Pengertian & klasifikasi Gardu Induk (Substation)

I. Klasifikasi dan Pengertian Gardu Induk

Gardu induk adalah suatu instalasi yang terdiri dari peralatan listrik yang merupakan

pusat beban yang diambil dari saluran Transmisi yang secara spesifik berfungsi untuk:

Mentransformasi tenaga listrik dari tegangan tinggi ke tegangan tinggi lainnya

atau dari tegangan tinggi ke tegangan menengah.

Pengukuran, pengawasan operasi serta pengaturan dari pengamanan dari

sistem tenaga listrik.

    Pengaturan daya ke gardu-gardu induk lainnya melalui tegangan tinggi dan gardu-

gardu induk distribusi melalui feeder tegangan menengah. Gardu induk dapat dibedakan

atas tiga hal, yaitu (petunjuk pengoperasian pemeliharaan peralatan untuk instalasi gardu

induk, 1995) :

Menurut tegangan

Gardu induk transmisi

yaitu gardu induk yang mendapat daya dari saluran transmisi untuk kemudian  

menyalurkannya ke daerah beban (industri, kota, dan sebagainya). Gardu induk

transmisi yang ada di PLN adalah tegangan tinggi 150 KV dan tegangan tinggi 30

KV.

Gardu induk distribusi

yaitu gardu induk yang menerima tenaga dari gardu induk transmisi dengan

menurunkan tegangannya melalui transformator tenaga menjadi tegangan

menengah (20 KV, 12 KV atau 6 KV) untuk kemudian tegangan tersebut

diturunkan kembali menjadi tegangan rendah (127/220 V atau 220/380 V) sesuai

dengan kebutuhan.

Menurut penempatan peralatan

Menurut penempatan peralatannya, gardu listrik dapat dikelompokkan atas beberapa

jenis antara lain:

Gardu induk pasangan dalam (indoor substation)

Gardu induk yang semua peralatannya dipasang didalam gedung atau ruang

tertutup. Jenis pasangan dalam ini dipakai untuk menjaga keselarasan dengan

daerah sekitarnya dan untuk menghindari bahaya kebakaran dan gangguan

suara.

Gardu induk pasangan luar (out door substation)

Gardu induk yang semua peralatannya berada diluar gedung atau ruang

terbuka. Alat control serta alat ukur berada dalam ruangan atau gedung, ini

memerlukan tanah yang begitu luas namun biaya kontruksinya lebih murah

dan pendinginannya murah.

Gardu induk sebagian pasangan luar (combine out door substation)

Sebagian peralatan gardu induk jenis ini dipasang dalam ruang tertutup dan

yang lainnya dipasang diluar dengan mempertimbangkan situasi dan kondisi

lingkungan.

Gardu induk pasangan bawah tanah (underground substation)

Gardu induk jenis ini umumnya berada dipusat kota. Karena tanah yang tidak

memadai jadi semua peralatan dipasang dalam bangunan bawah tanah

kecuali pendingin

Gardu induk sebagian pasang dibawah tanah (semi underground substation)

Gardu induk jenis ini yang sebagian peralatannya dipasang bawah tanah.

Biasanya transformator daya dipasang bawah tanah dan peralatan lainnya

dipasang diluar diatas tanah.

Gardu induk mobil (mobile substation)

Peralatan gardu induk jenis ini diletakkan diatas trailler hingga dapat

dipindahkan ketempat yang membutuhkan, biasanya di pakai dalam keadaan

darurat dan sementara waktu guna pencegahan beban lebih berskala dan

guna pemakaian sementara ditempat pembangunan.

II. Komponen Utama Gardu Induk

Gardu induk dilengkapi komponen utama sebagai fasilitas yang diperlukan sesuai

dengan tujuannya serta mempunyai fasilitas untuk operasi dan pemeliharaan, komponen

tersebut antara lain :

Transformator Daya

Pemisah

Pemutus Tenaga

Transformator Tegangan

Transformator Arus

Arrester

panel kontrol.

Baterai

Busbar

Sistem pentanahan titik netral

Dari komponen-komponen diatas dapat dijelaskan satu persatu yaitu :

a) Transformator Daya

Transformator daya atau tenaga merupakan peralatan listrik yang berfungsi untuk

menyalurkan tenaga listrik dari tegangan tinggi (500 KV) ke tegangan menengah

(200 KV) atau sebaliknya (mentransformasikan tegangan). 

b) Pemisah

Pemisah (PMS) adalah alat yang dipergunakan untuk menyatakan secara visual

bahwa suatu peralatan listrik sudah bebas dari tegangan kerja. Oleh karena itu

pemisah tidak boleh dihubungkan atau dikeluarkan dari rangkaian listrik dalam

keadaan berbeban. Adapun fungsi pemisah adalah menghubungkan atau

memutuskan rangkaian dalam keadaan tidak berbeban.Cara pemasangan PMS

dibedakan ataspasangan dalam dan pasangan luar. Tenaga penggerak dari PMS

adalah secara manual, motor, pneumatic atau angin dan hidrolis.

