BAB II

TINJAUAN PUSTAKA2.1 PMCB (Pole Mounted Circuit Breaker)2.1.1 Pengertian PMCB

Gambar 1. PMCB UPJ Pacet2.1.2 (Dok. Rayon Pacet: Desa Temon)

PMCB (Pole Mounted Circuit Breaker) adalah CB yang terpasang pada tiang SUTM yang berfungsi sebagai proteksi apabila ada gangguan arus lebih atau hubung singkat fasa tanah hanya pada daerah terganggu secara selektif dan berfungsi sebagai recloser untuk gangguan temporer atau sementara.

Prinsip kerja PMCB yaitu jika terjadi gangguan arus lebih atau fasa - tanah maka gangguan akan disensing oleh relay dan membaca jenis gangguan tersebut (OCR atau DGR). Kemudian relay ini memerintahkan CB untuk trip. Jika gangguan bersifat temporer atau sementara maka PMCB ini bisa menutup kembali/recloser. Dan jika gangguan bersifat permanen maka PMCB ini bisa menutup dengan cara manual.2.1.3 Desain dan Konstruksi PMCB

Desain PMCB dibedakan menjadi 3 bagian, yaitu

2.1.2.1 Bagian Mekanik

Desain untuk bagian mekanis dimulai dari konstruksi desain pembuatan kotak tempat CB, CT, PT , Kotak untuk tempat sistem kontrol rele serta wiringnya, desain dudukan trafo 1 tiang / 2 tiang.

Bagian peralatan yang berfungsi untuk tempat dan pelindung peralatan elektrik dan elektronik dari gangguan debu, binatang, cuaca dan campur tangan dari orang tidak berwenang, terdiri dari :

Kotak tempat rele, sistem kontrol, serta wiringnya sebanyak 1 buah.

Kotak untuk tempat CB, CT dan PT, sebanyak 1 buah

Kotak tempat baterry sebanyak 1 buah (bila menggunakan battery type basah)

Dudukan Trafo 1 tiang atau 2 tiang (a)

(b)

Gambar 2. (a) Bagian Luar PMCB (b) Bagian Dalam PMCB(Dok. Pekerjaan Penggantian PMCB Rayon Pacet: Desa Temon)

Komponen CB, CT, dan PT dirakit menjadi sebuah peralatan di dalam sebuah kompartemen dengan konstruksi knock down untuk dipasang di atas tiang sesuai dudukan trafo menggunakan sistem 2 tiang atau 1 tiang. Berat keseluruhan kompartemen ini kurang lebih 300 - 350 kg tergantung jenis CB yang digunakan. Kompartemen dirancang sesuai index proteksi agar terlindung dari curahan air hujan, memiliki ventilasi cukup dengan kasa pengaman untuk mencegah binatang / serangga masuk, karena CT dan PT yang digunakan adalah type indoor.

2.1.2.2 Bagian Elektrik

Desain untuk bagian elektrik dimulai dari desain konstruksi pemasangan CB, CT, dan PT serta wiring pemasangannya didalam kotak.

Peralatan-peralatan yang tersambung langsung pada tegangan 20 kV antara lain :

Circuit Breaker (CB)

Circuit Breaker Berfungsi untuk membuka dan menutup aliran listrik dalam keadaan berbeban atau tidak berbeban, termasuk memutus pada saat terjadi gangguan hubung singkat. Kontak penghubung PMT dilengkapi dengan media peredam busur api. Closing Coil berfungsi menggerakkan mekanik untuk menghubung/close kontak utama PMT, sedangkan tripyng coil berfungsi menggerakkan mekanik untuk membuka/open kontak utama PMT. Motor berfungsi untuk mengisi pegas/spring charge mekanik PMT yang siap dieksekusi closing coil/tripyng coil. Motor dalam PMT ada yang sumber powernya AC 220 V atau ada juga yang menggunakan DC 110 V.

