Top Banner
TUGAS INSTALASI TEGANGAN MENENGAH “JENIS PMT BERDASARKAN MEDIA PEMADAM BUSUR API” OLEH : NAMA : VENDITYA INDRAMILA KELAS : LT 3D NIM : 33.9.10.1.16 PROGRAM DIPLOMA TEKNIK LISTRIK
19

PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

Aug 03, 2015

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

TUGAS

INSTALASI TEGANGAN MENENGAH

“JENIS PMT BERDASARKAN MEDIA PEMADAM BUSUR API”

OLEH :

NAMA : VENDITYA INDRAMILA

KELAS : LT 3D

NIM : 33.9.10.1.16

PROGRAM DIPLOMA TEKNIK LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2012 / 2013

Page 2: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

PMT BERDASARKAN MEDIA PEMADAM BUSUR API

Klasifikasi PMT atau circuit breaker digolongkan berdasarkan media pemutus aliran listrik atau

insulator dan material dielektriknya.circuit breaker dibagi menjadi PMT minyak (oil circuit

breaker), PMT udara hembus (air blast circuit breaker), PMT vakum ( vacuum circuit breaker ) dan

PMT sf6 (sf6 circuit breaker)

A. PMT dengan Media Minyak

Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus arus sampai 10 kA dan pada rangkaian

bertegangan sampai 500 kV. Pada PMT jenis ini, ketika kontak dipisahkan (terbuka), busur api akan

terjadi didalam minyak, sehingga minyak menguap dan menimbulkan gelembung gas yang

menyelubungi busur api (arc), karena panas yang ditimbulkan busur api (arc). Gelembung ini

membuat minyak terdekomposisi sehingga menimbulkan gas hidrogen yang menghambat arc.

Dengan adanya media minyak ini, diharapkan busur api (arc) dapat segera dipadamkan. Oleh

karena itu pemadaman busur api tergantung pada pemanjangan dan pendinginan busur api dan juga

tergantung pada jenis gas hasil dekomposisi minyak.

Minyak yang berada diantara kontak sangat efektif memutuskan arus. Kelemahannya adalah

minyak mudah terbakar dan kekentalan minyak memperlambat pemisahan kontak, sehingga tidak

cocok untuk sistem yang membutuhkan pemutusan arus yang cepat.

Gambar 1 : Cara kerja PMT minyak

Page 3: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

Gambar 2 : Pemadaman busur api pada pemutus daya minyak

Sakelar PMT minyak terbagi menjadi 2 jenis, yaitu:

1. Sakelar PMT dengan banyak menggunakan minyak (Bulk Oil Circuit Breaker)

Dipergunakan pada sistem tegangan sampai 245 Kv. Minyak yang digunakan di sini adalah

sama seperti minyak isolasi pada transformator. Jenis PMT ini juga ada yang dilengkapi dengan

alat pembatas busur api listrik.

Ketika kontak pembawa arus dalam minyak dipisahkan, busur api keluar di antara kontak

tersebut. Busur ini akan menghasilkan gelembung gas yang besar disekitar pemisahan. Adanya

kontak bergerak menjauh dari kontak tetap mengakibatkan panjang busur meningkat sebagai

akibat perlawanan dari kenaikan busur. Perlawanan meningkat menyebabkan penurunan suhu

sehingga mengurangi pembentukan gas yang mengelilingi busur. Pendinginan busur di

pemutus sirkuit minyak curah terjadi ketika arus melewati persimpangan nol. Karena

gelembung gas tertutup oleh minyak dalam bejana, minyak di sekitarnya akan menerapkan

tekanan tinggi pada gelembung yang akan menghasilkan gas sangat padat di sekitar busur.

Karena tekanan meningkat, de-ionisasi gas juga meningkat dan akan membantu mempercepat

pendinginan busur. Efek pendinginan dari gas hidrogen juga membantu dalam pendinginan

busur di sirkuit pemutus minyak.

Gambar 3 : Pemadam busur api PMT minyak banyak secara umum

Page 4: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

Gambar 4 : Pemadaman busur api PMT minyak banyak secara sederhana

2. Sakelar PMT dengan sedikit menggunakan minyak (Low oil Content Circuit Breaker)

Dalam pemadam busur api minyak sedikit, busur ditarik di seluruh kontak yang membawa arus

yang terkandung dalam ruang lengkung. Oleh karena itu gelembung hidrogen yang dibentuk

oleh minyak menguap di dalam ruangan. Karena kontak terus bergerak, setelah beberapa lama

tersedia lubang keluar untuk memadamkan gas hidrogen yang terperangkap dalam ruangan.

