KONSEP DASAR GARDU INDUK

I.1 Pengertian Umum

Gardu Induk merupakan sub sistem dari sistem penyaluran (transmisi) tenaga listrik, atau merupakan satu kesatuan dari sistem penyaluran (transmisi).

Penyaluran (transmisi) merupakan sub sistem dari sistem tenaga listrik.

Berarti, gardu induk merupakan sub-sub sistem dari sistem tenaga listrik.

Sebagai sub sistem dari sistem penyaluran (transmisi), gardu induk mempunyai peranan penting, dalam pengoperasiannya tidak dapat dipisahkan dari sistem penyaluran (transmisi) secara keseluruhan.

Dalam pembahasan ini difokuskan pada masalah gardu induk yang pada umumnya terpasang di Indonesia, pembahasannya bersifat praktis (terapan) sesuai konsttruksi yang terpasang di lapangan.

I.2 Fungsi Gardu Induk

Mentransformasikan daya listrik :

• Dari tegangan ekstra tinggi ke tegangan tinggi (500 KV/150 KV).
• Dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah (150 KV/ 70 KV).
• Dari tegangan tinggi ke tegangan menengah (150 KV/ 20 KV, 70 KV/20 KV).
• Dengan frequensi tetap (di Indonesia 50 Hertz).

Untuk pengukuran, pengawasan operasi serta pengamanan dari sistem tenaga listrik.

Pengaturan pelayanan beban ke gardu induk-gardu induk lain melalui tegangan tinggi dan ke gardu distribusi-gardu distribusi, setelah melalui proses penurunan tegangan melalui penyulang-penyulang (feeder- feeder) tegangan menengah yang ada di gardu induk.

Untuk sarana telekomunikasi (pada umumnya untuk internal PLN), yang kita kenal dengan istilah SCADA.

I.3 Jenis Gardu Induk

Jenis Gardu Induk bisa dibedakan menjadi beberapa bagian yaitu :

• Berdasarkan besaran tegangannya.
• Berdasarkan pemasangan peralatan
• Berdasarkan fungsinya.
• Berdasarkan isolasi yang digunakan.
• Bedasarkan sistem (busbar).

Dilihat dari jenis komponen yang digunakan, secara umum antara GITET dengan GI mempunyai banyak kesamaan. Perbedaan mendasar adalah :

• Pada GITET transformator daya yang digunakan berupa 3 buah tranformator daya masing – masing 1 phasa (bank tranformer) dan dilengkapi peralatan rekator yang berfungsi mengkompensasikan daya rekatif jaringan.

• Sedangkan pada GI (150 KV, 70 KV) menggunakan Transformator daya 3 phasa dan tidak ada peralatan reaktor.

Berdasarkan besaran tegangannya, terdiri dari :

• Gardu INduk Tegangan Ekstra Tinggi (GITET) 275 KV, 500 KV.

• Gardu Induk Tegangan Tinggi (GI) 150 KV dan 70 KV.

I.3.1 Berdasarkan Pemasangan Peralatan

Gardu Induk Pasangan Luar :

• Adalah gardu induk yang sebagian besar komponennya di tempatkan di luar gedung, kecuali komponen kontrol, sistem proteksi dan sistem kendali serta komponen bantu lainnya, ada di dalam gedung.

• Gardu Induk semacam ini biasa disebut dengan gardu induk konvensional.

• Sebagian besar gardu induk di Indonesia adalah gardu induk konvensional.

• Untuk daerah-daerah yang padat pemukiman dan di kota-kota besar di Pulau Jawa, sebagian menggunakan gardu induk pasangan dalam, yang disebut Gas Insulated Substation atau Gas Insulated Switchgear (GIS).

Gardu Induk Pasangan Dalam :

• Adalah gardu induk yang hampir semua komponennya (switchgear, busbar, isolator, komponen kontrol, komponen kendali, cubicle, dan lain-lain) dipasang di dalam gedung. Kecuali transformator daya, pada umumnya dipasang di luar gedung.

• Gardu Induk semacam ini biasa disebut Gas Insutaled Substation (GIS).

• GIS merupakan bentuk pengembangan gardu induk, yang pada umumnya dibangun di daerah perkotaan atau padat pemukiman yang sulit untuk mendapatkan lahan.

Lanjutan I.3.1

Beberapa keuanggulan GIS dibanding GI konvensional :

1. Hanya membutuhkan lahan seluas ± 3.000 meter persegi atau ± 6 % dari luas lahan GI konvensional.
2. Mampu menghasilkan kapasitas daya (power capasity) sebesar 3 x 60 MVA bahkan bisa ditingkatkan sampai dengan 3 x 100 MVA.
3. Jumlah penyulang keluaran (output feeder) sebanyak 24 penyulang (feeder) dengan tegangan kerja masing-masing 20 KV.
4. Bisa dipasang di tengah kota yang padat pemukiman.
5. Keunggulan dari segi estetika dan arsitektural, karena bangunan bisa didesain sesuai kondisi disekitarnya.

