Switchgear

Standar Operasi Switchgear dan Standard Pemeliharaan Switchgear

1.1. Teori Pengantar
Konstruksi, Penerangan, Operasi, dan Pemilihan rating
Switchgear dalam pegertian secara umum adalah peralatan yang berfungsi sebagai penghubung dan pemutus antara dua sisi dengan tujuan tertentu.
Pada system tenaga listrik makna dan fungsi switchgear adalah:
- Menghubungkan dan memutuskan sisi sumber tenaga listrik dengan sisi beban
- Menghubungkan dan memutuskan sumber tenaga listrik dengan peralatan listrik yang lain
- Menghububgkan jaringan listrik utama dengan jaringan listrik cabang
- Dan lain-lain

Pengertian Switchgear Secara Luas      Pada system tenaga listrik secara luas pengertian switchgear adalah  komponen-komponen hubung/ pemutus dan pendukung-pendukungnya dalam satu kesatuan (unit) terintegrasi, sehingga dapat difungsikan sebagai penghubung, pemutus, dan pelindung terhadap dua sisi rangkaian tersebut.
Komponen-komponen dalam switchgear tersebut adalah:
- Kompartemen bus bar (bus bar compartment)
- Kompartemen penghubung dan pemutus (switchgear compartment)
- Kompartemen kabel/ kabel control (cable compartment)
- Kompartmen lain pendukung operasional (PT, CT, relay proteksi).

Jadi inti dari switchgear adalah peralatan penghubung/ pemutus yaitu:
- Switch/disconnecting switch (S/DS)
- Load Break Switch (LBS)
- Pemutus/Breaker (CB)
- Pemutus Lebur (fuse)

 Konstruksi pemasangan operasi dan pemilihan rating
 Konstruksi Konstruksi switchgear secara luas dapat berupa:
- Gardu induk, gardu distribusi
- Switchboard
• Gardu induk pada umumnya digunakan pada system tegangan tinggi dan tegangan menengah sebagai

   pemutus dan penghubung jaringan transmisi dan distribusi
• Switchboard adalah unit switchgear yang berbentuk box atau lemari hubung (cubicle) bagian utama pada

  system tenaga listrik yang berfungsi untuk mengoperasikan beban dan jaringan.

Switchboard berdasarkan fungsinya dibagi menjadi :
a. Switchboard rangkaian daya (tegangan rendah dan tegangan menengah)
b. Switchboard rangkaian control, yang berfungsi untuk mengoperasikan dan mengontrol rangkain daya pada

    garndu induk (GI).
c. Switchboard rangkain pengukuran daya.
   Switchboard dengan fungsinya sebagai penghubung dan pembagi biasa disebut dengan panel hubung bagi atau perlengkapan hubung bagi (PHB).

Konstruksi dan pemasangan Switchboard meliputi persyaratan pemasangan perlengkapan-perlengkapan Switch gear meliputi :
• Box panel
   - Bahan
   - Dimensi
   - Standar keamanan
• Bus bar
  - Bahan
  - Dimensi
  - Jarak pemasangan
• Peralatan hubung (Switchgear) :
  - Circuit breaker (MCB, MCCB, ACB, OCB, GCB)
  - Switch pemutus beban (LBS)
  - Switch / disconnecting switch (S/DS)
  - Pemutus lebur (Fuse)
• Trafo lebur (instrument transformer)
  - Trafo tegangan (PT)
  - Trfo arus (CT)
• Relai proteksi
  - OCR
  - UV / OV relay
  - Dsb.
• Peralatan pengukuran daya
  - KW / KWH meter
  - Ampere meter
  - Volt meter
  - Frekwensi meter
  - Dsb
• Kabel-kabel control dan pengukuran

  Pemasangan Switchgear
  Dibedakan menurut :
  - Unit Switchgear
  - Perlengkapan / komponen
a. Unit Switchgear
   - Switchgear daya IP tinggi (IP55 atau lebih ) dipasang pada tempat-tempat tertentu atau dalam ruangan perlengkapan Switchgear terlindung dari sentuhan atau bahkan semprotan air dan debu sekalipun tidak mudah menjangkau bagian dalamnya (kecuali pada bagian ventilasi yang dibuat sedemikian rupa hingga aman.
  - Switchgear dengan IP rendah (IP00), dipasang di dalam ruangan terutup / terkunci sehingga tidak mudah dijangkau / didekati, kecuali hanya oleh orang-orang tertentu / yang ahli saja Switchgear seperti ini berupa rangka-rangka terbuka tempat menempelkan / memasang pelengkapan-perlengkapan Switching dan lain-lain dan hanya sebagian sisi yang tertutup dapat mengoperasikan peralatan seperti tombol on-off dan Switch on, Switch off

