ditulis oleh: Ahmad Azzam Hafidz (I0718002) Mahasiswa Teknik Elektro, Universitas Sebelas Maret
Listrik yang kita pakai untuk sehari-hari ternyata tidak mudah untuk sampai ke kita, ada proses panjang yang diperlukan untuk listrik dari pembangkit menuju rumah kita. pada kesempatan kali ini penulis akan mengupas salah satu kulit dari sistem energi listrik yakni gardu induk yang lebih mengarah kepada step down dari jalur transmisi.
Pada kenyataannya listrik biasanya berjalan melalui serangkaian langkah-langkah pada jaringan yang biasanya dibagi menjadi tiga bagian:
Gambar 1. Bagian pada sistem energi listrik
- Generation atau pembangkitan produksi listrik
- Trasmission atau pemindahan listrik dari pembangkit terpusat ke daerah berpenduduk
- Distribution atau pengiriman listrik ke setiap pelanggan individu
Jika anda menganggap jaringan listrik sebagai mesin raksasa, gardu induk (substation) adalah penghubung yang menghubungkan dari satu bagian ke bagian lain.
Gambar 2. Gardu induk
Salah satu bagian keren tentang gardu induk adalah sebagian besar gardu induk adalah outdoor, jadi siapa pun dapat melihatnya
Alat dan Cara Kerja Gardu Induk
Konduktor
Gambar 3. Konduktor
Tata letak umum gardu induk terdiri dari sejumlah saluran listrik yang disebut konduktor yang masuk ke gardu induk. Konduktor tegangan tinggi ini terhubung ke beberapa atau banyak peralatan sebelum melanjutkan ke langkah berikutnya di jaringan listrik.
Buses / Rigid
Gambar 4. Buses
koneksi ke berbagai perangkat ini disebut buses. Penataan bus adalah bagian penting dari desain gardu induk mana pun, karena dapat berdampak besar pada keandalan secara keseluruhan.
Disconnect Switches / Switch Gear / PMS
Gambar 5. Disconnect Switches
Semua gardu induk, terkadang mengalami kerusakan atau hal-hal yang hanya memerlukan perawatan rutin. Untuk menghindari pemadaman seluruh gardu, kita membutuhkan sakelar, yang dapat mengisolasi peralatan, mentransfer beban, dan mengontrol aliran listrik di sepanjang bus. Ini mungkin terlihat jelas, tetapi menyalakan dan mematikan saluran tegangan tinggi tidak sesederhana menekan tombol lampu. Pada tegangan tinggi, bahkan udara dapat bertindak seperti konduktor yang berarti jika anda membuat sambungannya terputus, listrik dapat terus mengalir dalam fenomena yang dikenal sebagai arc listrik.
Gambar 6. Arc listrik
Meskipun disconnect Switch telah terputus dari rangkaian, tetapi karena adanya arc ini, maka aliran tetap terjadi, tidak hanya sampai disitu, arc juga sangat berbahaya dan dapat merusak peralatan. Jadi, pada setiap gardu induk ada beberapa yang disebut rel. rel pada gardu induk adalah prosedur yang dikontrol dengan cermat dengan peralatan yang dirancang khusus untuk menangani tegangan tinggi. disconnet switches sering hanya disebut sakelar, yang memiliki fungsi lain yakni untuk perlindungan. Saya sebutkan sebelumnya bahwa sebagian besar gardu induk terpapar dan berada di tempat terbuka, jadi itu juga berarti rentan terhadap banyak hal, contohnya:
- Sambaran petir
- Pohin tumbang
- Badai agin
- Hewan
Operator jaringan gardu induk menghadapi begitu banyak ancaman terhadap infrastruktur mereka setiap hari. ketika sesuatu menyebabkan korsleting pada jaringan listrik yang juga disebut fault, hal itu dapat merusak saluran listrik dan peralatan lainnya. tidak hanya itu, karena kompleksitas yang luar biasa dari jaringan listrik, fault dapat dan dilakukan cascade dengan cara yang tidak terduga dan terkadang tidak terkendali. meninggalkan populasi besar tanpa listrik selama berjam-jam atau berhari-hari.