Ada dua jenis ruang arcing tersedia dalam hal lubang disediakan di ruang lengkung, yaitu

lubang aksial dan lubang radial. Dalam lubang aksial, gas (sebagian besar Hidrogen),

dihasilkan karena penguapan minyak dan dekomposisi minyak selama adanya busur api akan

mengurangi adanya busur ke arah aksial atau longitudinal.

Kontak bergerakmenjauh

dari kontak tetap dan

busur api mulai muncul

Page 5: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

Sedangkan dalam kasus ventilasi radial atau ledakan lintas, gas (sebagian besar Hidrogen)

menyapu busur dalam arah radial atau melintang. Lubang aksial menghasilkan tekanan gas

yang tinggi dan karenanya memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi. Lubang aksial digunakan

terutama pada arus yang rendah pada tegangan tinggi. Di sisi lain lubang radial menghasilkan

tekanan gas yang relatif rendah dan karenanya kekuatan dielektrik rendah sehingga dapat

digunakan untuk tegangan rendah dan gangguan arus tinggi. Banyak kombinasi keduanya

digunakan dalam pemutus sirkuit minyak minimum. Jenis pemutus sirkuit yang tersedia yaitu

hingga 8000 MVA pada 245 KV.

Gambar 5 : Prinsip kerja pemadaman PMT minyak sedikit

secara aksial

Gas yang terionisasi disekitar

busur keluar melalui lubang atas,

dan minyak dingin masuk melalui

ruang lengkung secara aksial.

Karena ujung kontak bergerak

semakin menjauh dari kontak tetap

terjadilah pendinginan busur api.

Minyak dingin menempati celah

diantara kontak bergerak dan

kontak tetap. Dan pemadam

busur dengan minyak sedikit

sudah dalam kondisi terbuka

Page 6: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

Batas-batas pengusahaan minyak pemutus tenaga pada PMT minyak sedikit

Sifat-sifat dari minyakpemutus tenaga

Minyakterpakai

Minyakbaru

Tindakan bila kolom 2 dan 3tidak terpenuhi

Standaryang dipakai

1 2 3 4 5

Kekuatan dielektrik(tegangan tembus)

untuk tegangan kerja :

     

              

< 60 kV 80 kV/cm     IEC 156/1963

150 kV 110 kV/cm > 200 kV/cm di filter IEC 296/1969

> 150 kV 140 kV/cm     BS 148/1959

380 Kv 180 kv/cm      

Kadar asam(mgKOH/g)

Maks 1 0,02 - 0,040,04 sd 1 difilter

> 1 digantiASTM D877

Kadar air (ppm) Maks 30 nol -   

Kelekatan (cst)pada 30°C

22 18 di filterBS 148/1959

JISc 2320/78

kadar endapan (%) 0,1 nol di filter IEC 296/1969

Flash point146,1°C  -  -

BS 148/1959295F  -  -

Warna mineral oli 3,5 maks 3,5 maks di filter ASTM D877

warna A skor oli 2,0 maks 2,0 maks di filter ASTM D877

B. PMT dengan Media Gas SF6 (SF6 Circuit Breaker)

Gambar 6 : Prinsip kerja pemadaman

PMT minyak sedikit secara radial

Page 7: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

Sebuah pemutus sirkuit di mana kontak membawa arus beroperasi di heksafluorida Sulphur.

SF6 memiliki properti isolasi sangat baik. SF6 memiliki elektro-negatif yang tinggi. Itu berarti

memiliki afinitas menyerap elektron bebas yang tinggi. Setiap kali molekul gas SF6 bertabrakan

dengan elektron bebas, elektron bebas akan diserap oleh molekul gas yang membentuk ion negatif.