    Perlengkapan listrik yang bertegangan tidak terlindung dari sentuhan luar, tidak terlindung terhadap benda-benda luar maupun semprotan / tetesan air jadi tingkat bahaya terhadap sentuhan langsung tinggi.
Switchboard semacam ini banyak dijumpai/ terpasang pada pusat-pusat pembangkit listrik, gardu induk, tapi keberadaannya sudah berkurang, digantikan oleh Switchboard dengan IP tinggi (IP55). Lebih praktis dan aman sering dengan pekembangan tehknologi.

b. Pemasangan perlengkapan hubung dan komponen penghubungnya di dalam box panel.
    Meliputi pemasangan bagian-bagian yang tidak berisolasi seperti :
    • Bus bar
    • Kabel terminal
    • Fuse
    • Titik-titik penyambung pada CB, Switch, dsb.

     Disini jarak aman antar penghantar fasa dan antar penghantar daya bodi/angka perlu dijag pada Switch board tegangan rendah (< 1 K) jarak aman yang ditetapkan = 5 cm. Pada tegangan menengah jarak aman ditetapkan 5 cm + 1 cm/kV .

Contoh : Pada panel TM 20 kv, maka jarak aman pemasangan hantaran telanjang di dalam box = 5 + 1 x 20 = 25 cm
Bahwa hantaran jarak tersebut hanya berlaku pada Switchboard konvensional, yaitu dengan medan udara.
Untuk Switchboard dengan medium / penyekat yang lain (minyak, SF6) berbeda, akan lebih kecil atau kurang dari ketentuan di atas.

Jadi yang berperan dalam menentukan jarak aman ini adalah :
- Penempatan isolator pendukung menjaga jarak hantaran fasa dengan fasa dan fasa dengan bodi.
- Ukuran/dimensi isolator pendukung menjaga jarak hantaran fasa dengan bodi.
- Pemasangan perlengkapan berisolasi seperti : CB, Switch, kabel tenaga, kabel control, CT, PT, dsb.
Karena sudah tercetak / terakit dalam satu unit alat (pada peralatan 3 fasa) dengan jarak aman yang sudah ditetapkan, sehingga yang terpenting adalah menyatakan masing-masing alat seuai daya fungsinya.
Juga dalam terminating/penyambungan kabel pada terminal peralatan harus dijaga jangan sampai mengurangi jarak aman.

Operasi    Unit Switchgear di desain sesuai dengan fungsinya yaitu menyambungkan dan / atau memutuskan beban / rangkaian daya.
Pada sisi luar/depan Switchgear terdapat :
- Tombol-tombol untuk mengeksekusi operasi.
- Bagian-bagian/togel untuk mengatur kondisi system (tegangan, frekwensi)
- Switch- Switch/handel operasi peralatan secara langsung.
- Switch- Switch control untuk operasi on-off peralatan (remote).
- Gambar mimik diagram hubungan terutama pada Switchgear TM/TT operasi peralatan adalah sangat

   selektif dan memerlukan operasi secara berurutan
                                        
Urutan Operasi Switchgear • Operasi “ ON“ (CLOSING)
   Dari posisi terbuka/posisi pemeliharaan ES posisi menutup (closed)
   1. ES di buka (operasi off)
   2. DS di tutup (operasi on)
   3. CB di tutup (operasi on)
• Operasi “ OFF “ (OPENING)
   Dari posisi pelayanan, CB posisi on (closed) :
   1. CB di buka (operasi off)
   2. DS di buka (operasi off)
   3. DS di tutup (operasi on)
Dalam hal ini berlaku / mutlak bahwa :
  - DS hanya dapat / boleh beroperasi on dan off apabila CB dalam posisi terbuka (CB off).
  - ES hanya dapat/boleh beroperasi on dan off apabila DS dalam posisi terbuka (DS off).
Untuk menghindari kesalahan operator, kondisi operasi Switchgear ini hanya dapat dijamin dengan cara :
  1. Interloching secara mekanikal (dengan kunci interlocking).
  2. Kontrol elektrik, terutama pada Switchgear yang tidak memungkinkan mekanikal interlock.