CT (Current Transformer)

Trafo Arus (CT) merupakan alat pendukung yang digunakan dalam instalasi Gardu Induk Sisi 20 KV. Alat ini untuk mendukung dalam pengukuran arus yaitu sebagai pengukuran dan sebagai proteksi terhadap arus lebih. Trafo arus ini berfungsi untuk menurunkan arus yang bekerja/mengalir berdasarkan prinsip induksi elektromagnet, yaitu timbulnya arus dalam suatu sirkit listrik (sisi sekunder) akibat dari pengaruh sirkit yang lain (sisi primer) secara fisik tidak saling berhubungan dalam rangkaian tertutup. Peristiwa ini terjadi karena adanya perpotongan garis medan magnet yang berubah ubah memotong penghantar tersebut.

Fungsi :

1. Mentransformasikan besaran arus dari nilai arus yang besar ke arus yang kecil digunakan untuk pengukuran dan proteksi. Arus primer ke arus sekunder yang digunakan untuk pengukuran yaitu Ampermeter dan KWhmeter serta untuk proteksi yaitu relay proteksi.

2. Sebagai isolasi antara sisi tegangan yang diukur/diproteksi dengan alat ukurnya atau alat proteksinya.

PT (Potential Transformer)

Potential Transformer merupakan suatu peralatan listrik yang digunakan dalam instalasi Gardu Induk Sisi 20kV. Alat ini membantu dalam pengukuran tegangan dan digunakan untuk pengukuran tegangan pada KWhmeter. Alat ini juga membantu dalam system proteksi yaitu untuk relay UFR (Under Frekwensi Relay) mendeteksi frekwensi dari tegangan tersebut.

Fungsi :

1. Mentranformasikan besaran tegangan dari nilai tegangan yang besar ke tegangan yang kecil digunakan untuk pengukuran dan proteksi.

Sebagai isolasi antara sisi tegangan yang diukur/diproteksi dengan alat ukurnya atau alat proteksinya.

Heater (Pemanas)

Merupakan alat pemanas berfungsi untuk memanaskan ruang terminal kabel dalam kubikel agar kelembabannya terjaga. Keadaan ini diharapkan dapat mengurangi efek corona pada terminal kubikel tersebut. Corona akan menyebabkan turunnya kualitas isolasi/breakdown peralatan. Sehingga apabila ada kenaikan tegangan/arus akibat gangguan, maka titik lemah dari isolasi ini akan terancam untuk rusak/meledak/terbakar.

Bushing Trafo (bekas) untuk koneksi incoming dan outgoing dengan jaringan

2.1.2.3 Bagian Elektronik

Desain untuk bagian elektronik dimulai dari desain konstruksi sistem kontrol, pemasangan Rele dan setting rele.

Gambar 3. Panel Kontrol PMCB(Dok. Pekerjaan Penggantian PMCB Rayon Pacet: Desa Temon)

2.1.4 Peralatan Bantu

2.1.3.1 Lighting Arrester (LA)

Lightning arrester merupakan peralatan yang didesain untuk melindungi peralatan lain dari tegangan surja (baik surja hubung maupun surja petir) dan pengaruh follow current. Sebuah arrester harus mampu bertindak sebagai insulator, mengalirkan beberapa miliampere arus bocor ke tanah pada tegangan sistem dan berubah menjadi konduktor yang sangat baik, mengalirkan ribuan ampere arus surja ke tanah, memiliki tegangan yang lebih rendah daripada tegangan withstand dari peralatan ketika terjadi tegangan lebih, dan menghilangan arus susulan mengalir dari sistem melalui arrester (power follow current) setelah surja petir atau surja hubung berhasil didisipasikan.

Gambar 4. Lightning Arrester 20 Kv(www.en.wzkuaili.com)

2.1.3.2 Disconneting switch (DS)

Disconnecting switch adalah sebuah alat pemutus yang digunakan untuk menutup dan membuka pada komponen utama pengaman/recloser, DS tidak dapat dioperasikan secara langsung, karena alat ini mempunyai desain yang dirancang khusus dan mempunyai kelas atau spesifikasi tertentu, jika dipaksakan untuk pengoperasian langsung, maka akan menimbulkan busur api yang dapat berakibat fatal. Yang dimaksud dengan pengoperasian langsung adalah penghubungan atau pemutusan tenaga listrik dengan menggunakan DS pada saat DS tersebut masih dialiri tegangan listrik.

