8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
1/51
KONSEP DASAR GARDU
INDUK
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
2/51
1.1. PENGERTIAN UMUM
Gardu Induk merupakan sub sistem dari sistem penyaluran
(transmisi) tenaga listrik, atau merupakan satu kesatuan darisistem penyaluran (transmisi).
Penyaluran (transmisi) merupakan sub sistem dari sistem tenagalistrik.
Berarti, gardu induk merupakan sub-sub sistem dari sistemtenaga listrik.
Sebagai sub sistem dari sistem penyaluran (transmisi), gardu
induk mempunyai peranan penting, dalam pengoperasiannyatidak dapat dipisahkan dari sistem penyaluran (transmisi) secarakeseluruhan.
Dalam pembahasan ini di okuskan pada masalah gardu induk
yang pada umumnya terpasang di Indonesia, pembahasannyabersi at raktis tera an sesuai konsttruksi an ter asan !
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
3/51
1.2. FUNGSI GARDU INDUK
"entrans ormasikan daya listrik #Dari tegangan ekstra tinggi ke tegangan tinggi ($%% &' !$% &').Dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah (!$% &' %
&').Dari tegangan tinggi ke tegangan menengah (!$% &' *% &', %
&' *% &').Dengan re+uensi tetap (di Indonesia $% ert ).
ntuk pengukuran, penga/asan operasi serta pengamanan dari sistemtenaga listrik.
Pengaturan pelayanan beban ke gardu induk-gardu induk lain melaluitegangan tinggi dan ke gardu distribusi-gardu distribusi, setelahmelalui proses penurunan tegangan melalui penyulang-penyulang( eeder- eeder) tegangan menengah yang ada di gardu induk.
ntuk sarana telekomunikasi (pada umumnya untuk internal P01),yang kita kenal dengan istilah S23D3 Supervisory Control and Data *
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
4/51
1.3. JENIS GARDU INDUK
4enis Gardu Induk bisa dibedakan men5adi beberapa bagian yaitu #Berdasarkan besaran tegangannya.Berdasarkan pemasangan peralatan.Berdasarkan ungsinya.Berdasarkan isolasi yang digunakan.
Bedasarkan sistem rel (busbar).
Dilihat dari 5enis komponen yang digunakan, secara umum antaraGI676 dengan GI mempunyai banyak kesamaan. Perbedaan mendasaradalah #
Pada GI676 trans ormator daya yang digunakan berupa 8 buahtran ormator daya masing 9 masing ! phasa (bank tran ormer)dan dilengkapi peralatan rekator yang ber ungsimengkompensasikan daya rekati 5aringan.
Sedangkan pada GI (!$% &', % &') menggunakan 6rans ormatordaya 8 phasa dan tidak ada peralatan reaktor.
Berdasarkan besaran teganganny, terdiri dari :
Gardu I1duk 6egangan 7kstra 6inggi (GI676) * $ &', $%% &'. Gardu Induk 6egangan 6inggi (GI) !$% &' dan % &'. 8
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
5/51
1.3.1. BERDASARKAN PEMASANGAN PERALATAN
Gardu Induk Pasangan 0uar #3dalah gardu induk yang sebagian besar komponennya di
tempatkan di luar gedung, kecuali komponen kontrol, sistem proteksidan sistem kendali serta komponen bantu lainnya, ada di dalamgedung.
Gardu Induk semacam ini biasa disebut dengan gardu indukkon:ensional.
Sebagian besar gardu induk di Indonesia adalah gardu indukkon:ensional.
ntuk daerah-daerah yang padat pemukiman dan di kota-kotabesar di Pulau 4a/a, sebagian menggunakan gardu indukpasangan dalam, yang disebut Gas Insulated Substation atau GasInsulated S/itchgear (GIS).
Gardu Induk Pasangan Dalam # 3dalah gardu induk yang hampir semua komponennya (s/itchgear,
busbar, isolator, komponen kontrol, komponen kendali, cubicle,dan lain-lain) dipasang di dalam gedung. &ecuali trans ormatordaya, pada umumnya dipasang di luar gedung.
Gardu Induk semacam ini biasa disebut Gas Insutaled Substation(GIS). ;
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
6/51
Lanjutan 1.3.1.
Beberapa keuanggulan GIS dibanding GI kon:ensional #anya membutuhkan lahan seluas < 8.%%% meter persegi atau< = > dari luas lahan GI kon:ensional.
"ampu menghasilkan kapasitas daya (po/er capasity) sebesar8 ? =% "'3 bahkan bisa ditingkatkan sampai dengan 8 ? !%%"'3.
