Untuk menaikkan keandalan rel tunggal, PMS seksi
dapat dipasang yang membagi rel dalam 2 kelompok, yaitu kelompok kiri dan
kelompok kanan dari rel. unit pembangkit dan bebean sebagian dihubungkan ke
kelompok kiri dan sebagian lagi dihubungkan ke kelompok kanan dari rel. apabila
ada kerusakan pada rel yang perbaikannnya perlu dilakukan pemaddaman, maka
seksi rel yang memerlukan perbaikan bias dipadamkan dengan membuka PMS seksi
ini sehingga seksi rel yang sebelahnya tetap bias dioperasikan/dinyalakan.
b. Rel
Ganda dengan Satu PMT (Gambar 2.3B)
Rel ganda yang diperlihatkan pada gambar 2.3B adalah
rel ganda dengan satPMT, selanjutnya hubungan ke rel 1 atau rel 2 dilakukan
melalui PMS. Rel ganda pada umumnya dilengkapi dengan PMT beserta PMS-nya yang
berfungsi untuk menghubungkan rel 1 dan rel 2 seperti ditunjukkan oleh Gambar
2.3B. PMT ini disebut sebagai PMT kopel. Dengan rel ganda, sebagian instalasi
dapat dihubungkan ke rel 1 dan sebagian lagi ke rel 2. Kedua rel tersebut (rel
1 daan rel 2) dapat dihubungkan parallel atau terpisah dengan cara menutup atau
membuka PMT kopel. Dengan cara ini fleksibilitas operasi akan bertambah
terutama sewaktu menghadapi gangguan yang terjadi dalam sistem.
Sebagian dari unit pembangkit au beban dapat
dihubungkan ke rel 1 dan lainnya ke rel 2. Apabila salah satu unit pembangkit
atau salah satu beban akan pindah ke rel, maka terlebih dahulu PMT harus
dibuka, kemudian disusul dengan pembukaan PMS rel yang akan ditinggalkan, baru
diikuti pemasukan PMS rel yang dituju; urutannya tidak boleh dibalik. Apabila
terbalik, maka akan terjadi hubungan parallel antara rel 1 dan rel 2 yang belum
tentu sama tegangannya dan hal demikian adalah berbahaya. Setelah selesai
melakukan pemindahan posisi PMS, barulah PMT dimasukkan. Untuk unit pembangkit,
pemasukan PMT harus melalui proses sinkronisasi.
Dari uraian tersebut tampak bahwa proses pemindahan
beban dari rel satu ke rel lainnya memerlukan pemadaman, yaitu saat PMT dibuka.
Pemindahan beban atau unit pembangkit dari salah satu rel ke rel lainnya dalam
praktek dapat terjadi, misalnya karena ada kerusakan yang memerlukan pemadaman
rel saat perbaikan.
c. Rel
Ganda dengan Dua PMT (Gambar 2.3C)
Rel ganda dengan dua PMT ini sama seperti rel ganda dengan satu PMT hanya saja di sini
semua unsur dapat dihubungklan ke rel 1 atau rel 2 atau dua-duanya melalui PMT
sehingga fleksibilitas manuver
menjadi lebih baik (lihat Gambar 2.3C di bawah
ini). Pemindahan beban dari rel 1 ke rel 2 dapat dilakukan tanpa
pemadaman, tidak seperti pada rel ganda dengan satu PMT, seperti diuraikan pada
butir b di atas. Hal ini dapat
terjadi karena dengan adanya 2 buah PMT (masing-masing satu PMT untuk setiap
rel) pemindahan beban dilakukan dengan menutup terlebih dahulu PMT rel yang
dituju, kemudian membuka PMT rel yang ditinggalkan. Sebelum melakukan manuver ini, harus diyakini terlebih
dahulu bahwa rel 1 dan rel 2 tegangganya sama, baik besarnya maupun fasanya.
Oleh karena itu, PMT harus masuk.
d. Rel
dengan PMT 1½ (Gambar 2.3D)
Pada dasarnya rel dengan PMT 1½ adalah rel ganda
dengan 3 buah PMT di antara dua rel tersebut. Jika rel-rel ini diberi identifikasi sebagai rel A dan rel B,
maka PMT yang dekat dengan rel A diberi identifikasi sebagai PMT A1, PMT A2,
dan seterusnya. Sedangkan yang dekat rel B diberi identifikasi sebagai PMT B1,
PMT B2, dan seterusnya. PMT yang ditengah disebut PMT diameter dan diberi
identifikasi sebagai PMT AB1, PMT AB2, dan seterusnya.