Lampiran elektron dengan molekul gas SF6 dapat terjadi dengan cara yang berbeda belakangnya,

1) SF 6 + e = SF 6 –

2) SF 6 + e = SF 5 - + F

Ion-ion negatif jelas jauh lebih berat daripada elektron bebas dan karena itu seluruh mobilitas

partikel bermuatan dalam gas SF6 jauh lebih sedikit dibandingkan gas umum lainnya. Kita tahu

bahwa mobilitas partikel bermuatan yang mayoritas bertanggung jawab untuk melakukan arus

melalui gas. Oleh karena partikel bermuatan berat dan kurang bergerak dalam gas SF6, ia

memperoleh kekuatan dielektrik yang sangat tinggi. Gas tidak hanya memiliki kekuatan dielektrik

yang baik tetapi juga memiliki sifat unik rekombinasi cepat setelah sumber energi percikan akan

dihapus. Gas juga memiliki properti perpindahan panas yang sangat baik. Karena kelekatan rendah

gas nya (karena mobilitas molekul kurang) SF6 gas secara efisien dapat mentransfer panas secara

konveksi. Jadi karena kekuatan dielektrik yang tinggi dan efek pendinginan gas SF6 tinggi yaitu

sekitar 100 kali lebih efektif daripada media pemadam busur api seacara udara. Pemutus arus

dengan media ini tersedia untuk rentang tegangan dari 33kV hingga 800kV atau bahkan lebih.

Jenis PMT SF6

Berdasarkan tegangan aplikasi ada tiga jenis PMT SF6 :

1) Single Interrupter SF6 Circuit Breaker diterapkan hingga 245KV, sistem (220kV)

2) Dua Interrupter SF6 Circuit Breaker diterapkan hingga 420KV, sistem (400KV)

3) Empat Interrupter SF6 Circuit Breaker diterapkan hingga 800KV, sistem (715KV)

Prinsip Kerja

Kerja PMT SF6 cukup sederhana yaitu mirip dengan pemutus sirkuit ledakan udara. Berikut

SF6 gas dikompresi dan disimpan dalam reservoir tekanan tinggi. Selama pengoperasian PMT SF6,

gas sangat padat dilepaskan melalui busur dan dikumpulkan untuk reservoir tekanan yang relatif

rendah dan kemudian dipompa kembali ke reservoir tekanan tinggi untuk digunakan kembali.

Kerja dari PMT SF6 sedikit berbeda dalam waktu modern. Inovasi desain puffer membuat

operasi PMT SF6 jauh lebih mudah. Dalam desain penyangga jenis, energi busur digunakan untuk

mengembangkan tekanan di dalam ruang busur untuk pemadaman busur. Disini PMT diisi oleh gas

SF6 pada nilai tekan.

Page 8: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

Ada dua kontak tetap dilengkapi dengan celah kontak tertentu. Dan sebuah silinder jembatan

yang geser ke kontak tetap. Silinder aksial dapat geser ke atas dan ke bawah sepanjang kontak. Ada

satu seher tetap dalam silinder, sedemikian rupa sehingga tidak dapat mengubah posisinya selama

gerakan silinder.

Selama pembukaan PMT, silinder bergerak ke bawah, sedangkan posisi seher tetap, maka

volume dalam silinder berkurang dan menghasilkan kompresi gas SF6 dalam silinder. Silinder

memiliki lubang samping yang

bagian atasnya tertutup. Saat

silinder bergerak ke bawah,

lubang ventilasi mendekati kontak

tetap bagian atas, kemudian

dikompresi gas SF6 dalam silinder

yang akan keluar melalui lubang

ventilasi dalam kecepatan tinggi.

Busur dipadamkan selama ini

aliran gas SF6.

Selama penutupan PMT,

silinder geser bergerak ke atas dan

karena posisi seher tetap dan pada

ketinggian yang tetap, volume

dalam silinder meningkat. karena

tekanan gas SF6 lebih rendah dari

sekitarnya maka SF6 akan masuk

ke dalam silinder. Gas tekanan

tinggi akan datang melalui lubang

aksial kontak tetap dan masuk ke

dalam silinder melalui ventilasi

dan selama aliran ini, gas akan

memadamkan busur. Gambar 7 : Prinsip kerja pemadaman

PMT SF6 secara umum

Page 9: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

Karakteristik gas SF6

Uraian Satuan Harga Keterangan

Berat molekul Gram 146,07 Delle Alsthom 

Berat jenis gas pada suhu 20°C      

1 bar kg/1 < 26 x 10-3 IEC 376/1971

1 bar kg/1 < 40 x 10-3  Delle Alsthom

2 bar kg/1 12,5 x 10-3  Delle Alsthom

6 bar kg/1 39 x 10-3  Delle Alsthom

Berat jenis cair pada suhu 0°C kg/1 1,56 IEC 376/1971

Suhu kritis C 45,6  Delle Alsthom

Berat jenis kritis kg/1 0,73  Delle Alsthom

Tekanan kritis Bar 40  Delle Alsthom

Keterangan :      