Pengoperasian DS tidak dapat secara bersamaan melainkan dioperasikan satu per satu karena antara satu DS dengan DS yang lain tidak berhubungan, biasanya menggunakan stick (tongkat khusus) yang dapat dipanjangkan atau dipendekkan sesuai dengan jarak dimana DS itu berada, DS sendiri terdiri dari bahan keramik sebagai penopang dan sebuah pisau yang berbahan besi logam sebagai switchnya.

Gambar 5. Disconnecting Switch 20 kV2.1.3.3 Load Break Switch (LBS)

Load Break Switch atau saklar pemutus beban adalah peralatan hubung yang digunakan sebagai pemisah ataupun pemutus tenaga dengan beban nominal. Proses pemutusan atau pelepasan jaringan dapat dilihat dengan mata telanjang. Saklar pemutus beban ini tidak dapat bekerja secara otomatis pada waktu terjadi gangguan, dibuka atau ditutup hanya untuk memanipulasi beban.

Gambar 6. Load Break Switch 20 Kv(www.alibaba.com)2.1.3.4 Fuse Cut Out (CO)

Fuse cut out atau biasa disingkat FCO adalah peralatan proteksi yang bekerja apabila terjadi gangguan arus lebih. Alat ini akan memutuskan rangkaian listrik yang satu dengan yang lain apabila dilewati arus yang melewati kapasitas kerjanya. Prinsip kerjanya adalah ketika terjadi gangguan arus maka fuse pada cut out akan putus, seperti yang ada pada SPLN 64 tabung ini akan lepas dari pegangan atas, dan menggantung di udara, sehingga tidak ada arus yang mengalir ke sistem.

Cut out biasanya digunakan pada jaringan distribusi 20 kV untuk proteksi peralatan distribusi dari arus lebih akibat hubung singkat,dan juga diletakkan pada percabangan untuk proteksi jaringan.

Gambar 7. Fuse Cut Out(www.o-digital.com)

2.1.3.5 Potential Transformer (PT)

Potensial Transformer mempunyai fungsi yaitu mentransformasikan harga tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan yang rendah untuk menghindari bahaya resiko tegangan yang sangat tinggi dan menghindari penggunaan alat ukur dengan dimensi. Ketelitian pada transformator ini penting. Karena perbandingan antara tegangan sekunder dengan tegangan primer harus sebanding.

Potensial Transformator didesain untuk hubungan antara line ke line atau line ke netral. Potensial dapat dirubah melalui lilitan primer dengan akurat. Dan potensial transformator ini dapat digunakan dengan voltmeter dan dapat di kombinasikan bersama transformator arus untuk watt meter.

Gambar 8. Potential Transformer(Dok. Pekerjaan Penggantian PMCB Rayon Pacet: Desa Temon)2.2 Sistem Pentanahan

Hubungan sistem pentanahan adalah hubungan antara titik netral sisi skunder trafo (20 kV) terhadap pentanahan . Pada saat ini di PLN hubungan sistem pentanahan ada 3 (tiga) macam, dimana masing-masing mempunyai karakteristik yang berbeda terhadap besarnya arus gangguan hubung tanah, sehingga pola pengamanan yang dilakukan berbeda juga.a. Sistem pentanahan tahanan rendah

Sistem ini terdapat pada sistem distribusi yang ada di banyak tempat di Indonesia kecuali Jatim dan Jateng. Besar tahanan yang dihubungkan seri dengan pentanahan adalah 40 ohm untuk SUTM dan 12 ohm untuk SKTM atau gabungan SUTM dan SKTM. b. Sistem pentanahan tahanan tinggi

Sistem seperti ini terdapat pada sistem distribusi di Jatim. Besar tahanan yang dihubungkan seri dengan pentanahan adalah 500 ohm untuk SUTM maupun SKTM. c. Sistem pentanahan langsung

