Prinsip Kerja Kubikel 20 kV dan Penjelasan Jenis Jenisnya

Kubikel tegangan menengah (20 kV) adalah perangkat yang memainkan peran penting dalam sistem distribusi tenaga listrik, khususnya pada rentang tegangan menengah. 

Kubikel dirancang untuk mengontrol, menghubungkan, dan memutuskan aliran listrik dalam jaringan distribusi serta melindungi sistem dari berbagai gangguan listrik. 

Pemahaman mendalam mengenai prinsip kerja kubikel 20 kV sangat penting bagi teknisi dan operator listrik untuk menjaga keandalan, keselamatan, dan efisiensi operasi jaringan distribusi.

Artikel ini akan membahas prinsip kerja kubikel 20 kV secara detail, mencakup struktur dasar, cara kerja komponen utamanya, dan bagaimana mereka bekerja secara keseluruhan dalam sistem distribusi listrik.

Struktur Dasar Kubikel 20 kV

Kubikel 20 kV umumnya terdiri dari beberapa komponen utama yang bekerja sama untuk melindungi, memutus, dan menghubungkan aliran listrik. 

Beberapa komponen kunci ini termasuk Vacuum Circuit Breaker (VCB), Load Break Switch (LBS), relay proteksi, isolator, fuse, instrument transformer (CT dan VT), dan busbar. 

Masing-masing komponen memiliki fungsi spesifik yang mendukung prinsip kerja kubikel dalam memastikan stabilitas dan keselamatan sistem distribusi listrik.

Secara umum, kubikel terdiri dari beberapa sel, di mana setiap sel memiliki fungsinya masing-masing. Misalnya, ada sel pengumpan (feeder cell), sel incoming (untuk memasukkan daya dari jaringan), dan sel outgoing (untuk menyalurkan daya ke jaringan distribusi lainnya atau ke konsumen akhir).

Fungsi Utama Kubikel 20 kV

Prinsip kerja kubikel tegangan menengah, termasuk yang bertegangan 20 kV, dapat dibagi menjadi beberapa fungsi utama yang dijalankan oleh berbagai komponen yang ada di dalamnya:

• Kontrol Aliran Listrik: Kubikel memungkinkan operator untuk menghubungkan atau memutus aliran listrik ke berbagai bagian sistem distribusi, baik selama operasi normal maupun dalam situasi pemeliharaan atau perbaikan.
• Proteksi Terhadap Gangguan: Dengan bantuan relay proteksi dan pemutus sirkuit, kubikel secara otomatis mendeteksi dan merespons gangguan seperti arus lebih, gangguan tanah (ground fault), atau hubung singkat.
• Pengukuran dan Monitoring: Kubikel dilengkapi dengan perangkat pengukur seperti Current Transformer (CT) dan Voltage Transformer (VT) yang memungkinkan pemantauan arus, tegangan, serta daya listrik secara real-time.
• Isolasi Sirkuit: Kubikel dapat mengisolasi bagian tertentu dari sistem distribusi untuk memastikan keamanan selama proses pemeliharaan.

Prinsip Kerja Vacuum Circuit Breaker (VCB)

Salah satu komponen terpenting dalam kubikel 20 kV adalah Vacuum Circuit Breaker (VCB). Prinsip kerja VCB didasarkan pada kemampuan untuk memadamkan busur listrik yang muncul saat kontak pemutus terbuka. 

Pada saat terjadi gangguan, seperti arus lebih atau hubung singkat, relay proteksi akan mendeteksi kondisi tersebut dan mengirimkan sinyal ke VCB untuk memutuskan aliran listrik.

Tahapan Kerja VCB:

• Deteksi Gangguan: Relay proteksi mendeteksi adanya gangguan seperti arus lebih atau hubung singkat di sistem distribusi.
• Pengiriman Sinyal ke VCB: Setelah mendeteksi gangguan, relay mengirimkan sinyal ke VCB untuk memutuskan aliran listrik.
• Pemutusan Sirkuit: Kontak dalam VCB akan terbuka, dan ruang hampa di dalam VCB akan memadamkan busur listrik yang muncul saat kontak terbuka. Hal ini mencegah arus mengalir lebih lanjut dan melindungi sistem dari kerusakan.
• Pemulihan Sistem: Setelah gangguan diatasi, VCB dapat di-reset secara manual atau otomatis untuk menghubungkan kembali aliran listrik ke sistem.