Sesuai dengan fungsi dan kegunaannya maka pemisah dapat dibagi menjadi:

i. Pemisah peralatan

Sebagai pengamanan peralatan atau instalasi yang bertegangan saat

dihubungkan dan melepaskan pemutus arus dalam keadaan tanpa

beban.

ii. Pemisah tanah

Berfungsi untuk mengamankan peralatan dari sisa tegangan yang timbul

sesudah SUTT / SUTM diputuskan.

c) Pemutus Tenaga (Circuit Breaker)

Pemutus tenaga (PMT) adalah  peralatan atau saklar untuk menghubungkan

atau memutuskan suatu rangkaian/jaringan listrik sesuai dengan ratingnya. PMT

memutuskan hubungan daya listrik bila terjadi gangguaan, baik dalam keadaan

berbeban maupun tidak berbeban dan proses ini di lakukan dengan cepat. Pada

saat PMT dalam keadaan gangguan menimbulkan arus yang relatif besar, PMT

dibedakan menjadi tiga, yaitu :

i. PMT dengan menggunakan udara sebagai pemadam busur api

ii. PMT dengan menggunakan minyak sebagai pemadam busur api

iii. PMT dengan menggunakan gas sebagai pemadam busur api

d) Trafo Tegangan

Trafo tegangan disebut juga potensial transformator adalah trafo yang berfungsi

menurunkan tegangan tinggi menjadi tegangan menengah dan tegangan rendah,

untuk sumber tegangan alat-alat ukur dan alat-alat proteksi. Fungsi trafo

tegangan (potensial transformer) :

Memperkecil besaran tegangan pada system tenaga listrik menjadi

besaran tegangan untuk system pengukuran atau proteksi.

Mengisolasi rangkaian sekunder tehadap rangkaian primer.

Memungkinkan standarisasi rating tegangan untuk peralatan sisi

sekunder.

Penggunaan/pemakaian tegangan sekunder potensial transformer antara

lain:

Matering atau pengukuran

a. KV meter, MW meter, MVar meter, KWH meter.

Proteksi atau pengaman

a. Relai jarak (distance relay).

b. Relai sinkron (synchron relay).

c. Relai berarah (directional relay).

d. Relai frekuensi (frequency relay).

e. Relai tegangan (voltage relay).

Prinsip kerja trafo tegangan

Hampir sama dengan trafo-trafo pada umumnya arus bolak-balik yang mengalir

mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnit dan apabila

magnit tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka kedua ujung tersebut akan tejadi beda

tegangan yang membedakan hanya dalam trafo tegangan arus dan daya nya kecil.

Klasifikasi transformator tegangan dibedakan menurut tipe kontruksinya yaitu :

Trafo tegangan induktif (inductive voltage transformer atau electromagnetic voltage

transformer) yang terdiri dari lilitan priemer dan lilitan sekunder, dan tegangan pada

lilitan priemer akan mengiduksikannya ke lilitan sekunder.

Trafo tegangan kapasitif (capacitor voltage transformer) terdiri dari rangkaian

kondensator yang berfungsi sebagai pembagi teganganpada sisi tegangan tinggi

dari trafo pada tegangan menengah yang menginduksikan tegangan ke lilitan

sekunder.

Trafo tegangan trafo tegangan 1 phasa, 2 phasa dan, 3 phasa.

e) Trafo arus  atau disebut juga current transformer (CT) berfungsi untuk

menurunkan arus besar pada tegangan tinggi menjadi arus kecil pada tegangan

rendah untuk keperluan pengukuran dan pengaman. Menurut tipe kontruksinya

Tipe Cincin (ring/window tipe)

Tipe Tangki Minyak

Tipe cor-coran Cast Resin (mounded cast resin tipe)

f) Arrester

Berfungsi sebagai alat untuk melindungi isolasi atau mengamankan instalasi

(peralatan listrik pada instalasi) dari gangguan tegangan lebih yang diakibatkan

oleh sambaran petir atau tegangan transient yang tinggi dari suatu

penyambungan atau pemutusan rangkaian, alat ini bersifat sebagai by-pass

disekitar isolasi yang membentuk jalan yang mudah dilalui oleh arus kilat sistem

pentanahan sehingga akan menimbulkan tegangan lebih yang tinggi dan

tidakmerusak isolasi peralatan listrik. By- pass ini harus sedemikian rupa

sehingga tidak mengganggu aliran daya ke konsumen. Jadi pada keadaan

normal arrester berlaku sebagai isolator, bila timbul tegangan surya maka alat ini

bersifat konduktor yang tahanannya lebih rendah, sehingga dapat menyalurkan

arus yang tinggi ketanah. Setelah surya hilang, arrester harus dapat dengan

cepat kembali menjadi isolasi. Sesuai dengan fungsinya, maka arrester dipasang

pada setiap ujung saluran udara tegangan tinggi yang memasuki gardu induk.

Bentuk umum arrester yang digunakan pada Gardu Induk.

g) Panel Kontrol.