Sistem seperti ini terdapat pada sistem distribusi di Jateng. Pentanahan dihubungkan langsung tanpa melalui tahanan,. Pada jaringan terdapat hantaran netral yang sekaligus merupakan hantaran netral sistem tegangan rendah ( disebut multi grounded ).Sebagai gambaran perbedaan dari masing-masing sistem pentanahan dapat dilihat pula pada SPLN 52-3 tahun 1983, SPLN 12 tahun 1978 dan SPLN 26 tahun 1980. Sebagai perbandingan rinci ketiga sistem pentanahan tersebut terdapat pada Tabel 2.1

Tabel 2.1. Tabel Perbedaan Macam Sistem Pentanahan

2.3 Sistem Proteksi

Gangguan pada Jaringan Distribusi Primer 20 kV baik yang bersifat sementara maupun permanen dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan terpasang di jaringan seperti trafo distribusi, isolator, kabel maupun peralatan terpasang di Gardu Induk, hal tersebut juga mempengaruhi kualitas dan keandalan pasokan daya listrik ke konsumen, sehingga diperlukan suatu sistem proteksi yang baik dan handal.

Pemilihan sistem dan jenis proteksi pada jaringan distribusi dipengaruhi oleh sistem pentanahan jaringan tersebut. Secara umum untuk mendapatkan sistem proteksi yang baik, selektif, sensitif dan mempunyai keandalan yang tinggi, harus dipilih yang mempunyai kemampuan : Melakukan koordinasi dengan sistem pengaman lain pada sisi hulu dan sisi hilirnya.

Mengamankan peralatan dari kerusakan yang lebih luas akibat gangguan.

Cepat melokalisir area yang terganggu dan menyelamatkan area sehat

Membatasi kemungkinan terjadinya kecelakaan terhadap manusia dan hewan.

Syarat penting sistem proteksi meliputi :

a. Sensitivity (Kepekaan)

Suatu pengaman harus peka dalam rangsangan minimum untuk mengamankan peralatan atau bagian tertentu dari sistem tenaga listrik yang termasuk dalam jangkauan pengamanannnya

b. Reliability (Keandalan)

Dependability: Tidak boleh gagal / Handal.

Security: Tidak boleh salah kerja / Terjamin.

c. Selectivity (Selektifitas)

Selektifitas adalah kualitas kecermatan dalam pengamanan bagian dari suatu sistem agar dapat seminimal mungkin mengisolir daerah padam akibat terjadinya gangguan.

d. Speed (Kecepatan)

Memisahkan daerah terganggu secepat mungkin, semakin cepat pengaman bekerja dalam memisahkan daerah terganggu, hal ini dapat memperkecil meluasnya kerusakan yang ditimbulkan oleh gangguan baik pada peralatan maupun makhluk hidup.

2.4 Relay Proteksi

Rele proteksi adalah suatu peralatan yang berfungsi sebagai pengaman untuk daerah yang diamankan dari timbulnya gangguan baik yang bersifat sementara maupun permanent. Gangguan yang sering terjadi di jaringan distribusi SUTM adalah gangguan hubung singkat fasa-fasa dan fasa ke tanah, misalnya karena jaringan tertimpa dahan pohon yang mengenai fasa-fasanya, hubung singkat antar fasa dalam belitan trafo akibat buruknya isolasi dari minyak trafo, dll. serta gangguan antara fasa dengan ground misalnya karena ranting pohon yang menyentuh salah satu fasa, retaknya salah satu isolator, dll.

Macam Rele Proteksi :

a. Rele Arus Lebih (51)

Rele arus lebih adalah suatu peralatan pengaman yang bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi nilai arus dan waktu settingnya. Rele arus lebih ini berfungsi sebagai proteksi terhadap gangguan hubung singkat, baik hubung singkat antar fasa (51) maupun fasa ke tanah (51N).

b. Rele Arah (67)

Rele Arah gangguan tanah adalah suatu peralatan pengaman yang bekerja berdasarkan komponen arus urutan nol (I0) yang didapat dari penjumlahan arus-arus fasa yang menggunakan trafo arus tiga fasa atau sebuah trafo arus (Zerro Current Transformer / ZCT). dan komponen tegangan urutan nol (V0) yang didapat dari penjumlahan tegangan fasa yang menggunakan tiga buah trafo tegangan (PT) fasa tunggal yang dihubungkan open delta pada sisi sekundernya.2.5 Keunggulan PMCB Dari Recloser

Pada prinsipnya PMCB mirip dengan recloser, namun dibandingkan dengan recloser, PMCB memiliki beberapa kelebihan, seperti ditunjukkan pada tabel 2.2 dibawah.

