, busur api terbentuk pada bagian bawah kontak. Panas yang ditimbulkan busur api membuat temperatur di bagian bawah kontak lebih tinggi daripada temperatur di bagian atasnya, sehingga terjadi aliran udara dari bawah ke atas. Aliran udara ini mendorong busur api bergerak ke atas. Busur api yang panjang sangat mudah dipadamkan arus konveksi udara, sehingga busur api sudah padam sebelum mencapai ujung tanduk. Pemadaman busur api terjadi karena: (a) efek pemanjangan busur api, (b) efekpendinginan permukaan isolator dan (c) karena partikel bermuatan mempunyai peluang yang besar untuk mengadakan rekombinasi.b. Pemutus daya minyak (Oil Circuit Breaker) Bahan dasar medium pemadam busur api pada pemutus daya ini adalah minyak mineral yang sudah disuling. Penyulingan minyak dilakukan untuk mencegah endapan dan korosi yang ditimbulkan sulfur dan bahan pencemar lainnya. Dapat memutuskan arus hubung singkat sampai 10 kA pada rangkaian bertegangan sampai 500 kV. Kelemahan pemutus daya minyak adalah sebagai berikut:1. Minyak mudah terbakar dan jika mengalami tekanan dapat meledak.2. Kekentalan minyak memperlambat pemisahan kontak, sehingga tidak cocok untuk sistem yang membutuhkan pemutusan arus yang cepat.3. Interaksi busur api dengan minyak menimbulkan karbonisasi dan memproduksi gas hidrogen. Jika karbonisasi berlangsung lama akan terjadi endapan karbon dan jika gas hidrogen bercampur dengan udara, maka dapat menimbulkan campuran yang eksplosif.4. Minyak akan mengalami degradasi jika bercampur dengan air atau karbon, maka perlu diadakan pemeriksaan rutin terhadap sifat dielektrik dan sifat kimia minyak.c. Pemutus daya udara tekan (Air-Blast Circuit Breaker) Medium pemadam yang digunakan adalah udara kering, bersih dan bertekanan tinggi. Karena media yang digunakan adalah udara, maka resiko terbakar sangat kecil. Untuk menghasilkan udara bertekanan tinggi, pemutus daya ini dilengkapi dengan kompresor. Kontak bergerak digerakkan oleh suatu piston. Pada keadaan normal, piston didorong oleh suatu pegas, sehingga kontak bergerak terhubung dengan kontak tetap. Bilik kontak dihubungkan dengan suatu tangki berisi udara bertekanan tinggi melalui suatu katup. Jika terjadi arus hubung singkat, katup akan terbuka, udara bertekanan tinggi keluar dari tangki menuju bilik kontak dan mendorong piston sehingga kontak bergerak juga terdorong menjauhi kontak tetap. Pada waktu yang bersamaan, udara bertekanan tinggi mendinginkan busur api yang timbul pada saat pembukaan kontak. Selain mendinginkan busur api, udara bertekanan tinggi juga menyingkirkan partikel bermuatan dari sela kontak, sehingga pemulihan kekuatan dielektrik pada sela kontak berlangsung cepat. Karena pemulihan kekuatan dielektrik pada sela kontak berlangsung cepat, maka busur api berlangsung singkat sehingga peluruhan material kontak karena busur api itu lebih sedikit daripada peluruhan material kontak pada pemutus daya minyak. Jika pemulihan kekuatan dielektrik berlangsungcepat, maka panjang sela kontak dapat dibuat lebih pendek. Dengan demikian, ukuran bilik kontak dapat dikurangi. Dilihat dari arah tiupan udara, ada dua jenis pemutus daya udara tekan, yaitupemutus daya di mana udara ditiup satu sumbu dengan busur api (panjang sela kontak pada saat kontak terbuka penuh dapat dibuat lebih pendek. Tetapi, pada saat tekanan udara sudah berkurang, tegangan sistem dapat menimbulkan tembus listrik pada sela kontak sehingga untuk mencegah terjadinya tembus listrik tersebut, suatu pemisah dihubungkan secara seri dengan kontak, yang terbuka setelah kontak pemutus daya terbuka) dan pemutus daya di mana udara ditiup memotong busur api (panjang sela kontak pada saat kontak terbuka penuh dapat dibuat lebih besar sehingga tegangan sistem tidak membuat sela kontak tembus listrik. Dengan demikian,pemutus daya ini tidak perlu diperlengkapi dengan pemisah).

d. Pemutus daya vakum (Vacuum Circuit Breaker) Medium pemadam adalah vakum antara (10-7 - 10-5 torr).Vakum memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi dan merupakan bahan pemadam api yang lebih unggul daripada medium pemadam busur api lainnya. Kelebihan-kelebihan pemutus daya vakum antara lain adalah:1. Konstruksinya kompak, andal, dan tahan lama.2. Tidak menimbulkan bahaya kebakaran.3. Ketika dioperasikan, tidak memproduksi gas.4. Dapat memutuskan arus hubung singkat yang tinggi.5. Perawatannya mudah dan murah.6. Mampu menahan tegangan impuls petir.7. Energi yang dikonsumsi busur api rendah.8. Konstruksi penarik kontak sederhana, sehingga dapat digerakkan peralatan mekanik bertenaga rendah.e. Pemutus daya isolasi SF6 Medium pemadam busur api yang digunakan adalah gas SF6, yang pada posisikontak tertutup bertekanan +2.8 kglcm2. Bagian utama suatu pemutus daya SF6 adalah kontak bergerak, kontaktetap, bilik kontak berisi gas SF6 dan tangki gas SF6 bertekanan ringgi +14 kglcmz. Tangki gas dihubungkan dengan bilik kontak melalui sebuah katup. Jika kontak terbuka, maka terjadi busur api. Katup akan segera membuka, sehingga gas SF6 dari tangki mendorong gas SF6 yang terdapat pada bilik kontak lalu menyembur melalui leher bilik kontak sambil mendinginkan busur api. Pendinginan busur api dan sifat elektronegatif yang dimiliki gas SF6 membuat pemulihan kekuaran dielektrik SF6 berlangsung cepat, sehingga ketika busur api padam, busur api tidak terulang lagi. Beberapa keunggulannya adalah sebagai berikut:1. Sifat kimianya yang stabil, tidak mudah terbakar, tidak menimbulkan korosi pada bahan logam, tidak beracun, tidak berwarna dan tidak berbau.2. Gas SF6 memiliki sifat elektronegatif, yaitu sifat molekulnya yang aktif menangkap elektron bebas, sehingga molekul netral tersebut berubah menjadi ion negatif. Sifat ini salah satu yang membuat SF6 memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi. Sifat elektronegatif gas SF6 mempercepat pemulihan kekuatan dielektrik medium di sela kontak sehingga pemadaman busur api berlangsung lebih cepat.3. Pada kondisi yang sama, kekuatan dielektrik gas SF6 dua sampai tiga kali lipat daripada kekuatan dielektrik udara, bahkan pada tekanan tertentu hampir sama dengan minyak. Sifat ini membuat pemutus daya SF6 sangat efektif digunakan pada sistem tegangan tinggi dan mampu memutuskan arus tinggi.4. Jika gas SF6 terkontaminasi udara, kekuatan dielektriknya tidak banyak berubah.5. Daya hantar panas gas SF6 lebih baik daripada udara sehingga dapat digunakan untuk pendinginan konveksi.6. Interaksi busur api dengan gas SF6 tidak menimbulkan endapan karbon seperti halnya pada pemutus daya minyak.7. Biaya perawatan murah.8. Konstruksi pemutus daya SF6 sederhana dan ringan sehingga biaya pembuatan fondasinya murah. Kelemahan pemutus daya SF6 adalah sebagai berikut:1. Harga gas SF6 yang mahal mengakibatkan harga pemutus daya SF6 relatif mahal.2. Setelah pemutus daya SF6 bekerja, perlu dilakukan rekondisi gas SF6, sehingga dibutuhkan peralatan untuk rekondisi tersebut.

6. Jelaskan apa itu PMS dan klasifikasinya! PMS adalah peralatan yang digunakan untuk memisahkan bagian rangkaian tertentu dan rangkaian lainnya dalam suatu sistem dan hanya dapat bekerja dalam keadaan beban nol. Klasifikasi:a. Berdasarkan penempatannya: sakelar pemisah jaringan (), sakelar pemisah bus () dan sakelar pemisah trafo ().b. Berdasarkan jumlah kutubnya: sakelar pemisah kutub tunggal (satu fasa) dan sakelar pemisah tiga kutub (tiga fasa)c. Berdasarkan lokasi pemasangannya: pasangan dalam dan pasangan luar.d. Berdasarkan posisi perletakannya: horizontal, vertikal, dan terbalik.e. Berdasarkan arah gerakan lengan pemisah: geraklengan vertikal dan gerak lengan horizontal.f. Berdasarkan jumlah kontaknya: kontak tunggal dan kontak ganda.

7. Dalam menentukan pilihan PMT hal-hal apa saja yang perlu diperhatikan, jelaskan!Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam rancangan suatu pemutus daya, yaitu:a. Tegangan efektif tertinggi dan frekuensi daya jaringan yang akan menggunakanpemutus daya itu. Nilainya bergantung kepada jenis pembumian titik netral sistem.b. Arus maksimum kontinu yang akan dialirkan melalui pemutus daya. Nilai arus inibergantung kepada arus maksimum sumber daya atau arus nominal beban yangakan dilayani pemutus daya.c. Arus hubung singkat maksimum yang akan diputuskan pemutus daya.d. Durasi maksimum yang diperbolehkan dari arus hubung singkat. Hal ini berhubungandengan waktu pembukaan kontak yang dibutuhkan.e. Jarak bebas antara bagian bertegangan tinggi dengan objek lain di sekitarnya.f. Jarak rambat arus bocor pada isolatornya.g. Kekuatan dielektrik media isolasi sela kontak.h. Iklim dan ketinggian lokasi penemparan pemutus daya.

8. Dalam menentukan pilihan PMS hal-hal apa saja yang perlu diperhatikan, jelaskan!Pemilihan PMS:a. Tahap pertama, pemakai menentukan spesiflkasi.Sebelum menetapkan data nominal: Arus beban normal dan arus beban lebih Kondisi gangguan Beban statis dan dinamis terminal hasil rancangan gardu induk Bentuk konduktor penghubung (konduktor padu atau fleksibel) Keadaan lingkungan yang menyangkut: temperatur, ketinggian, kelembaban, jenisdan tingkat bobot polusi, dan keadaan khusus lainnya Unjuk kerja yang dibutuhkan (ketahanan mekanis) Tujuan penggunaan sakelar pemisah (pemisah jaringan, pemisah rel daya, atausakelar pembumian)

b. Tahap kedua, pemakai memesan kepada pabrikan sesuai dengan spesiflkasi yang ditetapkan pada tahap pertama di atas.Informasi yang perlu diberikan kepada pabrik Tegangan nominal dan tertinggi, jumlah fasa, frekuensi nominal dan pembumiansistem Atmosfer (temperatur, ketinggian, polusi) lokasi pemasangan sakelar pemisah Informasi yang berhubungan dengan karakteristik sakelar pemisah: Jenis pasangan (pasangan luar atau pasangan dalam) Tegangan nominal Tingkat ketahanan isolasi terhadap: tegangan impuls petir, tegangan lebih padafrekuensi daya dan tegangan impuls hubung buka (untuk sakelar pemisah di atas 300 kV) Frekuensi nominal Arus normal nominal Arus waktu singkat nominal dan arus puncak nominal Arus penutupan nominal dan arus induksi nominal sakelar pembumian Durasi arus hubung singkat yang melalui sakelar pemisah Beban mekanis (statis dan dinamis) terminal Bentuk konduktor penghubung (konduktor padu atau fleksibel) Tata letak pemasangan Isolator: jumlahnya, jenis bahannya dan profll siripnya Tingkat bobot polusi di lokasi pemasangan sakelar pemisah Zona kontak Keperluan: transfer arus ke bus, sakelar pembumian atau pemisah Unjuk kerja yang dibutuhkan (ketahanan mekanis) Jumlah kutub Jarak antar fasa Ruang untuk operator

c. Tahap ketiga, pabrikan mengajukan penawaran kepada pemakai.d. Tahap keempat, pemakai menetapkan pembelian.

9. Sebutkan dan jelaskan bagian-bagian (komponen) dari trafo tenaga!-kumparan tegangan tinggi : kumparan yang dihubungkan ke sumber energi-kumparan tegangan rendah : kumparan yang dihubungkan ke beban-inti : terbuat dari lembaran-lembaran baja silikon yang satu dengan lainnya diisolasi dengan pernis.-minyak isolasi : berfungsi sebagai pendingin dan medium isolasi.-tangki baja : tempat dimana bagian-bagian dari trafo yang terendam minyak trafo berada.-bushing : sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.-pendingin : untuk menyalurkan panas keluar dari trafo.-tap changer : pengubah perbandingan transformasi untuk mendapatkan tegangan operasi sisi sekunder yang konstan/stabil (diinginkan) dari tegangan jaringan/sisi primer yang berubah-ubah.