4umlah penyulang keluaran (output eeder) sebanyak *;penyulang ( eeder) dengan tegangan ker5a masing-masing *%&'.
Bisa dipasang di tengah kota yang padat pemukiman. &eunggulan dari segi estetika dan arsitektural, karena bangunan
bisa didesain sesuai kondisi disekitarnya.
Gardu Induk kombinasi pasangan luar dan pasangan dalam #3dalah gardu induk yang komponen s/itchgear-nya ditempatkan didalam gedung dan sebagian komponen s/itchgear ditempatkan di luargedung, misalnya gantry (tie line) dan saluran udara tegangan tinggi(S 66) sebelum masuk ke dalam s/itchgear. 6rans ormator daya 5uga
ditempatkan di luar gedung.$
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
7/51
1.3.2. BERDASARKAN FUNGSINYA
Gardu Induk Penaik 6egangan #3dalah gardu induk yang ber ungsi untuk menaikkan tegangan,
yaitu tegangan pembangkit (generator) dinaikkan men5aditegangan sistem.
Gardu Induk ini berada di lokasi pembangkit tenaga listrik. &arena output :oltage yang dihasilkan pembangkit listrik kecil dan
harus disalurkan pada 5arak yang 5auh, maka denganpertimbangan e@siensi, tegangannya dinaikkan men5adi teganganekstra tinggi atau tegangan tinggi.
Gardu Induk Penurun 6egangan # 3dalah gardu induk yang ber ungsi untuk menurunkan tegangan,
dari tegangan tinggi men5adi tegangan tinggi yang lebihrendah dan menengah atau tegangan distribusi.
Gardu Induk terletak di daerah pusat-pusat beban, karena di garduinduk inilah pelanggan (beban) dilayani.
Gardu Induk Pengatur 6egangan #Pada umumnya gardu induk 5enis ini terletak 5auh dari pembangkit
tenaga listrik.
&arena listrik disalurkan sangat 5auh, maka ter5adi tegangan 5atuh(:oltage drop) transmisi yang cukup besar. =
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
8/51
Lanjutan 1.3.2.
Gardu Induk Pengatur Beban #
Ber ungsi untuk mengatur beban.
Pada gardu induk ini terpasang beban motor, yang pada saat
tertentu men5adi pembangkit tenaga listrik, motor berubah men5adi
generator dan suatu saat generator men5adi motor atau men5adi
beban, dengan generator berubah men5adi motor yang
memompakan air kembali ke kolam utama.
Gardu Induk Distribusi # Gardu induk yang menyalurkan tenaga listrik dari tegangan sistem
ke tegangan distribusi.
Gardu induk ini terletak di dekat pusat-pusat beban.
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
9/51
1.3.3. BERDASARKAN ISOLASI YANG DIGUNAKAN
Gardu Induk yang menggunakan isolasi udara #3dalah gardu induk yang menggunakan isolasi udara antara bagian
yang bertegangan yang satu dengan bagian yang berteganganlainnya.Gardu Induk ini berupa gardu induk kon:ensional (lihat gambar !),memerlukan tempat terbuka yang cukup luas.
Gambar 1 : Gardu induk konvensional
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
10/51
Lanjutan 1.3.3.
Gardu Induk yang menggunakan isolasi gas SC = #Gardu induk yang menggunakan gas SC = sebagai isolasi antara
bagian yang bertegangan yang satu dengan bagian lain yangbertegangan, maupun antara bagian yang bertegangan denganbagian yang tidak bertegangan.
Gardu induk ini disebut Gas Insulated Substation atau Gas InsulatedS/itchgear (GIS), yang memerlukan tempat yang sempit (lihat
gambar *).
Gambar * # Gas Insulated Substation(GIS)
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
11/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
12/51
3.1. S!IT"# YARD (S!IT"#GEAR
3dalah bagian dari gardu induk yang di5adikan sebagai tempat
peletakan komponen utama gardu induk.
Pemahaman tentang s/itch yard, pada umumnya adalah # 4ika komponen utama gardu induk terpasang di area terbuka yang
luas, maka disebut s/itch yard.
4ika komponen utama gardu induk terpasang di area terbatas(sempit) dan di dalam gedung, maka disebut s/itchgear.
Sebenarnya yang dimaksud s/itchgear, adalah peralatan yang adadi s/itch yard.
4adi yang dimaksud s/itch yard, adalah nama yang diperuntukkan bagigardu kon:ensional.