           

Pemilihan rating
Pemilihan rating atau besaran-besaran pengenal pada Switchgear meliputi :
  - Tegangan kerja (kV/V)
  - Arus nominal (kA/A)
  - Frekwensi (HZ)
  - Tegangan maksimum peralatan (kV)
  - Tegangan impuls/BIL (kV)
  - Arus hubung singkat (kA)
  - Suhu maksimum (oC)
  - Indek proteksi (IP)
  - Daerah ketinggian pemasangan (meter DPL)
  - Tahanan control (MO)

Kapasitas pemutusan dan penyambungan pada Switchgear.    Yang dimaksud kapasitas pemutusan pada peralatan hubung/Switchgear (CB, LBS, Switch, fuse, ES) adalah kemampuan terhadap arus hubung singkat yang melewati dan memutuskannya ( terutama CB, fuse) tanpa mengalami kerusakan fisik dan siap dioperasikan kembali dalam keadaan normal.

Kapasitas pemutusan pada Switchgear ditunjukkan pada :
- Rating / besaran pengenal peralatan (kA) contoh diatas :
- Tercantum / tertulis pada Switchboard bagian luar misalnya :
380/220 V; 50 kA; 50 HZ.
Kapasitas pemutusan pada peralatan listrik berbanding terbalik dengan fungsi waktu, artinya semakin lama arus hubung singkat berlangsung / mengalir, maka kapasitas pemutusan (kA) semakin kecil.

          

Penyambungan    Terminal hubung pada Switchgear baik yang terpasang pada gardu pasangan luar dan yang terpasang di dalam lemari hubung (cubicle) disambungkan keluar pada kedua belah sisi (incoming dan outgoing) dengan menggunakan :
- Plat tembaga (bus bar)
- Kabel berisolasi
- Hantaran pilin bulat, terutama pada gardu pasangan luar.

    Kemampuan arus (baik arus nominal maupun arus hubung singkat) dan kemampuan tegangan/terutama kabel tidak boleh kurang dari rating arus dan tegangan yang dimiliki oleh Switchgear bersangkutan.
Pengerasan/penguatan sepatu kabel, klem penjepit, mur-baut harus memenuhi standar, dilakukan dengan alat yang memiliki pengukur kekencangan baut.
Pemasangan kabel schoon/sepatu kabel ukuran lebih besar dari 16 mm2 harus menggunakan press hydrolik.

      

Pengujian fungsi
    Suatu Switchgear yang telah selesai dipasang (pasangan baru) atau selesai diperbaiki/dipelihara sebelum tersambung untuk melayani beban/jaringan harus melalui uji atau test.
Test/uji ini dimaksudkan agar setelah tersambung dan dioperasikan tidak mengalami kegagalan/gangguan meliputi:
- Uji tegangan kerja.
- Uji tegangan frekwensi dan tegangan sesaat (impuls, BIL).
- Uji interlocking peralatan hubung.
- Uji operasi CB (on-off).
- Uji prinsip operasi yang akan dilayani sesuai dengan gambar kontrol dan logic diagram system proteksi.

      Dalam pemasangan peralatan baru uji fungsi dilakukan oleh tem komisioning.
Apabila dalam uji fungsi hasilnya masih belum memuaskan, maka akan dilakukan perbaikan-perbaikan sesuai gambar kerja/gambar diagram kontrol oleh kontraktor.
Pada prinsipnya uji fungsi ini adalah operasi “ ON “ dan “ OFF “ circuit beraker sesuai diskripsi kerja yang diterjemahkan dalam diagram kontrol dan diagram logic.

Under Voltage Coil dan Shunt Trip Coil.
Under Voltage Coil
Under Voltage Coil adalah asesoris peralatan yang dipasangkan pada MCB/MCCB.
Fungsi Under Voltage Coil pada MCCB adalah :

a. Pada saat coil diberikan suatu tegangan sesuai dengan ratingnya, maka hubungan mekanikal di dalam

    MCCB akan menahan kontak switch dalam posisi “ on “.
b. Pada saat coil diputuskan tegangannya, maka hubungan mekanikal di dalam MCCB akan melepaskan

    kontak switch dalam posisi “ off  “.
c. Modul Under Voltage Coil ini dilengkapi dengan 2 jenis kontak bantu (NO&NC) yang dapat difungsikan

    sebagai rangkaian control, sebagai pengatur relai bantu di dalam rangkaian control.
d. MCCB yang dilengkapi “Under Voltage Coil “ dalam pemasangan di dalam switchboard dapat bekeja

   secara serempak atau saling bergantian (interlocking) dengan MCCB/CB lainnya. Misal

   untuk mengoperasikan pompa listrik secara bergantian.