Tabel 2.2 Tabel Perbandingan Recloser dengan PMCB

2.6 Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)

SCADA berfungsi mulai dari pengambilan data pada peralatan pembangkit atau Gardu Induk, pengolahan informasi yang diterima, sampai reaksi yang ditimbulkan dari hasil pengolahan informasi.

Jadi secara umum fungsi SCADA adalah :

Mengumpulkan data-data di sisi proses

Mengirimkan data ke Master (Pusat Pengatur / Control Centre)

Mengolah data untuk berbagai aplikasi pengaturan dan manajemen (kelistrikan)

Mendistribusikan informasi ke komputer / master lain.Komponen SCADA terdiri dari:

1. Control Center

Control Center adalah pusat pengendalian sistem tenaga listrik dengan memperhatikan besaran ukur listrik, indikasi/status peralatan listrik dan peralatan bantu lainnya, serta melakukan kendali jarak jauh terhadap peralatan pada sistem tenaga listrik.

2. Remote Station

Remote Station adalah suatu peralatan remote berupa perangkat yang berfungsi menerima, mengolah, dan meneruskan informasi dari Control Center ke sistem yang diatur dan sebaliknya.

3. Media Transmisi (Komunikasi)

Power Line Carrier (PLC)

Radio Link

Fiber Optik

Pilot Kabel

Fasilitas saluran telepon

Prinsip Utama SCADA:

1. Telesignalling adalah suatu proses pcngiriman sinyal jarak jauh yang menyatakan status suatu peralatan melalui media komunikasi data.

2. Telemetering adalah suatu proses pcngiriman besaran ukur jarak jauh melalui media komunikasi data.

3. Telecontrol adalah suatu proses pengendalian jarak jauh melalui media komunikasi data.

Dengan adanya sarana-sarana pendukung SCADA tersebut pusat pengatur beban bisa mendapatkan keuntungan-keuntungan antara lain :

a. Kecepatan dan kemudahan memperoleh informasi yang diperlukan.

b. Kualitas data yang ditampilkan dapat dipantau secara real time ( data baru ).

c. Cara-cara penyajian data dan informasi bagi pengatur sistem yang sempurna.

d. Operator pusat pengatur beban dapat dengan mudah untuk pengaturan sistem.

SCADA, adalah singkatan dari Supervisory Control and Data Acquisition, merupakan pendukung utama dalam sistem ketenagalistrikan, baik pada sisi pembangkit, transmisi maupun distribusi.Adanya sistem SCADA memudahkan operator untuk memantau keseluruhan jaringan tanpa harus melihat langsung ke lapangan.Ketidakadaan SCADA dapat diibaratkan sesorang yang berjalan tanpa dapat melihat.Sistem SCADA sangat dirasakan manfaatnya terutama pada saat pemeliharaan dan saat penormalan bila terjadi gangguan.

Sistem SCADA tidak dapat berdiri sendiri, namun harus didukung oleh berbagai macam infrastruktur, yaitu:

a. Telekomunikasi

b. Master Station

c. Remote Terminal Unit

d. Protokol Komunikasi

Gambar 9. Blok Diagram SCADAMedia telekomunikasi yang umum digunakan adalah PLC (Power Line Communication), Fiber Optik, dan Radio link.Pada awalnya penggunaan radio link dan PLC banyak digunakan, terutama karena penggunaan PLC yang tidakmemerlukan jaringan khusus namun cukup menggunakan saluran transmisi tenaga listrik yang ada. Namun pada perkembangannya penggunaan PLC mulai beralih ke Fiber Optik dikarenakan kecepatan bit per second yang jauh di atas PLC. Pada kenyataannya ketiga media tersebut di atas digunakan secara bersama-sama, sebagai main dan backup.