Sedangkan s/itchgear, adalah nama yang diperuntukkan bagi Gas
Insulated Substation (GIS). *%
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
13/51
3.1.1. TRANSFORMATOR DAYA
Ber ungsi mentran ormasikandaya listrik, dengan merubahbesaran tegangannya,
sedangkan re+uensinyatetap.
6ran ormator daya 5ugaber ungsi untukpengaturan tegangan.
6rans ormator dayadilengkapi dengan tra opentanahan yang ber ungsi
untuk mendapatkan titikneutral dari tra o daya. Peralatanini disebut 1eutral 2urrent
6rans ormer (126).
Perlengkapan lainnya adalahpentanahan tra o, yang
disebut 1eutralGroundin Eesistance (1GE).
Gambar 6 :Transformator Daya Pada
GI Konvensional
*!
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
14/51
3.1.2. NEUTRAL GROUNDING RESISTAN"E (NGR
Diperlukan proteksi yang praktisdan biasanya tidak terlalu mahal,karena karakteristik relaydipengaruhi oleh sistempentanahan neutral.
Gambar 7 a :eutral Grounding !esistan"e
# G!$
Gambar 7 b :eutral Grounding !esistan"e #%i&uid$ **
&omponen yang dipasang antaratitik neutral tra o dengan
pentanahan.
Ber ungsi untuk memperkecil arusgangguan yang ter5adi.
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
15/51
3.1.3. "IR"UIT BREAKER ("B
3dalah peralatan pemutus,yang ber ungsi untuk memutusrangkaian listrik dalamkeadaan berbeban(berarus).
2B dapat dioperasikan pada
saat 5aringan dalam kondisinormal maupun pada saatter5adi gangguan.
&arena pada saat beker5a, 2Bmengeluarkan (menyebabkantimbulnya) busur api, maka
pada 2B dilengkapi denganpemadam busur api.
Pemadam busur api berupa # "inyak (A2B). dara (32B). Gas (G2B).
Gambar #2ircuit Breaker (2B)
*8
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
16/51
3.1.$. DIS"ONNE"TING S!IT"# (DS
3dalah peralatan pemisah,yang ber ungsi untuk
memisahkan rangkaian listrikdalam keadaan tidakberbeban.
Dalam GI, DS terpasang di # 6rans ormator Bay (6E
Bay). 6ransmission 0ine Bay (60
Bay). Busbar. Bus 2ouple.
&arena DS hanya dapatdioperasikan pada kondisi
5aringan tidak berbeban, makayang harus dioperasikan terlebih
dahulu adalah 2B. Setelah
rangkaian diputus oleh 2B, baruDS dioperasikan.
Gambar #Disconnecting S/itch
(DS)
*;
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
17/51
3.1.%. LIG#TNING ARRESTER (LA
Ber ungsi untuk melindungi(pengaman) peralatan listrik digardu induk dari teganganlebih akibat ter5adinyasambaran petir (lightning surge)pada ka/at transmisi,maupun disebabkan olehsurya hubung (s/itchingsurge).
Dalam keadaan normal (tidakter5adi gangguan), 03 bersi atisolati atau tidak bisa
menyalurkan arus listrik.
Dalam keadaan ter5adigangguan yangmenyebabkan 03 beker5a,maka 03 bersi at kondukti atau
menyalurkan arus listrik kebumi.
Gambar !% #0ightning 3rrester (03)
*$
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
18/51
3.1.&. "URRENT TRANSFORMER ("T
Ber ungsi merubah besaran
arus dari arus yang besar ke
arus yang kecil atau
memperkecil besaran arus
listrik pada sistem tenagalistrik, men5adi arus untuk sistem
pengukuran dan proteksi.
"engisolasi rangkaian
sekunder terhadap
rangkaian primer, yaitu
memisahkan instalasi
pengukuran dan proteksi
Gambar !! #2urrent 6rans ormer
(26)
*=
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
19/51
3.1.'. POTENTIAL TRANSFORMER (PT
Ber ungsi untuk merubahbesaran tegangan daritegangan tinggi ke teganganrendah atau memperkecilbesaran tegangan listrik
pada sistem tenaga listrik,men5adi besaran tegangan untuk
pengukuran dan proteksi.
"engisolasi rangkaiansekunder terhadaprangkaian primer, denganmemisahkan instalasipengukuran dan proteksitegangan tinggi.
Gambar !* #Potential 6rans ormer
(P6)
*
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
20/51
3.1. . TRANSFORMATOR PEMAKAIAN SENDIRI (TPS
Gambar !8 # 6ra o Pemakaian Sendiri
(6PS)
*
Ber ungsi sebagai sumbertegangan 32 8 phasa **% 8 %'olt.