Gardu Induk kombinasi pasangan luar dan pasangan dalam :

• Adalah gardu induk yang komponen switchgear-nya ditempatkan di dalam gedung dan sebagian komponen switchgear ditempatkan di luar gedung, misalnya gantry (tie line) dan saluran udara tegangan tinggi (SUTT) sebelum masuk ke dalam switchgear. Transformator daya juga ditempatkan di luar gedung.

I.3.2 Berdasarkan Fungsinya

Gardu Induk Penaik Tegangan :

• Adalah gardu induk yang berfungsi untuk menaikkan tegangan, yaitu tegangan pembangkit (generator) dinaikkan menjadi tegangan sistem.

• Gardu Induk ini berada di lokasi pembangkit tenaga listrik.

• Karena output voltage yang dihasilkan pembangkit listrik kecil dan harus disalurkan pada jarak yang jauh, maka dengan pertimbangan efisiensi, tegangannya dinaikkan menjadi tegangan ekstra tinggi atau tegangan tinggi.

Gardu Induk Penurun Tegangan :

• Adalah gardu induk yang berfungsi untuk menurunkan tegangan, dari tegangan tinggi menjadi tegangan tinggi yang lebih rendah dan menengah atau tegangan distribusi.

• Gardu Induk terletak di daerah pusat-pusat beban, karena di gardu induk inilah pelanggan (beban) dilayani.

Gardu Induk Pengatur Tegangan :

• Pada umumnya gardu induk jenis ini terletak jauh dari pembangkit tenaga listrik.

• Karena listrik disalurkan sangat jauh, maka terjadi tegangan jatuh (voltage drop) transmisi yang cukup besar.

• Oleh karena diperlukan alat penaik tegangan, seperti bank capasitor, sehingga tegangan kembali dalam keadaan normal.

Lanjutan I.3.2

Gardu Induk Pengatur Beban :

1. Berfungsi untuk mengatur beban.
2. Pada gardu induk ini terpasang beban motor, yang pada saat tertentu menjadi pembangkit tenaga listrik, motor berubah menjadi generator dan suatu saat generator menjadi motor atau menjadi beban, dengan generator berubah menjadi motor yang memompakan air kembali ke kolam utama.

Gardu Induk Distribusi :

1. Gardu induk yang menyalurkan tenaga listrik dari tegangan sistem ke tegangan distribusi.
2. Gardu induk ini terletak di dekat pusat-pusat beban.

I.3.3 Berdasarkan Isolasi Yang digunakan

Gardu Induk yang menggunakan isolasi udara :

• Adalah gardu induk yang menggunakan isolasi udara antara bagian yang bertegangan yang satu dengan bagian yang bertegangan lainnya.

• Gardu Induk ini berupa gardu induk konvensional (lihat gambar 1), memerlukan tempat terbuka yang cukup luas.

Gambar 1 : Gardu induk konvensional

Lanjutan 1.3.3.

Gardu Induk yang menggunakan isolasi gas SF 6 :

Gardu induk yang menggunakan gas SF 6 sebagai isolasi antara bagian yang bertegangan yang satu dengan bagian lain yang bertegangan, maupun antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan.

Gardu induk ini disebut Gas Insulated Substation atau Gas Insulated Switchgear (GIS), yang memerlukan tempat yang sempit

Gambar 2 : Gas Insulated Substation (GIS)

1.3.4. BERDASARKAN SISTEM REL (BUSBAR)

Rel (busbar) merupakan titik hubungan pertemuan (connecting) antara transformator daya, SUTT/ SKTT dengan komponen listrik lainnya, untuk menerima dan menyalurkan tenaga listrik. Berdasarkan sistem rel (busbar), gardu induk dibagi menjadi beberapa jenis, sebagaimana tersebut di bawah ini :

• Gardu Induk sistem ring busbar :

1. Adalah gardu induk yang busbarnya berbentuk ring.
2. Pada gardu induk jenis ini, semua rel (busbar) yang ada, tersambung (terhubung) satu dengan lainnya dan membentuk ring (cincin).

• Gardu Induk sistem single busbar :

1. Adalah gardu induk yang mempunyai satu (single) busbar.
2. Pada umumnya gardu dengan sistem ini adalah gardu induk yang berada pada ujung (akhir) dari suatu sistem transmisi. Single line diagram gardu sistem single busbar, lihat gambar 3.