SF6 % Min 99 IEC 376/1971

CF4 % Max 0,05 IEC 376/1971

Oksigen + nitrogen ( udara ) % Max 0,05 IEC 376/1971

Air ( H2O ) Ppm Max 15 IEC 376/1971

Kadar keasaman HF Ppm Max 0,3 IEC 376/1971

Hydrolysablefluorides Ppm Max 1  

Cara Pengisian gas SF6

Untuk dapat bekerja dalam memadamkan busur dibutuhkan tekanan SF6 5 bar/ 0.5 Mpa. Jika

kurang dari itu maka ada auxiliary relay yang akan memblok rangkaian PMT agar tidak bisa trip.

Tabel batas tekanan gas SF6 pada pemutus tenaga, pada suhu 20ºC, tekanan atmosphir 760 mmHg.

Ketika pada tekanan 0.6 Mpa / 6 bar akan mengirm sinyal indikasi SF6 low untuk

pengisiannya/ penambahannya sebaiknya dilakukan sebelum indikasi SF6 low. Gambar metering

dibawah ini menunjukkan indikasi SF6 low :

Merk PMT

Tekanan gas SF6sudah terisidari pabrik

Tekanannormal

Tekanan gas SF6PMT pada pengoprasian

bar Bar bar Bar

Merlin Gerlin 0,03 6 5,2 5

Delle Alsthom 0,203 5,05 + 0,05 4,7 4,58 - 4,62

Page 10: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

Gambar 8 : SF6 LOW Gambar 9 : Proses pemasangan

Gambar 10 : Cara

pemasangan nipple ke PMT

Gambar 11 : Proses

pengisian SF6

Gambar 12 : meteringGambar 13 : hasil setelah pengisian

Page 11: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

C. PMT dengan Media Udara Tekan (Air blast circuit breaker)

Jenis PMT udara yang digunakan untuk tegangan sistem 245kV, 420kV dan bahkan lebih,

terutama di mana operasi pemutusan diperlukan lebih cepat. Ada 3 jenis PMT udara tekan, yaitu :

1) PMT udara tekan aksial.

2) PMT udara tekan aksial dengan sisi bergerak kontak.

3) PMT udara tekan lintas.

PMT udara tekan aksial

Dalam PMT udara tekan aksial kontak bergerak dengan bantuan tekanan pegas seperti yang

ditunjukkan pada gambar.

PMT udara tekan aksial dengan sisi kontak bergerak

Pada PMT udara tekan aksial kontak bergerak dipasang di atas seher didukung melalui pegas.

Dalam rangka untuk membuka PMT udara, udara dimasukkan ke dalam ruang lengkung bila

tekanan mencapai pada nilai yang telah ditentukan, maka akan menekan ke kontak bergerak, busur

tertarik antara kontak tetap dan bergerak. Udara segera di ledakan ke busur dan akibatnya busur

dipadamkan oleh aliran aksial udara.

Ada lubang nosel dalam kontak

tetap yang diblokir oleh ujung kontak

bergerak pada PMT kondisi tertutup

normal. Ketika kesalahan terjadi, udara

tekanan tinggi masuk ke ruang

lengkung. Tekanan udara akan

melawan tekanan pegas dan kontak

bergerak tertarik dari kontak tetap

kemudian lubang nosel menjadi

terbuka. Pada saat yang sama udara

tekanan tinggi mulai mengalir di

sepanjang busur melalui lubang nosel

kontak tetap. aliran aksial udara

sepanjang busur melalui lubang nosel

akan membuat busur memperpanjang

dan tegangan busur menjadi dingin,

akibatnya busur padam.

Gambar 14 : PMT udara tekan aksial

Page 12: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

PMT udara tekan lintas

Prinsip kerja dari PMT udara tekan lintas adalah pipa ledakan tetap tegak lurus terhadap

gerakan kontak bergerak dalam ruang arcing dan di sisi berlawanan dari ruang lengkung ruang satu

knalpot juga dipasang di alignment yang sama dengan pipa ledakan, sehingga udara berasal dari

pipa ledakan lurus bisa masuk ke dalam ruang knalpot melalui celah kontak pemutus. Ruang

panggang dengan pembagian busur. Ketika kontak bergerak yang ditarik dari kontak tetap, busur

didirikan di antara kontak, dan pada saat yang sama tekanan udara tinggi yang berasal dari pipa

ledakan akan melewati celah kontak dan secara langsung akan mengambil busur ke dalam ruang

knalpot dimana busur dibagi dengan bantuan busur splitter dan akhirnya busur dipadamkan.