Digunakan untuk kebutuhanintern gardu induk, antara lainuntuk #
Penerangan di s/tich yard,gedung kontrol, halaman GIdan sekeliling GI
3lat pendingin (32).
Eecti@er.
Pompa air dan motor-motor
listrik.
Peralatan lain yangmemerlukan listrik
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
21/51
3.1.). REL (BUSBAR
Ber ungsi sebagai titik pertemuan hubungan (connecting)antara trans ormator daya, S 66, S&66 serta
komponen listrik lainnya yang ada pada s/itch yard.
&omponen rel (busbar) antara lain # &onduktor (3332, 30, 6 30, B2, D22). Insulator String F Citting (Insulator,6ension 2lamp,
Suspension 2lamp, Socket 7ye, 3nchor Sackle, Spacer).
Gambar !; #Eel (Busbar) Pada GI &on:ensional
*
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
22/51
3.2. GEDUNG KONTROL ("ONTROL BUILDING
Ber ungsi sebagai pusat
akti@tas pengoperasiangardu induk.
Gambar !$ #Gedung &ontrol GIS
Gambar != #Gedung &ontrol GI &on:ensional 8%
Pada gedung kontrol inilahoperator beker5a mengontroldan mengoperasikankomponen- komponen yangada di gardu induk.
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
23/51
3.2.1. PANEL KONTROL ("ONTROL PANEL
Ber ungsi untuk mengetahui(mengontrol) kondisi gardu induk dan
merupakan pusat pengendali lokal
gardu induk.
Didalamnya berisi sakelar, indikator-indikator, meter-meter, tombol-
tombol komando operasional P"6, P"Sdan alat ukur besaran listrik, serta
announciator. Berada satu ruangandengan tempat operator beker5a.
6erdiri dari # 6ransmission line control panel (60control panel).
6rans ormator control panel (60control panel).
Cault recorder control panel. & h meter dan ault recorder
panel. 0E6 control panel. Bus couple control panel. 32 D2 control panel. Syncroni ing control panel. 3utomatic CD s/itching panel.
Gambar 17 :Panel Kontrol
8!
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
24/51
3.2.2. PANEL PROTEKSI (PROTE"TION PANEL* RELAY PANEL
6empat almari relay-relay pengamanyang dikelompokkan dalam bay, sehingga
mudah dalam pengontrolan danoperasionalnnya.
Ber ungsi untuk memproteksi(melindungi sistem 5aringan garduinduk) pada saat ter5adi gangguanmaupun karena kesalahan operasi.
Didalamnya berisi peralatan-peralatanelektro dan elektronik, dan lain-lainyang bersi at presisi.
Gambar ! #Panel Proteksi
8*
ntuk mempertahankan kondisi ideal dan presisi panel proteksi, makadiperlukan alat pendingin dengan suhu tertentu dan harus kontinyu.
Setiap relay yang terpasang dan panel proteksi, diberi nama relaysesuai ungsinya.
Eelay panel tediri dari # 6ransmission line relay panel (relay panel 60).
6rans ormator relay panel (relay panel 6E). Busbar protection relay panel.
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
25/51
3.2.3. SUMBER D" GARDU INDUK
Baterry #
3lat yang menghasilkansumber tenaga listrik arussearah yang diperolehdari hasil proses kimia.
Sumber D2 ber ungsi untukmenggerakkan peralatan
kontrol, relay pengaman,
motor penggerak 2B, DS, danlain-lain. Sumber D2 ini harus selalu
terhubung dengan recti@erdan harus diperiksa secara rutinkondisi air, kebersihan danberat 5enisnya.
Gambar ! #Battery Sumber 3rus D2
Eecti@er # 3lat listrik yang ber ungsi untuk merubah arus bolak-bolik
men5adi arus searah, sesuai dengan kapasitas yangdiperlukan (kapasitas battery).
Eecti@er harus selalu terhubung dengan battery dan harusdiperiksa kondisi batterynya secara periodik dan rutin.
88
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
26/51
3.2.$. PANEL A"* D"
3lat listrik yang berupa lemaripembagi.
Didalamnya terpasang sakelar
kecil (mini circuit breaker) atau
use- use, sebagai pembagi
beban dan pengaman dari
instalasi terpasang gardu induk.
Gambar *% #Panel 32 D2
8;
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
27/51
3.2.%. "UBI"LE 2+ K, (#, "ELL 2+ K,
3dalah sistem s/itchgearuntuk tegangan menengah
(*%&') yang berasal darioutput tra o daya, yangselan5utnya diteruskan kekonsumen melalui penyulang
( eeder) yang tersambung(terhubung) dengan cubicletersebut.