Fuse / Sektring
Gambar 7. Fuse
Ada banyak cara lain untuk melindungi peralatan gardu induk dari kerusakan. salah satu jenis gangguan listrik yang paling umum adalah korsleting ke tanah, jenis gangguan ini menciptakan jalur resistansi rendah untuk arus mengalir dan menyebabkan kelebihan beban saluran listrik dan peralatan. Cara paling sederhana untuk melindungi dari jenis kesalahan ini adalah dengan fuse (sekring), perangkat yang secara fisik terbakar pada ambang arus tertentu. sekering dapat mati dengan sendirinya jika ke-trigger dan tidak memerlukan banyak perawatan tetapi mereka juga memiliki beberapa kelemahan diantaranya fuse hanya dapat digunakan satu kali dan tidak dapat digunakan kembali untuk memutus arus untuk jenis gangguan lainnya, solusinya adalah dengan mengganti dengan fuse baru.
Circuit Breaker / PMT
Gambar 8. Circuit Breaker
Di sisi lain, circuit breaker adalah perangkat yang memiliki peran serupa seperti fuse. tetapi memberikan lebih banyak kecanggihan untuk menangani berbagai macam gangguan, circuit breaker ini dirancang dengan cermat untuk dapat mengganggu tegangan dan arus yang besar tanpa kerusakan. setelah kontak dalam circuit breaker ini saling menjauh satu sama lain, akan terbentuk arc listrik. arc ini perlu dipadamkan secepat mungkin untuk mencegah kerusakan pada pemutus. Memadamkan arc ini akan dilakukan dengan menggunakan bahan yang disebut dielektrik, bahan ini tidak dapat menghantarkan listrik.
Gambar 9. Circuit breaker tegangan rendah
Untuk tegangan yang lebih rendah, pemutus sirkuit dapat
ditempatkan dalam wadah tertutup di bawah vakum untuk menghindari
listrik mengalir di udara.
Gambar 10. Circuit breaker tegangan tinggi
Untuk tegangan yang lebih tinggi, pemutus sering terendam di tangki yang diisi dengan minyak non-konduktif atau gas dielektrik. Pemutus ini memberi operator gardu induk lebih banyak kendali tentang bagaimana dan kapan arus harus terputus. Tidak setiap fault sama dan kadang-kadang operator bahkan mengetahui tentang gangguan sebelumnya dan dapat memicu pemutus lebih awal untuk mencegah kegagalan. Banyak fault bersifat sementara seperti sambaran petir atau pohon bergesekan dengan konduktor, untuk mengatasi ini ada jenis khusus circuit breaker yang disebut recloser, yakni dapat memutus arus untuk waktu yang singkat dan menyambung kembali untuk lanjut memberikan energi kembali pada saluran dan dilalukukan beberapa kali (tergantung pada programnya), hal ini bertujuan untuk menguji apakah kesalahan sudah teratasi atau belum, jika telah dilakukan beberapa kali maka aliran akan diputus permanen sampai fault teratasi.
Jika kebutuhan listrik di jaringan menjadi sangat tinggi sehingga jika tidak dapat dipenuhi oleh utilitas, gardu induk juga dapat digunakan untuk melepaskan beban. Pemadaman bergilir digunakan untuk menurunkan total permintaan listrik untuk menghindari kegagalan yang lebih besar di jaringan.
Transformator
Gambar 11. Transformator
Salah satu bagian terpenting pada jaringan listrik adalah aliran segmen yang berbeda pada tegangan yang berbeda. Tegangan adalah ukuran potensial listrik yang agak setara dengan tekanan fluida dalam pipa, di pembangkit listrik besar, listrik dihasilkan pada tegangan yang agak rendah sekitar 6,6 hingga 18 kiloVolt atau kV. dari sana tegangan meningkat jauh lebih tinggi, sehingga dapat merambat di sepanjang jalur transmisi. Menggunakan tegangan yang lebih tinggi mengurangi kerugian di sepanjang jalan, membuatnya lebih efisien, tetapi juga jauh lebih berbahaya. Inilah sebabnya mengapa saluran transmisi berada sangat tinggi sehingga tidak menghalangi pepohonan dan aktivitas manusia.