Gambar 15 : PMT udara tekan aksial dengan sisi kontak bergerak

Gambar 16 : PMT udara tekan lintas

Page 13: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

D. PMT dengan Media Hampa Udara (Vacuum Circuit Breaker)

Sakelar PMT ini dapat digunakan untuk memutus rangkaian bertegangan sampai 38 kV. Pada

PMT vakum, kontak ditempatkan pada suatu bilik vakum. Untuk mencegah udara masuk kedalam

bilik, maka bilik ini harus ditutup rapat dan kontak bergeraknya diikat ketat dengan logam fleksibel.

Pemakaian logam fleksibel menyebabkan jarak antar kontak ketika lepas tidak terlalu jauh,

sehingga tegangan kerja-nya pun tidak dapat terlalu tinggi dan elektron-elektron bebas ini tidak

bertemu dengan molekul udara sehingga tidak terjadi proses ionisasi. Akibatnya, tidak ada

penambahan elektron bebas yang mengawali pembentukan busur api. Dengan kata lain, busur api

dapat dipadamkan. Umumnya ukuran PMT jenis ini sedikit lebih kecil dari PMT udara tekan dan

PMT SF6.

Cara kerjanya adalah pada celah diantara kedua kontak timbul arus loop. kemudian

dibangkitkan suatu medan magnetik radial. Bersamaan dengan arus yang mengalir melalui busur

listrik, timbul suatu gaya lorentz yang menarik busur listrik keluar kontak. Gaya tersebut membuat

busur listrik berputar pada ring kontak dan tertarik keluar sampai akhirnya putus atau padam.

Karakteristik PMT udara vakum

Type   W 12 W 17,5 W 24

Rated voltage Ur [kV] 12 17,5 24

Power frequency withstand voltage

(50/60Hz 1 min) to earth and between

phases

[kV] 28+42 (*) 38 50

Impulse withstand voltage Up [kV] 75 95 125

Rated frequency fr [Hz] 50+60 50+60 50+60

Rated normal current In [A] 630-1250 630-1250 630-1250

Rated breaking capacity Isc [kA] 16-20 12,5-16-20 12,5-16-20

Gambar 17 : PMT udara vakum

Page 14: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

Short time current 3 sec Ik [kA] 16-20 12,5-16-20 12,5-16-20

Making capacity [kA] 40-50 31,5-40-50 31,5-40-50

Operation sequence  - 0-0,3 sec C-O - 15 sec C-O

Opening time [ms] 20+35 20+35 20+35

Arcing time [ms] 6+10 6+10 6+10

Clossing time [ms] 35+45 35+45 35+45

Weight [kg] 85 85 85

Page 15: PMT Berdasarkan Media Pemadam Busur API

DAFTAR PUSTAKA

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=id&prev=/search%3Fq%3Doil%2Bcircuit%2Bbreaker%26hl%3Did%26biw%3D1360%26bih%3D615%26prmd%3Dimvns&rurl=translate.google.co.id&sl=en&u=http://www.electrical4u.com/electrical-switchgear/vacuum-circuit-breaker.php&usg=ALkJrhgdBqQN6fApd3cl5c77sVc0JoYsng

Bonggas L. Tobing, “ Peralatan Tegangan Tinggi”, Jakarta : Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, 2003.

Groupe Schneider Electric, “Training Manual 150 kV System”, Jakarta : Groupe Schneider Electric, 1999.

Groupe Schneider Electric, “Design, Operation and Maintenace Electrical Substation”, Jakarta : Groupe Schneider Electric, 1999.

PT PLN, “Buku Petunjuk Operasi & Memelihara Peralatan Untuk Pemutus Tenaga”, Jakarta : PT PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Barat, 1993.

Ditulis Oleh HANIF GUNTORO, Sebagai bahan Laporan Kerja Praktek, Teknik Elektro-Universitas Mercu Buana-Jakarta, PKL dilakukan di PLTGU Cikarang Listrindo.

http://sakarepenyong.blogspot.com/2012/03/pengisian-gas-sf6-pada-pemutus-tenaga.html