Lanjutan 1.3.4

Gambar 3 : Single line diagram gardu induk single busbar .

Gardu Induk sistem double busbar :

• Adalah gardu induk yang mempunyai dua (double) busbar.

• Gardu induk sistem double busbar sangat efektif untuk mengurangi terjadinya pemadaman beban, khususnya pada saat melakukan perubahan sistem (manuver sistem).

• Jenis gardu induk ini pada umumnya yang banyak digunakan.Single line diagram gardu induk sistem double busbar, lihat gambar 4.

Gambar 4 : Single line diagram gardu induk sistem double busbar.

Gardu Induk sistem satu setengah (on half) busbar :

• Adalah gardu induk yang mempunyai dua (double) busbar.

• Pada umumnya gardu induk jenis ini dipasang pada gardu induk di pembangkit tenaga listrik atau gardu induk yang berkapasitas besar.

• Dalam segi operasional, gardu induk ini sangat efektif, karena dapat mengurangi pemadaman beban pada saat dilakukan perubahan sistem (manuver system).

• Sistem ini menggunakan 3 buah PMT dalam satu diagonal yang terpasang secara deret (seri). Single line diagram, lihat gambar 5.

Gambar 5 : Single line diagram gardu induk satu setengah busbar

1.4. PERTIMBANGAN PEMBANGUNAN GARDU INDUK

1. Kebutuhan (Demand) beban yang semakin meningkat, mendekati bahkan melebihi kemampuan GI yang ada.
2. Jika kondisi GI eksisting masih memungkinkan, biasanya cukup dilakukan up- rating atau menaikkan kapasitas GI yang ada, misalnya dengan melakukan penggantian dan penambahan transformator daya.
3. Adanya perluasan daerah/ wilayah atau adanya daerah/ wilayah baru, yang pasti membutuhkan ketersediaan/ pasokan daya listrik cukup besar.
4. Adanya pembangunan infra struktur bagi kawasan industri (industrial estate).
5. Proyeksi kebutuhan daya listrik untuk jangka waktu tertentu, sehingga perlu disiapkan gardu induk baru atau perluasan gardu induk.
6. Adanya pengembangan sistem tenaga listrik secara terpadu, misalnya pembangunan pembangkit listrik - pembangkit listrik baru, sehingga dilakukan perluasan sistem penyaluran (transmisi), tentunya dibarengi dengan pembangunan GI-GI baru atau perluasan.

1.5. GAS INSULATED SUBSTATION (GIS)

• Secara prinsip peralatan yang dipasang pada GIS sama dengan peralatan yang dipakai GI Konvensional.

• Perbedaannya adalah :

1. Pada GIS peralatan-peralatan utamanya berada dalam suatu selubung logam tertutup rapat, yang di dalamnya berisi gas bertekanan, yaitu gas SF 6 (Sulphur Hexafluorida).
2. Gas SF 6 berfungsi sebagai isolasi switchgear dan sebagai pemadam busur api pada operasi Circuit Breaker (CB).
3. Dengan demikian cara pemasangan GIS berbeda dengan GI Konvensional.

• Pengembangan GIS :

1. Pada mulanya GIS didesain dengan sistem selubung phasa tunggal.
2. Dengan semakin majunya teknologi kelistrikan, maka saat ini sebagian besar GIS memakai desain selubung tiga phasa dimasukkan dalam satu selubung.

• Keuntungan sistem selubung tiga phasa adalah : lebih murah, lebih ringan, lebih praktis dan pemasangannya lebih mudah, meminimalkan kemungkinan terjadinya kebocoran gas dan lebih sederhana susunan isolasinya.

Lanjutan 1.5.

Pertimbangan penggunaan gas SF 6 dalam GIS, adalah :

Kekuatan dielektrik tinggi, yaitu pada tekanan udara normal sebesar 2,5 kali dielektrik udara.

Tidak mudah terbakar dan tidak berbau.

Tidak beracun dan tidak berwarna.

Mengikuti hukum gas-gas pada umumnya.

Berat molekul 146 (udara 29).

Kepekaan ± 6 kg/m3 pada 0,1 MFA dan 100 C.

GIS-GIS yang terpasang di Indonesia, adalah GIS 150 KV :

Dipasang di kota-kota besar dan terbatas hanya di Pulau Jawa.

Sistem penyaluran (transmisi) menggunakan kabel tanah (SKTT).

Hampir semua komponen GIS terpasang (ditempatkan) dalam gedung, kecuali transformator tenaga, pada umumnya dipasang (ditempatkan) di luar gedung.

Komponen listrik pada GIS merupakan suatu kesatuan yang sudah berwujud rigid (kompak). Untuk pemasangannya tinggal meletakkan di atas pondasi.