Bagian-bagian dari instalasi dihubungkan pada
titik-titik yang letaknya antar PMT A dengan PMT AB dan pada titik-titik yang
leteknya antara PMT B dengan PMT AB seperti terlihat pada Gambar 2.3D.
Dibandingkan dengan rel-rel pada butir-butir A, B,
dan C tersebut diatas, rel dengan PMT 1½ ini mempunyai keandalan yang paling tinggi.
Hal dapat dilihat sebagai berikut :
·
Apabila Rel A mengalami gangguan.
Dengan membuka semua
PMT bernomor A beserta PMS-nya, daya tetap bias disalurkan secara penuh.
·
Apabila Rel B mengalami gangguan.
Dengan membuka semua
PMT bernomor B beserta PMS-nya, daya tetap bisa disalurkan secara penuh.
·
Apabila Rel A dan Rel B mengalami
gangguan.
Dengan
membuka semua PMT bernomor A dan PMT bernomor B beserta PMS-nya, daya tetap
bias disalurkan walaupun dengan fleksibilitas pembebanan yang berkurang.
Pembebanan tegangan sebuah (bagian)
instalasi yang terhubung ke rel dengan PMT 1½ menghasuskan pembukaan dua buah
PMT beserta PMS-nya, yaitu PMT rel dan PMT diameternya. Misalnya untuk unit
pembangkit No.1 yang terhubung ke rel B melalui PMT B1, maka untuk pembebasan
teganggannya, yang harus dibuka adalah PMT B1 dan PMT AB1 beserta PMS-PMS-nya.
Pada pusat-pusat listrik kecil (sampai
dengan daya ±50 MW) yang menggunakan tegangan rel di bawah 70 kV, umumnya
digunakan rel dalam bangunan rel gedung tertutup atau dalam rel yang disebut
kubikel. Pada pusat-pusat listrik besar (diatas 50 MW), rel umumnya dipasang di
ruangan terbuka.
Apabila pusat listrik terpaksa di buat
di dalam kota dimana tanah mahal, maka untuk menghemat pemakaian tanah, dapat
digunakan rel dalam tabung gas SF6 sehingga jarak-jarak konduktor
rel dapat diperkecil untuk menghemat pemakaian tanah.
Karena semua generator dan saluran yang
ada dalam pusat listrik dihubungkan ke rel, maka gangguan di rel akan luas
akibatnya. Oleh sebab itu, konstruksi
rel harus mendapat perhatian khusus agar kecil kemungkinannya mengalami
gangguan.
2.3 Saluran
Kabel antara Generator dan Rel
Hubungan
antara generator dengan rel umumnya dilakukan dengan menggunakan kabel yang
diletakkan pada saluran khusus dalam tanah dan apabila berada di atas tanah
diletakkan pada rak penyangga kabel yang melindungi kabel secara mekanis. Kabel
ini, sebelum menuju ke rel, terlebih dahulu melalui transformator penaik
tegangan seperti umumnya terjadi pada generator yang dihubungkan dengan rel
yang memiliki tegangan diatas 6 kV.
Perlindungan
mekanis tersebut di atas dimaksudkan untuk mencegah kerusakan kabel yang dapat
menimbulkan gangguan. Gangguan pada kabel antara generator dengan rel dapat
merusak generator. Kerusakan generator sangat dihindari karena karusakan
generator memerlukan biaya perbaikan yang mahal dan juga waktu perbaikannya
lama sehingga dapat menimbulkan pemadaman pasokan daya listrik.
Gambar
2.4 menggambarkan bagaimana generator ke rel dilakukan, yaitu dengan
menggunakan kabel. Pada bagian ini umumnya terdapat transformator arus dan
transformator tegangan untuk keperluan pengukuran data proteksi. Sesudah
melalui transformator arus dan transformator tegangan, kabel dihubungkan ke
saklar tenaga (PMT) dan saklar pemisah (PMS) sebelum dihubungkan ke rel.
Kabel
yang digunakan sebaiknya kabel 1 fasa sehingga didapat 3 buah kabel untuk 3
fasa. Hal ini dimaksudkan untuk memudahkan pemasangan, terutama dengan adanya
transformator arus dan transformator tegangan serta untuk memudahkan perbaikan
apabila terjadi kerusakan pada kabel tersebut.titik netral dari generator
umumnya dihubungkan sehingga terbentuk hubungan bintang. Untuk generator kecil
dengan kapasitas di bawah 5 MVA, umumnya titik netral generator tidak
ditanahkan. Untuk generator yang lebih dari 5 MVA, seringkali diinginkan
mentanahkan titik netral generator melalui tahanan, kumparan, atau
transformator kecil (transformator distribusi). Hal ini dilakukan untuk
keperluan proteksi, seperti disebutkan dalam Subbab 2.1. Untuk melaksanakan
pentanahan ini, digunakan kabel serupa dengan kabel yang menghubungkan
generator dengan rel.
Dalam
praktek, khususnya pada generator besar (di atas 10 MVA), seringkali dilakukan
pencabangan untuk memberi daya ke transformator pemakaian sendiri (lihat Gambar
2.14C).
Sesungguhnya
melakukan pencabangan pada saluran antara generator dan rel harus dihindari,
namun jika itu diperlukan, caranya adalah dengan membuat rel kecil dalam ruang
khusus. Pencabangan akan menambah resiko terjadinya gangguan, oleh karena itu hal
ini sebisa mungkin harus dihindari.
Gangguan di daerah ini akan menghasilkan arus gangguan yang besar mengingat
letaknya yang dekat dengan generator. Apabila terjadi di daerah gangguan di
daerah ini dan gangguan ini menimbulkan kerusakan, akibatnya fatal karena
generator tidak bisa berproduksi.
2.4 Jenis-jenis
Saklar
Saklar berfungsi memutus
rangkaian listrik. Semakin tinggi tegangan yang digunakan, semakin sulit proses
pemutusan rangkaian listrik yang dihadapi. Hal ini disebabkan karena semakin
tinggi tegangan yang digunakan, maka semakin tinggi tegangan transien yang
terjadi sewaktu rangkaian diputus. Tegangan transien ini dapat menyalakan
kembali arus listrik yang telah diputus. Konstruksi saklar harus
memperhitungkan hal ini. Semakin kapasitif rangkaian listrik yang diputus,
semakin besar pula kemungkinan terjadinya penyalaan kembali. Hal ini terjadi
karena rangkaian kapasitif mempunyai kemampuan menyimpan mutan listrik yang
besar yang dapat timbul kembali sewaktu rangkaian diputus.
Pada sewaktu rangkaian listrik diputus
oleh kontak-kontak saklar akan timbul busur listrik. Busur listrik ini
menyebabkan material kontak saklar teroksidasi sehingga daya hantarnya
berkurang sewaktu kontak-kontak saklar menutup kembali. Untuk mengurangi hasil
oksidasi ini, gerakan kontak-kontak saklar harus bersifat membersihkan dirinya
sendiri (self cleaning).
Dalam rangkaian listrik dengan tegangan
di atas 1,5 kV, saklar dibedakan menjadi tiga jenis :
1. Pemutus
Tenaga (PMT)
Pemutus
tenaga dalam bahasa inggris disebut circuit
breaker (CB). Pemutus tenaga (PMT) adalah saklar yang mampu memutus arus
gangguan (hubung singkat).
2. Pemutus
Beban (PMB)
Pemutus
beban dalam bahasa inggris disebut load
break switch (lLBS). Pemutus beban (LSB) adalah saklar yang hanya mampu
memutus arus sebessar arus beban.
3. Pemisah
(PMS)
Pemisah dalam bahas
inggris disebut insulating
(disconnecting) switch. Pemisah (PMS) hanya boleh dioperasikan tanpa arus.
Posisi pisau-pisau PMS harus dapat dilihat secara visual kedudukannya, baik
dalam kondisi tertutup atau terbuka. Hal ini diperlukan untuk keselamatan
kerja.
Dalam
praktek, sebuah PMT umumnya dikombinasikan dengan tiga PMS seperti terlihat
pada Gambar 2.5, yaitu dua buah PMS masing-masing di depan dan di belakang PMT,
dan sebuah PMS tanah yang digunakan untuk pelaksanaan pekerjaan perbaikan atau
pemeliharaan.
Konstruksi
saklar khususnya pemutus tenaga tegangan tinggi mengandung tekniik pemutusan
busur listrik dan teknik pembersihan kontak-kontaknya sendiri.
2.4 Jenis-jenis
Saklar
Saklar berfungsi memutus
rangkaian listrik. Semakin tinggi tegangan yang digunakan, semakin sulit proses
pemutusan rangkaian listrik yang dihadapi. Hal ini disebabkan karena semakin
tinggi tegangan yang digunakan, maka semakin tinggi tegangan transien yang
terjadi sewaktu rangkaian diputus. Tegangan transien ini dapat menyalakan
kembali arus listrik yang telah diputus. Konstruksi saklar harus
memperhitungkan hal ini. Semakin kapasitif rangkaian listrik yang diputus,
semakin besar pula kemungkinan terjadinya penyalaan kembali. Hal ini terjadi
karena rangkaian kapasitif mempunyai kemampuan menyimpan mutan listrik yang
besar yang dapat timbul kembali sewaktu rangkaian diputus.
Pada sewaktu rangkaian listrik diputus
oleh kontak-kontak saklar akan timbul busur listrik. Busur listrik ini
menyebabkan material kontak saklar teroksidasi sehingga daya hantarnya
berkurang sewaktu kontak-kontak saklar menutup kembali. Untuk mengurangi hasil
oksidasi ini, gerakan kontak-kontak saklar harus bersifat membersihkan dirinya
sendiri (self cleaning).
Dalam rangkaian listrik dengan tegangan
di atas 1,5 kV, saklar dibedakan menjadi tiga jenis :
1. Pemutus
Tenaga (PMT)
Pemutus
tenaga dalam bahasa inggris disebut circuit
breaker (CB). Pemutus tenaga (PMT) adalah saklar yang mampu memutus arus
gangguan (hubung singkat).
2. Pemutus
Beban (PMB)
Pemutus
beban dalam bahasa inggris disebut load
break switch (lLBS). Pemutus beban (LSB) adalah saklar yang hanya mampu
memutus arus sebessar arus beban.
3. Pemisah
(PMS)
Pemisah dalam bahas
inggris disebut insulating
(disconnecting) switch. Pemisah (PMS) hanya boleh dioperasikan tanpa arus.
Posisi pisau-pisau PMS harus dapat dilihat secara visual kedudukannya, baik
dalam kondisi tertutup atau terbuka. Hal ini diperlukan untuk keselamatan
kerja.
Dalam
praktek, sebuah PMT umumnya dikombinasikan dengan tiga PMS seperti terlihat
pada Gambar 2.5, yaitu dua buah PMS masing-masing di depan dan di belakang PMT,
dan sebuah PMS tanah yang digunakan untuk pelaksanaan pekerjaan perbaikan atau
pemeliharaan.
Konstruksi
saklar khususnya pemutus tenaga tegangan tinggi mengandung tekniik pemutusan
busur listrik dan teknik pembersihan kontak-kontaknya sendiri.
Perkembangan konstruksi pemutus tenaga adalah
sebagai berikut :
1.
Pemutus
Tenaga Udara (Gambar 2.6)
Bentuknya runcing,
busur listrik akan timbul (meloncat) pada bagian yang runcing terlebih dahulu
pada saat kontak-kontak saklar berpisah. Karena berat jenis busur listrik lebih
kecil daripada berat jenis udara, maka busur listrik ini akan mengapung ke
atas sehingga busur listrik tersebut memanjang dan akhirnya putus. Ini adalah
salah satu teknik memutus busur listrik dengan memanjangkannya terlebih dahulu.
2.
Pemutus
Tenaga Minyak Banyak (Gambar 2.7A, B, C, dan D)
Pemutus
tenaga (PMT) minyak banyak dalam bahasa inggris
disebut bulk oil circuit breaker. Kontak-kontak
saklar direndam dalam minyak yang berfungsi sebagai media pemutus busur
listrik. Minyak diletakkan dalam tangki sehingga dimensi pemutus tenaga tenaga
minyak banyak menjadi besar.
3.
Pemutus
Tenaga Minyak Sedikit (Gambar 2.8A, B, dan C)
Pemutus tenaga (PMT)
minyak sedikit dalam bahasa inggrisdisebut low oil content circuit breaker. Media pemutus busur yang
digunakan adalah minyak seperti pada PMT minyak banyak, hanya saja pada PMT ini
ada bagian PMT yang menghasilkan minyak bertekanan untuk disemprotkan pada
busur listrik yang terjadi, baik pada waktu PMT dibuka maupun pada waktu PMT
ditutup. Cengan memakai minyak bertekanan, maka dimensi PMT minyak sedikit
menjadi lebih kecil. Dibandingkan dengan dimensi PMT minyak banyak. Pada PMT
minyak sedikit, kualitas minyak PMT perlu diawasi secara teliti, terutama
setelah PMT bekerja akibat gangguan. Pada saat memutus busur listrik arus
gangguan, minyak yang menyemprot busur listrik yang besar karena gangguan akan
mengalami karboonisasi yang besar pula. Karbon tidak bersifat isolasi. Oleh
karena itu, harus dilakukan penggantian minyak PMT apabila minyaknya sudah
terlihat hitam oleh karbon. Selain menggandalkan penyemprotan minyak untuk memutus
busur listrik yang terjadi, teknik memanjangkan busur listrik juga terjadi
disini, yaitu dengan meruncingkan bentuk kontak jantan dan kontak betinanya.