Master station merupakan kumpulan perangkat keras dan lunak yang ada di control center. Biasanya desain untuk sebuah master station tidak akan sama, namun secara garis besar desain dari sebuah master station terdiri atas:

1. Server2. Workstation3. Historical data4. Projection mimic, dahulu masih menggunakan mimic board5. Peripheral pendukung, seperti printer, logger6. Recorder7. Global Positioning System (GPS) untuk referensi waktu, dahulu masih menggunakan master clock8. Dispatcher training simulator9. Aplikasi SCADA dan Energy Management Sistem10. Uninterruptable Power Supply (UPS) untuk menjaga ketersediaan daya listrik11. Automatic Transfer Switch (ATS) dan Static Transfer Switch (STS)

Gambar 10. Blok Diagram Master StationAgar melakukan akuisisi data maupun pengontrolan sebuah gardu induk maka dibutuhkan suatu terminal yang dapat memenuhi persyaratan tersebut, yaitu Remote Terminal Unit (RTU). Penggunaan RTU berawal dari RTU dengan 8 bit, menyerupai sebuah komputer. RTU tersebut harus dilengkapi dengan panel, transducer, dan wiring.

Pada masa lampu, RTU dikembangkan oleh pabrikan secara sendiri-sendiri, juga dengan protokol komunikasi yang tersendiri sehingga tidak ada standarisasi. Sebagai contoh ada RTU dengan protokol komunikasi HNZ, Indactic, dan sebagainya. Penggunaan protokol yang berbeda-beda ternyata menimbulkan masalah di kemudian hari ketika akan dilakukan penggantian. Hal ini dikarenakan produk lama sudah mengikuti standarisasi.

2.7 Programmable Logic Controller (PLC)

PLCdidefinisikan sebagai piranti elektronika digital yang menggunakan memori yang bisa diprogram sebagai penyimpan internal dari sekumpulan instruksi dengan mengimplementasikan fungsi-fungsi tertentu, seperti logika, sekuensial, pewaktuan, perhitungan, dan aritmetika, untuk mengendalikan berbagai jenis mesin ataupun proses melalui modul I/O digital dan atau analog.PLC bekerja dengan cara mengeksekusi program yang tersimpan dalam memori, PLC dapat memonitor status dari suatu sistem berdasarkan sinyal input yang masuk pada PLC (logic, 0 atau 1, hidup atau mati).

1. Keuntungan PLC:

a. Penggunaan PLC dapat mengurangi jumlah interkoneksi dengan kabel seperti yang digunakan pada alat konvensional.

b. Proses kerja dari PLC sangat cepat, serta error yang terjadi dapat dideteksi dengan mudah.

c. Apabila terdapat perubahan pada cara kerja suatu alat maka tidak perlu dilakukan perubahan pada alat tersebut, karena dapat dilakukan lewat program.

d. Alat pendukung yang digunakan dalam PLC sangat sedikit. Selain itu juga dapat ditambahkan I/O apabila I/O yang ada tidak mencukupi.

e. Fungsi diagnosik PLC dapat mempercepat pendeteksian kesalahan dalam pemograman.

f. Ketahanan yang dimiliki PLC lebih baik dibandingkan dengan menggunakan relay mekanik.2. Komunikasi PLC dengan KomputerKomunikasi PLC dengan komputer dapat dihubungkan dengan kabel serial dan via internet.

Gambar 11. Komunikasi PLC dengan Komputer

(http://www.tri-plc.com/dialup.htm)

PLC dapat di kendalikan dari jauh menggunakan public-switch telephone network (PSTN), radio atau jaringan telefon seluler. Komunikasi tersebut dapat dihubungkan dengan menggunakan 2 modem analog, yang satu dihubungkan ke PLC menggunakan ethernet yang dihubungkan ke PC remote.2.8 Modem GSM ( Global System Mobile)

Modem GSM adalah modem yang menggunakan teknologi sistem telepon selular yang dikenal sebagi modem selular. Di modem ini dibutuhkan sebuah SIM untuk bisa mengkoneksi kan dengan jaringan network yang tersedia.

5