Dari penyulang ( eeder) inilahlistrik disalurkan
(didistribusikan) ke pusat-pusat beban.
&omponen dan rangkaian
cubicle, antara lain # Panel penghubung (couple). Incoming cubicle. 2ircuit breaker (2B) dan
2urrent 6rans ormer (2B). &omponen Proteksi dan
pengukuran. Bus sections.
Gambar *! #2ubicle *% &' ( ' 2ell *% &')
8$
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
28/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
29/51
3.3.1. PROTEKSI TRANSFORMATOR DAYA
Eelay 3rus 0ebih #
Ber ungsi mengamankan tra odari gangguan hubung singkat(short circuit) antara phasa didalam maupun di luar daerahpengamanan tra o.
Gambar '' : Proteksi !elay (rus lebi)
Gambar '* :Bagan #rangkaian Proteksi !elay (rus %ebi)
+
Tripping coilOCR
PMT
CT
beban
8
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
30/51
Lanjutan 3.3.1.
Eelay DiHerensial #
Ber ungsi mengamankan tra o darigangguan hubung singkat (shortcircuit) yang ter5adi di dalam daerahpengaman tra o.Eelay Gangguan 6anah 6erbatas #Ber ungsi untuk mengamankan
6rans ormator Daya terhadap tanah didalam daerah pengaman tra o, khususnya
gangguan di dekat titik netral yangtidak dapat dirasakan oleh EelayDiHerensial.
Eelay 3rus 0ebih Berubah #Ber ungsi untuk mengamankan
6rans ormator Daya dari gangguan antaraphasa dan tiga phasa dan beker5apada arah tertentu.
Eelay Gangguan 6anah #Ber ungsi mengamankan
6rans ormator Daya dari gangguanhubung tanah, di dalam dan di luardaerah pengaman tra o.
Gambar *; # Eelay DiHerensial
8
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
31/51
Lanjutan 3.3.1.
Eelay 6angki 6anah #Ber ungsi untuk mengamankan
6rans ormator Daya terhadap hubungsingkat (short circuit) antara phasadengan tangki tra o dan tra o yangtitik netralnya ditanahkan.
Eelay Suhu #Ber ungsi untuk mendeteksi suhu
minyak tra o dan kumparan secaralangsung, yang akanmembunyikan alarm serta mentripkan2ircuit Breaker
Eelay 4ansen #
Ber ungsi untuk mengamankanpengubah pengatur tegangan (6ap2hanger) dari 6ra o.
Eelay Buchol #Ber ungsi mendeteksi adanya gas
yang ditimbulkan oleh loncatan bungaapi dan pemanasan setempat
Gambar '+ : !elay Bu")ol
8
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
32/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
33/51
3.3.2. PROTEKSI PENG#ANTAR SUTT* SKTT
Eelay 4arak #Ber ungsi mengamankan S 66 dari
gangguan antar phasa maupungangguan hubungan tanah.
!elay Differential Pilot Kabel :Ber ungsi mengamankan S&66 dan 5uga
S 66 yang pendek dari gangguan antarphasa maupun gangguan hubung singkat(short circuit).
!elay (rus %ebi) Berara) :Ber ungsi mengamankan S 66 dari
gangguan antar phasa dan hanyabeker5a pada satu arah. Eelay ini dapat
membedakan arah arus gangguan.
Gambar '7 :!elay Differential Pilot Kabel
!elay (rus %ebi) :
Berfungsi mengamankan -.TT dan gangguan antara /)asa mau/un gangguan)ubungan tana)0 Eelay 6egangan 0ebih #
Ber ungsi mengamankan S 66 atau S&66 terhadap tegangan lebih. !elay Gangguan Tana) :
Ber ungsi mengamankan S 66 terhadap gangguan hubung tanah. !elay Penutu/ Balik :
Ber ungsi mengamankan kembali S 66 akibat gangguan hubung singkattem orer. ;!
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
34/51
3.3.3. PROTEKSI BUSBAR PROTEKSI PENYULANG 2+ K,
Proteksi Busbar #ntuk mengamankan busbar terhadap gangguan yang ter5adi,
digunakan relay diHerential.
Proteksi Penyulang *% &', digunakan # Eelay 3rus 0ebih. Eelay 3rus 0ebih Berarah. Eelay ubung 6anah.
;*
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
35/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
36/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
37/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
38/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
39/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
40/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
41/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
42/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
43/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
44/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
45/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
46/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
47/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
48/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
49/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
50/51
8/19/2019 GI Pembangkit (DSTL)
51/51