VCB menggunakan ruang hampa udara (vakum) sebagai media untuk memadamkan busur listrik. Ini berbeda dari pemutus sirkuit lainnya yang menggunakan minyak atau gas sebagai media pemadam busur. Vakum sangat efektif karena tidak ada gas yang harus dipertahankan dan waktu pemadaman busur sangat singkat, membuat VCB sangat andal dalam aplikasi tegangan menengah seperti 20 kV.

Prinsip Kerja Load Break Switch (LBS)

Load Break Switch (LBS) adalah komponen lain yang penting dalam kubikel 20 kV. LBS dirancang untuk memutuskan atau menghubungkan aliran listrik di bawah kondisi beban normal. 

LBS digunakan terutama untuk operasi switching manual atau otomatis pada saat beban rendah hingga sedang.

Prinsip Kerja LBS:

• Switching Operasional: LBS digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan sirkuit selama operasi normal. Tidak seperti VCB, LBS tidak dirancang untuk memutuskan arus hubung singkat atau arus gangguan tinggi.
• Proteksi Tambahan dengan Fuse: Dalam beberapa aplikasi, LBS dilengkapi dengan fuse untuk memberikan proteksi tambahan terhadap arus lebih. Fuse akan meleleh dan memutuskan sirkuit jika arus yang mengalir melebihi batas yang aman.
• Operasi Manual atau Otomatis: LBS dapat dioperasikan secara manual oleh teknisi, atau secara otomatis melalui sistem kontrol jarak jauh.

LBS sering digunakan dalam kombinasi dengan VCB untuk memberikan fleksibilitas lebih dalam pengelolaan sistem distribusi, terutama dalam situasi pemeliharaan atau pemutusan sirkuit tanpa menyebabkan gangguan besar pada sistem.

Prinsip Kerja Relay Proteksi

Relay proteksi adalah komponen penting yang mendukung prinsip kerja kubikel dengan mendeteksi gangguan dan mengambil tindakan untuk melindungi sistem dari kerusakan. 

Relay proteksi bekerja dengan mendeteksi perubahan parameter listrik, seperti arus lebih, tegangan abnormal, atau gangguan tanah, dan kemudian mengirimkan sinyal untuk memutus aliran listrik.

Prinsip Kerja Relay Proteksi:

• Pemantauan Parameter Listrik: Relay proteksi terus menerus memonitor arus, tegangan, dan daya yang mengalir dalam sistem.
• Deteksi Gangguan: Jika parameter listrik yang diukur melebihi nilai yang telah ditetapkan (misalnya, arus lebih atau tegangan rendah), relay akan mendeteksi adanya gangguan.
• Pengiriman Sinyal ke VCB atau LBS: Setelah mendeteksi gangguan, relay akan mengirimkan sinyal ke VCB atau LBS untuk segera memutuskan aliran listrik guna mencegah kerusakan lebih lanjut.
• Pemulihan Sistem: Setelah gangguan diatasi dan kondisi normal kembali, relay proteksi dapat di-reset untuk mengembalikan sistem ke operasi normal.

Relay proteksi modern biasanya berbasis digital, yang memungkinkan pengaturan dan pemantauan yang lebih canggih. Relay digital juga dapat mencatat data gangguan, yang sangat berguna untuk analisis lebih lanjut dan perbaikan sistem.

Prinsip Kerja Instrument Transformer (CT dan VT)

Instrument Transformer dalam kubikel 20 kV terdiri dari Current Transformer (CT) dan Voltage Transformer (VT), yang digunakan untuk mengukur arus dan tegangan dalam jaringan distribusi. CT dan VT berfungsi mengubah arus dan tegangan tinggi menjadi nilai yang lebih rendah dan aman untuk diukur oleh perangkat pengukuran dan proteksi.