4.
Pemutus
Tenaga Gas SF6 (Gambar 2.9A,
B, C, dan D)
Pemutus tenaga gas SF6
prinsip kerjanya serupa dengan prinsip kerja PMT minyak sedikit, bedanya
teletak pada media pemutus busur yang digunakan, yaitu Gas SF6. Gas
SF6 mempunyai sifat isolasi yang baik selain sifatnya sebagai pendingin yang baik. Pada PMT
gas SF6 timbul masaslah perapat (sealing) antara bagian PMT yang
bergerak dengan yang diam karena gas dapat menyelinap (bocor) diantara 2 bagian
yang bergeseran ini. Untuk itu, diperlukan perapat (sealing) yang baik agar
dapat meminimalisir kebocoran gas SF6.
Pada PMT gas SF6 terdapat pengukur tekanan gas sehingga apabila
tekanan gas SF6 sudah berkurang,, maka dapat dilakukan
pengisian pengisian gas SF6 kembali. Diabandingkan dengan PMT minyak
sedikit, PMT gas SF6 mempunyai dimensi yang kira-kira sama tetap
pemeliharaanya lebih mudah.
5.
Pemutus
Tenaga Vakum (Gambar 2.10A, B, C, D, dan E)
Pemutus
tenaga (PMT) vakum merupakan PMT yang menggunakan teknologi mutakhir. Dalam PMT
vakum tidak ada media pemutus busur listrik. Oleh sebab itu, teknik memutus
busur listrik dalam PMT vakum semata-mata tergantung kepada teknik
memperpanjang busur listrik. Pelaksanaan memperpanjang busur listrik ini
dilakukan dengan cara membuat berbagai bentuk kontak dimana setiap pabrik
membuat bentuk kontaknya masing-masing. Berbeda dengan PMT gas SF6,
apabila terjadi kebocoran PMT vakum, maka tidak dapat dilakukuan “pengisian”
kembali karena proses membuat vakum tidak dapat dilakukan di lapangan. Oleh
karena itu, sangat tidak dikehendaki terjadinya kebocoran yang dapat mengurangi
nilai kevakuman. Konstruksi PMT vakum meenghindari adanya celah udara sehingga
pergeseran bagian yang bergerak dengan bagian yang tetap (statis) yang dapat
menimbulkan celah udara dapat dihindari dan sebagai gantinya digunakan logam
fleksibel berbentuk gelombang yang dapat diperpanjang dan diperpendek. Fleksibilitas
logam merupakan salah satu kendala bagi perkembangan PMT vakum. Hal ini
disebabkan karena jarak antara kontak-kontak PMT vakum menjadi terbatas
sehingga tegangan operasinya juga menjadi terbatas. Sampai saat ini PMT vakum
baru bias dibuat untuk tegangan operasi 38 kV. Dibandingkan dengan Pmt gas SF6,
PMT vakum memiliki dimensi yang lebih kecil dan pemeliharaan yang sedikit
diantara semua macam PMT.
Pada celah di antara kedua kontak
timbul arus bentuk loop (lingkaran).
Kemudian dibangkitkan suatu medan magnetic radial (busur listrik berputar tegak
lurus arah kontak). Bersamaan dengan arus yang mengalir melalui busur listrik,
timbul suatu gaya (relasi) Lorentz yang
menarik busur listrik ke luar kontak. Gaya tersebut membuat busur listrik
berputar pada ring kontak dan
tertarik keluar sampai akhirnya putus/padam. Untuk lebih jelasnya lihat Gambar
2.10E.1.
Untuk mengatasi arus hubung singkat
terbesar yang sering ditemukan dalam praktek, maka digunakan metode lain. Pada
celah di antar kedua kontak, timbul arus bentuk coil (kumparan). Ini membangkitkan medan magnetic aksial (busur
listrik tersebar) yang menjaga busur listrik tetap tersebar bahkan dalam arus
yang sangat besar. Busurlistrik didistribusikan secara merata sepanjaang
pernukaan kontak sehingga tidak ada tekanan lokal. Jadi, tekniknya kebalikan
dari yang menggunakan medan magnetic radial. Di sini busur listrik yang
berbentuk coil tersebut tersebar
merata dan memanjang saat pembukaan kontak kemudian ditarik kea rah pusat
kontak sampai akhirnya padam. Untuk lebih jelasnya, lihat Gambar 2.10E.2.