Jenis-jenis panel kontrol yang ada dalam suatu gardu induk terdiri dari panel

kontrol utama, panel relay.

Panel kontrol utama.

Yang terdiri dari panel instrumen dan panel operasi. Pada panel instrument

terpasang alat-alat ukur dan indikator gangguan, dari panel ini alat-alat

tersebut dapat diawasi dalam keadaan sedang beroperasi. Indikator-indikator

yang ada pada rel kontrol antara lain:

400 V AC fault

24 V DC charger

110 V DC charger

Low pressure

Distance protective trip

Isolating switch on load control

Auto recloser

PLC equipment fault

Breaker failure protection trip

Motor over run

150 KV apparatus motor fault

Busbar protection fault

Busbar VT secondary MCB fault

Busbar breaker failure protection trip

Pada panel operasi terpasang saklar operasi pemutus tenaga, pemisah serta

lampu indikator posisi saklar dan diagram rail. Diagram ril (mimic bus), saklar

dan lampu indikator diatur letak dan hubungannya sesuai dengan rangkaian

yang sesungguhnya sehingga keadaan dapat dilihat dengan mudah.

h) Panel relay

Pada panel ini terdapat relay pengaman untuk trafo dan sebagainya. Relay

pengaman differensual trafo dan sebagainya. Bekerjanya relay dapat diketahui

dari penunjukkan pada relay itu sendiri dan pada indikator gangguan dipanel

kontrol utama. Pada gardu induk ada yang memanfaatkan sisi depan dari panel

dipakai sebagai panel utama dengan instrument dan saklar, kemudian sisi

belakangnya dipakai sebagai panel relay. Pada gardu induk yang rangkaiannya

rumit, maka panel relay terpasang pada panel tersendiri.

 

i) Baterai

Sumber tenaga untuk sistem kontrol dan proteksi selalu mempunyai keandalan

dan stabilitas yang tinggi, maka batere dipakai sebagai sumber tenaga kontrol

dan proteksi pada gardu induk. Peranan dari batery sangat penting karena pada

saat gangguan terjadi, batery sebagai sumber tenaga untuk menggerakkan alat-

alat kontrol dan proteksi. Bentuk fisik baterai yang digunakan pada gardu induk :

Menurut bahan elektrolit yang digunakan maka baterai dapat dibedakan atas

dua, yaitu:

Baterai timah hitam (lead acid storage batery)

bahan elektrolitnya adalah larutan asam belerang. Baterai timah hitam

ada dua macam yaitu:

Lead-antimony

Lead-calcium

Baterai alkali (alkali stroge batery)

Bahan elektrolitnya adalah larutan alkali (patassium hydroxide). Batery

alkali ada dua macam yaitu:

Nickel-iron-alkaline storage batery (NI-Fe batery).

Nickel-cadmium battery (Ni-Cd battery).

j) Busbar

Busbar atau rel berfungsi sebagai titik pertemuan atau hubungan trafo-trafo

tenaga saluran udara tegangan tinggi (SUTT) dan peralatan listrik lainnya untuk

menerima dan menyalurkan tenaga dan daya listrik. Bahan dari rel terbuat dari

bahan tembaga (bar copper atau hollow conductor). Pada dasarnya sistem

rel/busbar dapat dibagi, yaitu (petunjuk pengoperasian dan pemeliharaan

peralatan instalasi gardu induk PT. PLN. 1995) :

1. Rel tunggal

Rel tunggal adalah sistem rel yang paling sederhana, karena hanya

memerlukan sedikit peralatan dan ruang, maka dari segi ekonomis sistem ini

sangat menuntungkan. Sistem ini dapat dipakai pada gardu induk berskala

kecil yang hanya mempunyai sedikit saluran keluar. Namun jika terjadi

gangguan sehingga pelayanan aliran listrik akan terputus sama sekali.

2. Rel ganda

Rel ganda adalah tipe gardu induk dengan dua rel pengumpul daya. Biasanya

daya yang terkumpul dan daya yang disalurkan lebih besar dari pada sistem

rel tunggal. Apabila terjadi gangguan pada salah satu rel, kita dapat

memindahkan beban ke rel lain yang tidak terganggu.

3. Rel gelang (ring)

Ring gelang memerlukan ruang kecil dan baik untuk pemutusan bagian dari

pelayanan dan pemeriksa pemutus beban. Sistem ini jarang dipakai karena

mempunyai kerugian disisi operasi dan sistem ini tidak begitu leluasa seperti

rel ganda.

k) Sistem Pentanahan Titik Netral

Pentanahan titik netral atau disebut juga Netral Ground Resistant (NGR) adalah

suatu sistem yang melalui kumparan petersen, tahanan (resistor) atau langsung

(solldy) yang berfungsi untuk menyalurkan arus gangguan fasa pada sistem.

Arus yang melalui pentanahan merupakan besaran ukur alat proteksi. Pada trafo

yang sisi primernya ditanahkan dan sisi sekundernya juga ditanahkan, maka

gangguan fasa ketanah disisi primer selalu dirasakan pada sisi sekunder dan

sebaliknya.