Post on 18-Feb-2018
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 1/70
Peralatan Tegangan Tinggi
Oleh :
DIMAS ANTON ASFANI, Ph.D
TOPIK KHUSUS TEKNIKSISTEM TENAGA
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 2/70
Materi Pelatihan Peralatan Substation
Bus Bar, Transformer, CB, Disconnector,
Earthing Switch, LA, PT, CT, Ground Wire,Grounding
Operasi dan Maintenance Peralatan
Gas Insulated Switchgear
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 3/70
Tegangan TinggiBatasan di setiap negara berbeda-beda mengenai
besar nilai tegangan untuk tegangan tinggi.
Istilah yang sering digunakan : Tegangan Rendah (Low Voltage)
Tegangan Menengah (Medium Voltage)
Tegangan Tinggi (High Voltage) Tegangan Ekstra Tinggi (Extra High Voltage)
Tegangan Ultra Tinggi (Ultra High Voltage)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 4/70
Tegangan TinggiDi Indonesia, Sistem Tenaga Listrik Jawa Bali
milik PT.PLN (Persero)
Tegangan Rendah : 110 V, 220 V Tegangan Menengah : 20 kV
Tegangan Tinggi : 75 kV, 150 kV
Tegangan Ekstra Tinggi : 500 kV
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 5/70
Sistem Tenaga Listrik PEMBANGKIT
PENYALURAN (Transmisi, Distribusi)
BEBAN
G
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 6/70
Mengapa Tegangan Tinggi ? Tegangan Tinggi digunakan pada Saluran
Transmisi Tenaga Listrik
Untuk penyaluran daya yang besar dan jarakyang cukup jauh antara pembangkit dan
pusat beban, mengapa ?
MENGURANGI RUGI-RUGI ENERGI
LISTRIK PADA SALURAN TRANSMISI
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 7/70
Tegangan setinggi-tingginya ? Semakin tinggi tegangan, rugi di saluran
transmisi semakin kecil, tapi :
kemampuan isolasi udara terbatas(+ 30 kV/cm)
peralatan dengan tingkat safety tinggi
dampak terhadap lingkungan
investasi biaya tinggi, dsb.
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 8/70
Masalah Tegangan TinggiHal yg perlu diperhatikan pada desain peralatan:
elektris : isolasi terhadap besaran listrik yang
tinggi mekanis : konstruksi yang harus kokoh
thermal : panas dapat timbul selama operasi
atau gangguan
ekonomis : spesifikasi teknis yang tinggi
biayanya mahal.
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 9/70
Substation / Gardu Induk (G.I) Di gardu pembangkit : tegangan dinaikkan
menjadi tegangan tinggi atau ekstra tinggi
menuju saluran transmisi Di gardu transmisi (pusat beban) : tegangan
dari saluran transmisi diturunkan menjadi
tegangan menengah, untuk selanjutnyadidistribusikan.
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 10/70
Transformer Merupakan peralatan utama pada Substation
Menaikkan / menurunkan tegangan AC
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 11/70
Peralatan Penunjang di G.I.
Peralatan lain yang ada di substation untuk :
Pengoperasian
Pengukuran
Pemeliharaan
Proteksi terhadap gangguan
Melindungi operator
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 12/70
Switchgear
seperti di sistem listrik tegangan rendah,
tegangan tinggi pun butuh "saklar " dalam
operasi maupun gangguan. Peralatan inimembutuhkan desain dan perhatian khusus.
Peralatan-peralatan ini dan penunjangnya disebut
sebagai SWITCHGEAR , antara lain : bus bar,CB, disconnector, PT, CT, dsb.
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 13/70
Klasifikasi Gardu Induk
outdoor : trafo, switchgear, dll di tanah yang
luas ( switchyard )
indoor : semua peralatan di dalam gedung semi outdoor : sebagian peralatan di luar
gedung
underground : semua peralatan di bawahtanah
mobile : untuk keperluan darurat
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 14/70
Fasilitas dan Peralatan G.I.
Transformer utama
Switchgear
Panel pengendali ( switchboard )
Peralatan ukur
Peralatan proteksi
Peralatan komunikasi
Peralatan pembantu (auxillary)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 15/70
Layout Bus Bar Switchgear
Single Bus
Multiple Bus
Ring Bus
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 16/70
Single Bus Bar
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 17/70
Double Bus Bar
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 18/70
Ring Bus Bar
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 19/70
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 20/70
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 21/70
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 22/70
Transformer / Trafo
Trafo 3 fasa :
1 x 3 fasa
3 x 1 fasa Kumparan Trafo pada G.I. Step-Up :
primer : tegangan generator (Y)
sekunder : tegangan transmisi (Δ) tersier : untuk beban auxiliary(Δ)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 23/70
Transformer / Trafo
Yang perlu diperhatikan pada trafo T.T. :
isolasi kumparan
media pendingin respon terhadap surge
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 24/70
Transformer (Trafo)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 25/70
Power Transformer
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 26/70
Dry-Type Transfomer
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 27/70
Pendinginan Trafo
Pendingin Simbol
Minyak mineral dng titik api ≤ 300 0C O
Zat cair sintetik lain L
Gas dng titik api < 300 0C G
Udara A
Air W
Sirkulasi Pendingin Simbol
Sirkulasi natural (alami) N
Sirkulasi forced F
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 28/70
Minyak trafo
Kekuatan listrik (isolasi) tinggi
Transfer panas yang bagus
gravitasi spesifik rendah
kekentalan rendah, dapat mengalir dng mudah
suhu titik cair rendah dan titik didih tinggi
tidak bersifat korosif thd bahan insulasi dan
struktur
sifat kimia yang stabil dlm jangka waktu lama
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 29/70
Minyak trafo
Visual Minyak nampak jernih dan tidak mengandung endapan
Kerapatan pd 270C 0,89 gram/cm3
Titik didih min. 104
o
CTitik cair max. -10 oC
Angka kenetralan 0,03 mg KOH/g (non-korosif)
Kekuatan listrik min. 30 kV (rms)
tan δ 0,005
Resistivity 27 oC 500 x 1012 cm
Kestabilan oksidasi 0,40 mg KOH/g
Kandungan air 50 ppm
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 30/70
Circuit Breaker
Untuk membuka/menutup rangkaian baik
dalam kondisi normal maupun pada kondisi
gangguan.