Tetapi ketika saluran transmisi mencapai daerah padat penduduk (yang mereka layani), tidak mungkin untuk membiarkannya tetap tinggi di udara. Jadi, sebelum didistribusikan, tegangan jaringan harus diturunkan kembali, menggunakan trafo yang terletak di dalam gardu induk.
Gambar 11.1. Transformator
Trafo adalah perangkat yang mengandalkan arus bolak-balik dari jaringan agar dapat berfungsi. trafo terdiri dari dua kumparan kawat yang berdekatan. Ketika tegangan dalam satu kumparan berubah, itu menciptakan medan magnet. Bidang ini berpasangan dengan kumparan lainnya, lalu menginduksi tegangan. Bagian luar biasa dari sebuah transformator berkaitan dengan jumlah loop di setiap kumparan. Tegangan yang diinduksi akan sebanding dengan rasio loop. Misalnya, jika sisi transmisi trafo memiliki 1000 Loops, sedangkan sisi distribusi memiliki 100, tegangan pada sisi distribusi akan menjadi 10 kali lebih kecil. Fakta sederhana namun luar biasa ini memungkinkan untuk menaikkan atau menurunkan voltase seperlunya untuk menyeimbangkan keselamatan dan efisiensi di sepanjang setiap bagian jaringan listrik.
Trafo Instrumen
Gambar 12. Trafo instrumen
Transformer sangat bagus dalam banyak hal, tetapi itu juga berarti akan sulit untuk membuat penyesuaian yang bagus pada daya yang meninggalkan gardu induk. Oleh karena itu, gardu induk dilengkapi peralatan untuk memantau dan mengendalikan daya di jaringan. Instrumen trafo adalah perlatan yang digunakan untuk mengukur tegangan atau arus pada grid atau memberikan daya ke perangkat pemantau sistem.
Regulator
Gambar 13. Regulator
Regulator adalah perangkat dengan banyak tugas yang dapat melakukan sedikit penyesuaian naik atau turun ke tegangan distribusi pada feeder line yang meninggalkan gardu induk menuju pelanggan. Terkadang pada regulator terdapat regulator dial yang menunjukkan posisi tap.
Insulator / Isolator
Gambar 14. Insulator
Semua peralatan yang berbeda itu membutuhkan banyak Pemeliharaan, peran terakhir dan terpenting dari gardu induk adalah agar teknisi listrik dan linemen aman untuk memeriksa, memperbaiki, dan mengganti peralatan. gardu induk biasanya merupakan satu-satunya lokasi di mana saluran listrik tegangan ekstra tinggi mendekati tanah, jadi keselamatan sangat penting. Pekerjaan bus yang berjalan di sepanjang gardu induk dilindungi dari korsleting oleh isolator, untuk menghindari arc listrik ke tanah.
Bushing / Busing
Gambar 15. Bushing
bahkan sambungan ke setiap bagian peralatan dilakukan melalui perangkat yang disebut busing, yang menjaga jarak aman antara saluran berenergi dan logam lainnya.
Perlindungan terhadap Fault Lain
Gambar 16. Tembok mencegah penyebaran api
Gambar 17. Grounding wire
Beberapa gardu induk memiliki dinding beton besar, untuk menjadi penghalang api antar peralatan. Semua gardu induk dibangun dengan kisi batang pentanahan (ground wire) dan konduktor yang ditanam di bawah permukaan, jika terjadi kesalahan, gardu induk harus mampu menyalurkan banyak arus ke dalam tanah untuk menghentikan pemutus arus secepat mungkin. jaringan pentanahan juga memastikan bahwa seluruh gardu induk dan semua peralatannya disimpan pada level tegangan yang sama yang disebut ekuipotensial, sehingga menyentuh peralatan apa pun tidak menciptakan aliran listrik melalui seseorang.
Gambar 18. Pagar dan simbol bahaya
Terakhir, gardu induk dikelilingi oleh pagar besar dan rambu peringatan untuk memastikan bahwa warga untuk tidak masuk ke kawasan bertegangan tinggi ini.