Prinsip Kerja CT dan VT:

• Pengukuran Arus (CT): CT mengukur arus yang mengalir dalam sistem distribusi dan mengubah arus tinggi menjadi nilai yang lebih rendah (biasanya dalam rasio 1000:1 atau lebih), yang kemudian digunakan oleh relay proteksi atau alat pengukur.
• Pengukuran Tegangan (VT): VT mengubah tegangan tinggi menjadi nilai tegangan yang lebih rendah untuk keperluan pengukuran dan monitoring. VT memastikan bahwa peralatan proteksi dan pengukuran bekerja dengan aman pada tegangan rendah.
• Sinyal untuk Proteksi dan Pengukuran: CT dan VT mengirimkan sinyal arus dan tegangan ke relay proteksi untuk mendeteksi gangguan, serta ke perangkat pengukuran untuk memantau kondisi aliran listrik.

Instrument transformer ini sangat penting untuk memastikan bahwa pengukuran dan proteksi sistem dilakukan dengan tepat tanpa risiko pada perangkat yang lebih sensitif.

Prinsip Kerja Isolator

Isolator atau Disconnector Switch digunakan untuk mengisolasi bagian tertentu dari jaringan distribusi setelah aliran listrik diputus oleh VCB atau LBS.

Isolator tidak dirancang untuk memutuskan sirkuit berbeban, melainkan untuk memastikan bahwa bagian yang diisolasi benar-benar terpisah dari jaringan listrik utama sehingga teknisi dapat bekerja dengan aman.

Prinsip Kerja Isolator:

• Penggunaan Setelah Pemutusan Arus: Isolator dioperasikan setelah aliran listrik diputus oleh VCB atau LBS. Isolator berfungsi untuk memisahkan fisik sirkuit dari sumber daya.
• Keamanan Operasi Pemeliharaan: Dengan memutuskan sirkuit secara fisik, isolator memastikan bahwa tidak ada aliran listrik yang tersisa dalam sirkuit yang sedang diperbaiki, sehingga teknisi dapat bekerja dengan aman tanpa risiko tersengat listrik.
• Penggunaan pada Sirkuit Tanpa Beban: Isolator tidak dapat digunakan untuk memutuskan arus pada sirkuit berbeban. Oleh karena itu, isolator biasanya digunakan bersamaan dengan VCB atau LBS yang memutuskan aliran listrik terlebih dahulu.
• Isolator memastikan bahwa bagian sistem distribusi yang sedang diperbaiki benar-benar terisolasi dari tegangan aktif, menjamin keamanan bagi teknisi.

Grounding Switch

Grounding Switch adalah perangkat yang digunakan untuk menghubungkan bagian tertentu dari sistem distribusi ke tanah untuk keperluan proteksi dan keselamatan. 

Grounding switch biasanya dioperasikan selama pemeliharaan untuk mencegah akumulasi muatan listrik yang berbahaya di bagian sistem yang sedang diisolasi.

Prinsip Kerja Grounding Switch:

• Pengamanan Saat Pemeliharaan: Grounding switch menghubungkan bagian sistem yang sedang diperbaiki ke tanah untuk memastikan tidak ada akumulasi muatan listrik yang dapat menimbulkan risiko bagi teknisi.
• Proteksi terhadap Muatan Listrik Sisa: Grounding switch membantu melindungi teknisi dari bahaya listrik yang disebabkan oleh adanya sisa muatan atau induksi listrik dari komponen lain.
• Grounding switch menjadi perangkat proteksi penting dalam situasi pemeliharaan atau perbaikan, memastikan bahwa seluruh bagian sistem yang sedang dikerjakan benar-benar aman dari risiko sengatan listrik.

Kesimpulan

Prinsip kerja kubikel 20 kV melibatkan interaksi yang kompleks namun terkoordinasi antara berbagai komponen utama seperti VCB, LBS, relay proteksi, CT, VT, dan isolator. 

Semua komponen ini bekerja bersama untuk memastikan sistem distribusi listrik tegangan menengah beroperasi dengan aman, efisien, dan andal. 

Kubikel berfungsi tidak hanya untuk menghubungkan dan memutus aliran listrik, tetapi juga melindungi sistem dari gangguan, memantau kondisi operasional, serta memberikan fleksibilitas dalam pengoperasian jaringan distribusi.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini