6/4/2012

TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO 2011

LATAR BELAKANGSuplai listrik disalurkan pada konsumen melalui jaringan transmisi dan distribusi yang besar. Pada beberapa jaringan, terkadang dihendaki dan perlu untuk mengubah karakteristik suplai listrik ( co : tegangan, konversi ac-dc, frekuensi, dan faktor daya ). Rangkaian peralatan tegangan tinggi untuk memenuhi tujuan tersebut disebut " substation" >>> gardu induk

1

6/4/2012

Sebagai sub sistem dari sistem penyaluran (transmisi), gardu induk mempunyai peranan penting, dan dalam pengoperasiannya tidak dapat dipisahkan dari sistem penyaluran (transmisi) secara keseluruhan.

SUBSISTEM

SUBSISTEM

sistem penyaluran (transmisi) tenaga listrikSUBSISTEM sistem tenaga listrik

* penentuan lokasi substation sangat penting. sebisa mungkin, harus berada di pusat beban.* substation harus memenuhi syarat safety dan keandalan. untuk safety, hal-hal yang harus dipertimbangkan seperti perawatan peralatan regulasi, fasilitas untuk membawa peralatan perbaikan dan maintenance-nya dan pencegahan kemungkinan terjadinya explosion atau bakaran. Untuk keandalan, harus diperhatikan desain dan konstruksinya. * harus mudah dioperasikan dan perawatannya

* minimum cost perawatannya

2

6/4/2012

Klasifikasi SubstationSubstation dapat mengubah level tegangan atau meningkatkan faktor daya dan mengonversi daya ac ke dc. Berdasarkan

kebutuhannya, substation dapat diklasifikasikan sbb :

Substation memiliki begitu banyak komponen ( co : circuit breakers, switch, fuse, dan peralatan lain) dimana harus ditempatkan dengan baik untuk memastikan

keberlanjutan dan keandalan suplai listrik. Berdasarkan

dan komponen pendukungnya :

peralatan

Jenis Gardu Induk bisa dibedakan menjadi beberapa bagian yaitu : * Berdasarkan besaran tegangannya. * Berdasarkan fungsinya. * Bedasarkan sistem (busbar). * Berdasarkan pemasangan peralatan * Berdasarkan isolasi yang digunakan.

Ber dasar kan besar an t egangannya :

Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi (GITET) 275 KV, 500 KV. Gardu Induk Tegangan Tinggi (GI) 150 KV dan 70 KV. Dilihat dari jenis komponen yang digunakan, secara umum antara GITET dengan GI

banyak kesamaan

Perbedaan mendasar adalah : Pada GITET transformator daya yang digunakan berupa 3 buah tranformator daya masing masing 1 phasa (bank transformer) dan dilengkapi peralatan reaktor yang berfungsi mengkompensasikan daya reaktif jaringan. Sedangkan pada GI (150 KV, 70 KV) menggunakan Transformator daya 3 phasa dan tidak ada peralatan reaktor.

3

6/4/2012

Ber dasar kan Pem asangan Per al at an Gardu Induk Pasangan Luar o Gardu induk yang sebagian besar komponennya di tempatkan di luar gedung, kecuali komponen kontrol, sistem proteksi dan sistem kendali serta komponen bantu lainnya, ada di dalam gedung. Gardu Induk Pasangan Dalam o Gardu induk yang hampir semua komponennya (switchgear, busbar, isolator, komponen kontrol, komponen kendali, cubicle, dan lain-lain) dipasang di dalam gedung. kecuali transformator daya, pada umumnya dipasang di luar gedung. Gardu Induk semacam ini biasa disebut Gas Insutaled Substation (GIS). o GIS merupakan bentuk pengembangan gardu induk, yang pada umumnya dibangun di daerah perkotaan atau padat pemukiman yang sulit untuk mendapatkan lahan. o Gardu Induk semacam ini biasa disebut dengan gardu induk konvensional. o Sebagian besar gardu induk di Indonesia adalah gardu induk konvensional.

KEUNGGULAN GIS dibanding GI konvensional :Hanya membutuhkan lahan seluas 3.000 meter persegi atau 6 % dari luas lahan GI konvensional.

Mampu menghasilkan kapasitas daya (power capasity) sebesar 3 x 60 MVA bahkan bisa ditingkatkan sampai dengan 3 x 100 MVA.

G du I nduk ar kom nasi pasangan bi l uar dan pasangan dal am :Adal ah gardu induk yang komponen switchgear-nya ditempatkan di dalam gedung dan sebagian komponen switchgear ditempatkan di luar gedung, misalnya gantry (tie line) dan saluran udara tegangan tinggi (SUTT) sebelum masuk ke dalam switchgear. Transformator daya juga ditempatkan di luar gedung.

Jumlah penyulang keluaran (output feeder) sebanyak 24 penyulang (feeder) dengan tegangan kerja masing-masing 20 KV.Bisa dipasang di tengah kota yang padat pemukiman.

* Keunggulan dari segi estetika dan arsitektural, karena bangunan bisa didesain sesuai kondisi disekitarnya.

4

6/4/2012

Ber dasar kan Fungsi nya / kebut uhannya :Karena output voltage yang dihasilkan pembangkit listrik kecil dan harus disalurkan pada jarak yang jauh, maka dengan Adalah gardu induk yang berfungsi untuk menaikkan pertimbangan efisiensi, tegangannya dinaikkan tegangan, yaitu tegangan pembangkit (generator) menjadi tegangan ekstra tinggi atau tegangan dinaikkan menjadi tegangan sistem. tinggi.

Gardu Induk ini berada di lokasi pembangkit tenaga listrik.

Gardu Induk Penurun TeganganAdalah gardu induk yang berfungsi untuk menurunkan tegangan, dari tegangan tinggi menjadi tegangan tinggi yang lebih rendah dan menengah atau tegangan distribusi.

Gardu Induk terletak di daerah pusat-pusat beban, karena di gardu induk inilah pelanggan (beban) dilayani.

various secondary sub-stations located at the strategic points inthe city

5

6/4/2012

Listrik disalurkan ke gardu distribusi. gardu induk jenis ini berada di dekat tempat tinggal konsumen dan terlihat tegangannya diturunkan menjadi 400V 3 fasa 4 kawat untuk menyuplai kebutuhan konsumen.

transformer dan peralatan tegangan tinggi lain seolah-olah tersusun dengan kutub tipe H (berstruktur 4 kutub )

It is a distribution sub-station placed overhead on a pole. It is the cheapest form of sub-station as it does not involve any building work. o Periodical check up kekuatan dielektrik isolasi minyak trafo. oSaat repair trafo atau ocb,ocb dan jalur isolasi harus ditutup dahulu

The design of underground sub-station requires more careful consideration than other types ofsub-stations.

Points : ukuran gardu harus sebisa mungkin minimum memiliki cukup akses untuk peralatan tegangan tinggi under ground ( mudah dalam pengecekan ) * proteksi pada kebakaran ventilasi ( akses pertukaran udara ) baik *lebih baik mudah mengetahui adanya indikasi pelonjakan suhu sehingga sewaktu-waktu suplai H.V dapat didikoneksikan trafo, switch, fuse, harus memiliki sistem pendinginan

6

6/4/2012

Gardu Induk yang menggunakan isolasi udara :Adalah gardu induk yang menggunakan isolasi udara antara bagian yang bertegangan yang satu dengan bagian yang bertegangan lainnya.

Gardu Induk ini berupa gardu induk konvensional Gardu Induk yang menggunakan memerlukan tempat terbuka yang cukup luas.

isolasi gas SF 6 :

Gardu induk yang menggunakan gas SF 6 sebagai isolasi antara bagian yang bertegangan yang satu dengan bagian lain yang bertegangan, maupun antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan. Gardu induk ini disebut Gas Insulated Substation atau Gas Insulated Switchgear (GIS), yang memerlukan tempat yang sempit

Rel (busbar) merupakan titik hubungan pertemuan (connecting) antara transformator daya, SUTT/ SKTT dengan komponen listrik lainnya, untuk menerima dan menyalurkan tenaga listrik.sebelum mempelajari bus bar, kita lebih baik mengetahui simbol-simbol dalam substation dan peralatan tegangan tinggi di dalamnya

7

6/4/2012

ring single double on half Gardu Induk sistem ring busbar : Adalah gardu induk yang busbarnya berbentuk ring. Pada gardu induk jenis ini, semua rel (busbar) yang ada, tersambung (terhubung) satu dengan lainnya dan membentuk ring (cincin).

Gardu Induk sistem single busbar : Adalah gardu induk yang mempunyai satu (single) busbar.Pada umumnya gardu dengan sistem ini adalah gardu induk yang berada pada ujung (akhir) dari suatu sistem transmisi. Single line diagram gardu sistem single busbar sbb :

Gardu Induk sistem double busbar : Adalah gardu induk yang mempunyai dua (double) busbar. Gardu induk sistem double busbar sangat efektif untuk mengurangi terjadinya pemadaman beban, khususnya pada saat melakukan perubahan sistem (manuver sistem). Jenis gardu induk ini pada umumnya yang banyak digunakan. Single line diagram gardu induk Gardu Induk sistem satu setengah (on half) sistem :double busbar sbb : busbar Adalah gardu induk yang mempunyai half on busbar. Pada umumnya gardu induk jenis ini dipasang pada gardu induk di pembangkit tenaga listrik atau gardu induk yang berkapasitas besar. Dalam segi operasional, gardu induk ini sangat efektif, karena dapat mengurangi pemadaman beban pada saat dilakukan perubahan sistem (manuver system). Sistem ini menggunakan 3 buah PMT dalam satu diagonal yang terpasang secara deret (seri). Single line diagram, sbb :

8

6/4/2012

o mendukung konstruksi konduktor ( support ) o mencegah terjadinya aliran arus dari konduktor phasa ke bumi melalui menara pendukung. Bahan isolator umumnya : PORSELAIN

Jenis : pin type and suspension type

Disconnecting switch

pointsDisconnecting switch biasanya dilengkapi dengan peringatan visual untuk keamanan para pekerja, dengan kata lain pada saat keadaan saklar terbuka atau tidak ada arus beban yang mengalir maka visual sign akan menyala untuk memberitahukan keadaan aman dan sebaliknya. Disconnecting switch juga digunakan untuk mengisolasi peralatan seperti terminal (buses) atau peralatan listrik yang lain, juga untuk memisahkan kelompokkelompok feeder dengan tujuan maintenance atau pengetesan.

adalah saklar pemutus yang didesain tidak bisa terbuka pada saat arus beban yang melewatinya masih ada.Biasanya disconnecting switch dipasang untuk mengisolasi peralatan peralatan yang mungkin tersupply daya besar.

Pada maintenance peralatanperalatan pada gardu induk biasanya antara beban dan sumber daya dari gardu induk diputus oleh Disconnecting switch. Hal ini untuk menjaga keamanan dari para pekerja yang melaksanakan perbaikan atau perawatan, karena difungsikan untuk memisahkan bagian yang bertegangan dan tidak maka DS ini pada sisi yang tidak bertegangan dipasang grounding yang berguna untuk membuang sisa energi (kapasitansi) yang tersimpan pada konduktor, system grounding dan close dari DS ini saling i

nt er l ocki ng.

DS

Selain itu DS tidak didiesain sebagai pemutus tegangan seperti CB-CB yang terdapat pada panel atau gardu induk, oleh karena itu DS harus dilengkapi dengan pemutus beban, kerja dari DS pun harus setelah CB benar benar open atau tidak ada daya yang mengalir ke DS, atau dapat dikatakan kerja dari DS dan CB adalah i

nt er l ocki ng

juga.

CB DS SB

9

6/4/2012

Pemutus tenaga (PMT) adalah saklar yang mampu memutus arus gangguan hubung singkat . Saklar pemutus tenaga dalam bahasa Inggris disebut circuit breaker (CB). ACB ( air circuit breaker ), OCB ( oil circuit breaker), ABCB ( air blast circuit breaker ), VCB ( vacuum circuit breaker )

T R A F O D A Y A

1 TRAFO 3 FASA 3 TRAFO 1 FASAMOST TRAFO IN SUBSTATION : TRAFO STEP DOWN

The use of 3-phase transformer (instead of 3 single phase bank of transformers) permits two advantages. Firstly, only one 3-phase load-tap changing mechanism can be used. Secondly, its installation is much simpler than the three single phase transformers.

10

6/4/2012

GAS INSULATED SUBSTATION (GIS)Secara prinsip peralatan yang dipasang pada GIS sama dengan peralatan yang dipakai GI Konvensional. Perbedaannya adalah : Pada GIS peralatan-peralatan utamanya berada dalam suatu selubung logam tertutup rapat, yang di dalamnya berisi gas bertekanan, yaitu gas SF 6 (Sulphur Hexafluorida). Gas SF 6 berfungsi sebagai isolasi switchgear dan sebagai pemadam busur api pada operasi Circuit Breaker (CB). Dengan demikian cara pemasangan GIS berbeda dengan GI Konvensional. Pengembangan GIS : Pada mulanya GIS didesain dengan sistem selubung phasa tunggal. Dengan semakin majunya teknologi kelistrikan, maka saat ini sebagian besar GIS memakai desain selubung tiga phasa dimasukkan dalam satu selubung. Keuntungan sistem selubung tiga phasa adalah : lebih murah, lebih ringan, lebih praktis dan pemasangannya lebih mudah, meminimalkan kemungkinan terjadinya kebocoran gas dan lebih sederhana susunan isolasinya.

PERTIMBANGAN PEMBANGUNAN GARDU INDUKo Kebutuhan (Demand) beban yang semakin meningkat, mendekati bahkan melebihi kemampuan GI yang ada. o Jika kondisi GI eksisting masih memungkinkan, biasanya cukup dilakukan uprating atau menaikkan kapasitas GI yang ada, misalnya dengan melakukan penggantian dan penambahan transformator daya. o Adanya perluasan daerah/ wilayah atau adanya daerah/ wilayah baru, yang pasti membutuhkan ketersediaan/ pasokan daya listrik cukup besar. o Adanya pembangunan infra struktur bagi kawasan industri (industrial estate). o Proyeksi kebutuhan daya listrik untuk jangka waktu tertentu, sehingga perlu disiapkan gardu induk baru atau perluasan gardu induk. o Adanya pengembangan sistem tenaga listrik secara terpadu, misalnya pembangunan pembangkit listrik - pembangkit listrik baru, sehingga dilakukan perluasan sistem penyaluran (transmisi), tentunya dibarengi dengan pembangunan GI-GI baru atau perluasan.

11

6/4/2012

12