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 31/70
Pemilihan Circuit Breaker
Tegangan maksimum operasi
Arus maksimum operasi
Arus short-circuit maksimum
Frekuensi sistem
Durasi arus short-circuit
Kondisi lingkungan
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 32/70
Circuit Breaker
Jenis - Jenis CB :
Oil CB
Air Blast CB SF6 CB
Vacuum CB
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 33/70
Oil Circuit Breaker
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 34/70
Pembukaan Oil CB (1/4)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 35/70
Pembukaan Oil CB (2/4)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 36/70
Pembukaan Oil CB (3/4)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 37/70
Pembukaan Oil CB (4/4)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 38/70
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 39/70
Air Blast CB
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 40/70
Konfigurasi Air Blast CB
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 41/70
Air Blast CB
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 42/70
Air Blast CB
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 43/70
Air Blast CB
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 44/70
Mengapa Berbagai Tipe CB ?
Media Isolasi
Pemadaman Busur Api (Arc)
→ Arus dihilangkan bila mencapai nilai 0.
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 45/70
Tegangan pembukaan CB
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 46/70
Arus pada pembukaan CB
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 47/70
Restriking Voltage
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 48/70
Pemutusan arus CB
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 49/70
Disconnector (Pemisah)
Tidak dapat memutuskan arus, jadi
pembukaan dan penutupan harus dilakukan
setelah CB terbuka ! Untuk menjamin tidak terjadi kesalah
dilakukan mekanisme interlock
Pemilihan disconnector antara lain berdasarkan lokasi dimana akan dipakai
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 50/70
Rotary disconnector
1 Rotating base
2 Frame
3 Insulator
4 Rotating head
5 Swivel arm
6 High-Voltage terminal
7 Actuator
8 Earthing Switch
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 51/70
3-column rotary disconnector
1 Swivel Base
2 Frame
3 Fixed Insulator
4 Rotating insulator
5 Contact arm
6 High-Voltage terminal
7 Operating mechanism
8 Earthing Switch
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 52/70
Single-column (pantograph) disconnector
1 Rotary bearing
2 Frame
3 Post insulator 4 Rotating insulator
5 Pantograph
6 Gearbox7 Operating mechanism
8 Earthing switch
9 Suspended contact
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 53/70
2-column vertical center-break disconnector
1 Rotary bearing
2 Frame
3 Post insulator 4 Rotary insulator
5 Contact arm
6 High-voltage terminal7 Operating mechanism
8 Gearbox
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 54/70
Earthing Switch
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 55/70
CT (Trafo Arus)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 56/70
Oil-filled C.T.
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 57/70
Oil-filled CT
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 58/70
Cascading Oil-filled CT
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 59/70
Capacitor Voltage Transformer (CVT)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 60/70
CVT
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 61/70
Ground Wire
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 62/70
Lightning Rod
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 63/70
Surge
Surge : Energi merambat di kawat
Petir
Switching
Surge menjalar (gelombang
berjalan) di kawat transmisi
→ menuju G.I. !!!
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 64/70
Spesifikasi Surge
0,1 Ep
0,5 Ep
0,9 Ep
Ep
t1t2
puncak
muka ekor
kaki waktu
Spesifikasi : t1 / t2
Impulse petir standar :
1.2 / 50 us
Impulse hubung standar
250 / 2500 us
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 65/70
BIL (Basic Impulse Insulation Level)
SISTEM TEGANGAN (kV) BIL TRAFO (kV) BIL CIRCUIT BREAKER (kV)
46/48.3 250 250
69/72.5 350 350
115/121 450 550
138/145 550 650
161/169 650 750
230/242 750 900
362 1050 1300
550 1300 1800
800 1800 2050
Kekuatan listrik isolasi peralatan (trafo, CB, bushing, arrester, dll) terhadap
impuls petir standar 1.2 / 50 us. (merupakan harga tegangan puncak)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 66/70
BSL (Basic Switching Insulation Level)
SISTEM TEGANGAN (kV) BSL TRAFO (kV) BSL CIRCUIT BREAKER (kV)
46/48.3 - -
69/72.5 - -
115/121 375 -
138/145 460 -
161/169 540 -
230/242 620 -
362 870 825
550 1180 1175
800 1500 1425
Kekuatan listrik isolasi peralatan (trafo, CB, bushing, arrester, dll) terhadap
impuls hubung standar 250 / 2500 us. (harga tegangan puncak)
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 67/70
Arrester
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 68/70
Karakteristik Arrester
Sparkover Voltage
Discharge Voltage
Sparkover
Voltage
Discharge
Voltage
kV
uS
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 69/70
Arrester
Memotong Tegangan Lebih
7/23/2019 Topik Khusus - Peralatan Tegangan Tinggi
http://slidepdf.com/reader/full/topik-khusus-peralatan-tegangan-tinggi 70/70
GIS Switchgear