Kekurangan yang ada pada MCCB yang dilengkapi dengan Under Voltage Coil adalah :

- Apabila tiba-tiba sumber/tegangan jaringan hilang, maka MCCB akan trip dan apabila tegangan telah kembali (coil menjadi bertegangan lagi) harus ada operator yang mengoperasikan/menghidupkan MCCB dari jarak dekat / langsung pada alat.

- Berbeda dengan apabila MCCB tidak dilengkapi Under Voltage Coil, hanya akan trip apabila ada arus lebih dan hilangnya tegangan tanpa diikuti kelebihan arus maka tidak akan terjadi trip pada kotak MCCB.

Kelebihan MCCB yang dilengkapi undervoltage coil dengan MCCB yang dilengkapi adalah :

- Pada MCCB yang dilengkapi ini system kerja bergantian (interlocking) sesama MCCB dapat dilakukan secara mekanikal dan secara control elektrik, sedangkan pada MCCB yang tidak dilengkapi hanya bisa saling interlocking secara manual saja (saling berdekatan)

- Dapat membentuk rangkaian control melalui kontak-kontak bantunya yang terhubung dengan relai-relai bantu.
Contoh-contoh MCCB yang dilengkapi dengan modul Uder Voltage relai banyak dipasaran atau katalog dari pabrik, lengkap dengan tipe dan karakteristiknya.

 Shunt Trip Coil    Seperti halnya Under Voltage Coil, shunt trip coil memperoleh sumber tegangan luar (TR, AC atau DC) sehingga mengerjakan atau mengoperasikan kontak “off“ pada rangkaian pemutus beban (CB, LBS). Jadi fungsi shun trip coil dibandingkan dengan Under Voltage Coil adalah:
a. Shunt trip coil sesuai dengan namanya adalah coil (kumparan) yang terpasang secara shunt (parallel)

    terhadap kontak pemutus beban (LBS).
b. Shunt trip coil dalam keadaan normal tidak bertegangan apabila ada hubungan dari sumber luar atau

   apabila memperoleh sumber tegangan luar, maka akan segera mengoperasikan “ off “pada pemutus beban.
c. Hubungan dengan sumber tegangan luar tadi dikerjakan oleh relai arus lebih.

   Pada umumnya peralatan listrik(LBS) yang dilengkapi dengan shunt trip coil dipasang dan dioperasikan pada switch board tegangan menengah (switch board TM).
Pemasangan LBS yang dilengkapi shunt trip coil (lihat pada gambar dibawah)

Seperti halnya pada MCCB, pada LBS yang tidak dilengkapi dengan secara molorrse, maka operasi “ on “ harus dilakukan secara manual/langsung.

Gangguan-gangguanGangguan-gangguan yang biasa / umum terjadi pada switchgear adalah :
    a. Panas
    b. Sering trip tanpa sebab yang diketahui dengan pasti.
    c. Tidak dapat ddioperasikan
Pelacakan penyebab gangguan :
   a. Panas :
      - Periksa arus beban.
      - Periksa sambungan-sambungan.
      - Periksa kotoran yang menempel / debu.
      - Periksa system pendingin dan suhu ruangan.
      - Dll.
   b. Sering trip tanpa sebab pasti :
     - Periksa atau acak pada kabel-kabel pada rangkaian pengontrol sesuai gambar diagram rangkaian

       control.
     - Periksa penyetelan/setting dari relay proteksi.
     - Periksa tegangan catu daya rangkaian control.
     - Periksa kondisi/spesifikasi peralatan proteksi dan pemutus (switchgear).
     - Periksa hubungan ke beban.
  c. Gagal di operasikan (on / off)
     - Periksa kondisi fisik switchgear
     - Periksa atau melacak kabel-kabel control
     - Periksa komponen rangkaian kontol dan karakteristik atau spesifikasi
     - Periksa hubungnnya ke beban

     

Pemeliharaan Meliputi :
a. Pemeliharaan rutin
   - Cek pengotoran / debu
   - Cek kabel-kabel
   - Mengencangkan pengikat / mur – baut
   - Periksa spare part pendukung
b. Pemeliharaan atau over houl
   - Cek komponen secara menyeluru dan mengetes ulang :
     • Kontak kontak
     • Relay proteksi
     • Trafo tegangan atau trafo arus
     • Bongkar / pasang
- Cek fungsi sesuai diagram control logik

 

1.2. Langkah Percobaan Operasi Switchgear