10. Jelaskan perbedaan antara karakteristik trafo ukur dengan trafo proteksi!

Proteksi : memiliki tingkat ketelitian sebesar 125 - 150% arus rated, inti trafo arus lambat mencapai kejenuhan, memiliki faktor kejenuhan tinggi ( Fk = 10). Pengukuran : memiliki tingkat ketelitian sebesar 10 - 125% arus rated, lebih cepat jenuh, memiliki faktor kejenuhan rendah (Fk = 5).

11. Jelaskan perbedaan antara trafo tegangan type magnetik dengan type kapasitif!

Resume Kapasitas arus sesaat adalah nilai puncak arus hubung singkat subtransien tertinggiyang dapat ditanggung oleh pemutus daya tanpa menimbulkan kerusakan pada pemutus daya tersebut. Kapasitas pemutusan arus suatu pemutus daya adalah nilai efektif arus hubung singkat transien tertinggi yang dapat diputuskan pemutus daya tanpa menimbulkan kerusakan pada kontak pemutus daya. Kemampuan suatu pemutus daya untuk memutuskan arus harus sama dengan ataulebih besar daripada arus transien Kapasitas suatu pemutus daya dapat dihitung dengan persamaan berikut ini: Syarat interlock:a. Sakelar pemisah (DS) tidak dapat ditutup sebelum pemutus daya terkuncipada posisi terbuka.b. Sakelar pembumian (ES) dapat ditutup hanya ketika sakelar pemisah terkunci padaposisi terbuka dan tidak ada busur api.c. Sakelar pemisah dapat ditutup hanya ketika pemutus daya dan sakelar pembumiandalam keadaan terbuka.d. Pemutus daya hanya dapat ditutup setelah semua sakelar pemisah terkunci dalamposisi tertutup atau dalam posisi terbuka. Prinsip kerja Interlocking:Ketika suatu aliran listrik ingin diputus.Kondisi awal:PD tertutup, SP tertutup dan SB terbuka. Awalnya PD dibuka terlebih dahulu. Lalu SP dibuka dan SB ditutup. Dengan ditutupnya SB, maka transformator yang dilindungi sudah di grounding sehingga aman untuk di maintenance.Ketika suatu aliran listrik ingin disambung. Kondisi awal:SB tertutup, SP terbuka dan PD terbuka. Awalnya SB dibuka terlebih dahulu. Lalu SP ditutup dan PD ditutup. Dengan proses ini maka tidak akan timbul busur api pada SP. Prinsip Kerja trafo secara umum: Apabila ada arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan mengelilingi magnet, maka akan timbul gaya gerak listrik (GGL). Adapun syarat untuk kerja pararel adalah :-Perbandingan tegangan yang dipararelkan harus sama.-Polaritas tegangan harus sama. -Polaritas tegangan harus sama. -Perbandingan reaktansi terhadap tahanan sebaiknya sama.-Jumlah fasanya harus sama. Berdasarkan jenis isolasinya, trafo arus dibagi menjadi dua kelompok:a.Trafo arus isolasi minyakTrafo arus isolasi minyak banyak digunakan pada pengukuran arus tegangan tinggi, umumnya digunakan pada pasangan di luar ruangan (outdoor).b.Trafo arus keringTrafo arus kering biasanya digunakan pada tegangan menengah, umumnya digunakan padapasangandalamruangan(indoor). Berdasarkan lokasi pemasangannya, trafo arus dibagi menjadi dua kelompok, yaitu:a. Trafo arus pemasangan luar ruangan (outdoor)Trafo arus pemasangan luar ruangan memiliki konstruksi fisik yang kokoh, isolasi baik,biasanyamenggunakanisolasiminyakuntukrangkaianelektrikinternaldan bahan keramik/porselen untuk isolator eksternal.b. Trafo arus pemasangan dalam ruangan (indoor)Trafo arus pemasangan dalam ruangan biasanya memiliki ukuran yang lebih kecil dari padatrafo arus pemasangan luar ruangan, menggunakan isolator dari bahan resin. Karakteristik trafo tegangan: Kapasitasnya kecil (10-150VA), karena digunakan untuk beban yang mengkonsumsi daya rendah, seperti Voltmeter, Kwh-meter, Wattmeter, rele jarak, sinkronoskop dan lampu indikator. Dirancang untuk mengkonsumsi energi yang sekecil mungkin, karena penggunaannya kontinu dan menjadi beban bagi sistem yang menggunakannya. Dirancang agar tegangan sekunder sebanding dan sefasa dengan tegangan primer, untuk mengurangi kesalahan pengukuran. Salah satu terminal pada sisi tinggi dibumikan/ditanahkan. Tegangan pengenal sekunder trafo tegangan umumnya ditetapkan 100-230V atau (100-230)3V.